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1、细心整理 制冷压缩机1. 制冷压缩机的种类和构造概述 制冷压缩机是蒸气压缩式制冷系统的关键部件之一。典型的蒸气压缩式制冷系统如图1-1所示。系统由制冷压缩机1、冷凝器2、节流装置3和蒸发器4组成。制冷压缩机吸入来自蒸发器的低压制冷剂蒸气，在气缸内将其压缩成高压气体，再排入冷凝器，冷凝成高压液体。图1-1 蒸气压缩式制冷系统1压缩机 2冷凝器 3节流装置 4蒸发器 图1-2所示为蒸汽压缩式制冷机循环的图压力-比焓图。图中为蒸发压力，为冷凝压力。41为蒸发过程，12为压缩过程，23为冷凝过程，34为绝热节流过程。从图可知，制冷压缩机吸入压力为的制冷剂，并在压缩过程中提高其压力，至后排出，从而保证制
2、冷循环的实现。为此，要求它既有高的牢靠性，又有良好的经济性。图1-2 蒸气压缩式制冷机循环的图1.1制冷压缩机的种类制冷压缩机的分类方法很多，主要有以下几种。1.1.1按提高气体压力的原理的不同，分为容积型制冷压缩机和速度型制冷压缩机。1. 容积型制冷压缩机在容积可变的封闭容积中干脆压缩制冷剂蒸气，使其体积缩小，从而到达提高压力的目的。这种压缩机称为容积型制冷压缩机。 属于容积型的制冷压缩机主要有往复式又称为活塞式、螺杆式、涡旋式和滚动转子式等形式。2. 速度型制冷压缩机这类制冷压缩机提高制冷剂蒸发压力的途径是先提高气体动能同时压力也有些提高，再将动能转变为位能，提高压力。速度型压缩机有离心式
3、和轴流式两种。因轴流式压缩机的压力比小，不适用于制冷系统，故速度型制冷压缩机一般指离心式制冷压缩机。按运用的制冷剂种类分类按制冷剂种类的不同，可分为有机制冷剂压缩机和无机制冷剂压缩机两大类。前者包含的制冷剂有氟利昂制冷剂和碳氢化合物，有R22、R404A、R134a、R407C、R410A、R600a异丁烷、R290丙烷等；后者包含的制冷剂如R717氨、R744二氧化碳等。R600a、R290、R717和R744均存在于自然界，属于环境友好型制冷剂，因而更受到人们的重视。不同制冷剂对压缩机材料和构造的要求不同。氨对铜有腐蚀，氨压缩机中不允许运用铜质零件磷青铜除外；氟利昂制冷剂渗透性强，对有机物
4、质有溶胀作用，必需在设计和制造氟利昂制冷机时充分考虑；二氧化碳压缩机用于跨临界的制冷循环，因此时排气压力高达11MPa，是传统制冷压缩机的510倍，故对压缩机的牢靠性和密封性等提出了高要求；由于碳氢化合物易燃、易爆，因而对碳氢化合物制冷压缩机的平安性提出了严格要求。按密封方式分类按密封方式的不同，制冷压缩机可分为开启式、半封闭式和全封闭式三类。开启式制冷压缩机这是一种靠原动机驱动伸出机壳外的轴或其它运转零件的制冷压缩机。它的特点是简洁拆卸、修理。由于原动机与制冷剂和润滑油不接触，不必具备耐制冷剂和耐油的要求，因而可用于氨制冷系统。开启式制冷压缩机密封性能较差，制冷剂易通过支撑曲轴的轴承向外泄漏
5、，因此必需有轴封装置。图1-13为一台中型开启式氨制冷压缩机，曲轴左端有轴封1，右端为油泵10。用曲轴带动油泵，向各润滑部位供油。图1-13 开启式制冷压缩机1轴封 2进气腔 3油压推杆机构 4排气管 5气缸套及进排气阀组合件 6缓冲弹簧 7水套8气缸盖 9进气管 10油泵 11曲轴箱 12连杆 13活塞 14曲轴1. 半封闭式制冷压缩机这是一种可在现场拆开修理内部机件的无轴封的制冷压缩机。电动机和压缩机连成一体装在机体内，共用一根主轴，如图1-14所示。图示压缩机的主轴为曲拐式曲轴4，它横卧在一对滑动主轴承上。主轴左端悬臂支撑着电动机转子。因电动机为内置电动机，故主轴不必穿过压缩机外壳，不需
6、轴封。图1-1 4 半封闭制冷压缩机1曲轴箱 2油过滤器 3油泵 4曲轴 5排气口6气缸盖 7活塞组件 8吸气口 9连杆 1 0电动机2. 全封闭式制冷压缩机这是一种压缩机和电动机装在一个由熔焊或钎焊焊死的外壳内的制冷压缩机。焊接的外壳保证制冷剂不会外泄，但也因此使机壳不易翻开、修理。图115所示的全封闭式制冷压缩机，其电动机和压缩机用弹簧支撑。吸气管10、排气管5和加液管4露出壳体，供连接制冷系统、加液和其它工艺之需。图1-15 全封闭式制冷压缩机1上弹簧 2上支销 3支架 4加液管 5排气管 6下弹簧 7磁铁 8抗扭销 9抗扭架及板簧 10吸气管按运用的蒸发温度范围分类运用的蒸发温度范围与
7、制冷压缩机的种类、规格和运用的制冷剂有关。例如，国标GB/T 100792001规定了活塞式单级制冷压缩机的运用范围，如表1-1和表1-2所示。该标准适用于有机制冷剂R22、R404A、R134a、R407C、R410A等、无机制冷剂R717，以及气缸直径不大于250mm的单级活塞式全封闭、半封闭、开启式制冷压缩机。但本标准不适用于以下产品中的压缩机：1） 家用冷藏箱和家用冻结箱。2） 运输用及特殊用途制冷空调设备。表1-1 有机制冷剂压缩机运用范围类型吸入压力下的饱和温度/排出压力下的饱和温度/压缩比高冷凝压力低冷凝压力高温1512.5256025506中温2502555255016低温40
8、12.52550254518表1-2 无机制冷剂压缩机运用范围类型吸入压力下的饱和温度/排出压力下的饱和温度/压缩比中低温305254518 1.2 几种制冷压缩机的构造 1.2.1活塞式制冷压缩机 活塞式压缩机往复式压缩机广泛应用于中、小型制冷装置。其构造如图2-1所示。图中画出了压缩机的主要零、部件及其组成；压缩机的机体由气缸体2和曲轴箱3组成，气缸体中装有活塞5，曲轴箱中装有曲轴1，通过连杆4将曲轴和活塞连接起来，在气缸顶部装有吸气阀9和排气阀8，通过吸气腔10和排气腔7分别与吸气管11和排气管6相连。当曲轴被原动机带动旋转时，通过连杆的传动活塞在气缸内作上、下往复运动，并在吸，排气阀的
9、协作下，完成对制冷剂的吸入、压缩和输送。图2-1 单缸压缩机示意图1曲轴 2气缸体 3曲轴箱 4连杆 5活塞 6排气管 7排气腔 8排气阀 9吸气阀 10吸气腔 11吸气管 12气缸盖往复式制冷压缩机的工作循环分为四个过程(见图22)：图2-2 压缩机的工作过程1.压缩过程 通过压缩过程将制冷剂的压力提高。当活塞处于最下端位置1-1(称为内止点或下止点)时，气缸内充溢了从蒸发器吸入的低压蒸气，吸气过程完毕；活塞在曲轴连杆机构的带动下起先向上移动，此时吸气阀关闭，气缸工作容积慢慢减小，处于缸内的制冷剂受压缩，温度和压力慢慢提升。活塞移动到2-2位置时，气缸内的蒸气压力提升到略高于排气腔中的制冷剂
10、压力时，排气阀开启，起先排气。制冷剂在气缸内从吸气时的低压提升到排气压力的过程称为压缩过程。2.排气过程 通过排气过程制冷剂进入冷凝器。活塞接着向上运动，气缸2内制冷剂的压力不再提升，制冷剂不断地通过排气管流出，直到活塞运动到最高位置3-3(称为外止点或上止点)时排气过程完毕。制冷剂从气缸向排气管输出的过程称为排气过程。3.膨胀过程 通过膨胀过程将制冷剂的压力降低。活塞运动到上止点时，由于压缩机的构造及制造工艺等缘由，气缸中仍有一些空间，该空间的容积称为余隙容积。排气过程完毕时，在余隙容积中的气体为高压气体。活塞起先向下移动时，排气阀关闭。吸气腔内的低压气体不能立刻进入气缸，此时余隙容积内的高
11、压气体因容积增加而压力下降，直至气缸内气体的压力降至稍低于吸气腔内气体的压力，即将起先吸气过程时为止。此时活塞处于位置4-4。活塞从3-3移动到4-4的过程称为膨胀过程。4.吸气过程 通过吸气过程，从蒸发器吸入制冷剂。活塞从位置4-4向下运动时，吸气阀开启，低压气体被吸入气缸中，直到活塞到达下止点1-1的位置。此过程称为吸气过程。 完成吸气过程后，活塞又从下止点向上止点运动，重新起先压缩过程，如此周而复始，循环不已。压缩机经过压缩、排气、膨胀和吸气四个过程，将蒸发器内的低压蒸气吸入，使其压力提升后排入冷凝器完成制冷剂的吸入、压缩和输送。 1.2.2涡旋式压缩机工作原理 涡旋式压缩机的关键工作部
12、件包括一个固定涡旋体简称静盘和与之啮合、相对运动的运动涡旋体简称动盘，如图4-1、图4-2所示。动、静涡旋体的型线均是螺旋形，动盘相对静盘偏心并相差180对置安装，理论上它们会在轴向的几条直线上接触在横截面上那么为几个点接触，涡旋体型线的端部与相对的涡旋体底部相接触，于是在动、静盘间形成了一系列月牙形空间，即基元容积。 在动盘以静盘中心为旋转中心并以必需的旋转半径作无自转的回转平动时，外圈月牙形空间便会不断向中心移动，使基元容积不断缩小。同时在其外侧未封闭的基元容积那么不断扩大。每个基元容积的变更过程是类似的，仅有相位角的差异。因此，每个基元容积在动盘的旋转过程中均作周期性的扩大与缩小，从而实
13、现气体的吸入、压缩和排出。制冷剂气体从静盘外侧开设的吸气孔进入动、静盘间最外圈的月牙形空间，随着动涡旋体的运动，气体被慢慢推向中心空间，其容积不断缩小而压力不断提升,从而实现了气体的压缩。在静盘顶部中心部位开有排气孔，当月牙形空间与中心排气孔相通时，高压气体被排出压缩机。图4-1 运动涡旋体动盘图4-2 固定涡旋体静盘 工作过程 图4-3示出涡旋式制冷压缩机的工作过程, 在图4-3(a)所示位置动盘中心O2位于静盘中心O1的右侧, 涡旋密封啮合线在左右两侧, 涡旋外圈局部刚好封闭, 此时最外圈两个月牙形空间充溢气体，完成了吸气过程(阴影局部)。随着曲轴的旋转, 动盘作回转平动, 而动、静涡旋体
14、仍保持良好的啮合, 使外圈两个月牙形空间中的气体不断向中心推移, 容积不断缩小, 压力慢慢提升, 进展压缩过程，图4-3(b)(f)示出曲轴转角每间隔120的压缩过程，当两个月牙形空间集合成一个中心腔室并与排气孔相通时，压缩过程完毕，如图4-3(g)所示，并起先进入图4-3(g)(j)示出的排气过程，中心腔室的空间消逝时排气过程完毕，如图4-3(j)所示。图4-3中示出的涡旋圈数为三圈, 最外圈两个封闭的月牙形工作腔完成一次压缩及排气的过程，曲轴旋转了三周(即曲轴转角为1080)，涡旋体外圈分别开启和闭合三次, 完成了三次吸气过程, 也就是每当最外圈形成了两个封闭的月牙形空间并起先向中心推移成
15、为内工作腔时, 另一个新的吸气过程同时起先形成。因此, 在涡旋式压缩机中, 吸气、压缩、排气等过程是相继在不同的月牙形空间中同时进展的, 外侧空间与吸气口相通, 始终进展吸气过程, 中心部位空间与排气孔相通, 始终进展排气过程, 中间的月牙形空间那么始终在进展压缩过程, 所以涡旋式制冷压缩机根本上是连续地吸气和排气，并且从吸气起先至排气完毕需经动涡旋体的屡次回转平动才能完成。图4-3 涡旋式压缩机的工作过程 1.2.3螺杆式制冷压缩机在制冷循环中，作为循环四大部件之一的螺杆式压缩机往往以机组形式出现。由于螺杆式制冷压缩机以喷射大量的油来保持其良好的性能，因此，在机组中除主机-螺杆式压缩机外，往往还有辅机-油分别器、油过滤器、油泵、油冷却器、油支配管等。随着螺杆式压缩机向小型化封闭式开展，这些辅机有的不断地被简化或省略。螺杆制冷机组的制冷剂循环过程如图5-1所示。图5-1螺
