單元14蒸氣壓縮式制冷壓縮機第1頁/共137頁空調用制冷方式有蒸氣壓縮式、吸收式以及蒸汽噴射式。其中蒸氣壓縮式制冷是最常用的方式之一，此制冷循環(huán)是利用壓縮機等設備，以消耗機械能作為補償，借助制冷劑的狀態(tài)變化達到制冷的目的。而制冷壓縮機是蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)的心臟，是保證制冷系統(tǒng)循環(huán)運作的關鍵部件。它的作用是抽取蒸發(fā)器中產生的低溫低壓氣體制冷劑，將其壓縮成為高溫高壓的氣體制冷劑，并排至冷凝器冷卻。目前生產和使用的制冷壓縮機種類和形式很多，根據工作原理可分為容積型和速度型兩大類（圖14.1）。第2頁/共137頁容積型壓縮機靠縮小氣體的可變體積來提高壓力，根據其運動形式，又可分為往復式和回轉式。前者依靠活塞在氣缸內作往復運動來改變氣缸的工作容積而壓縮氣體，如活塞式；后者依靠轉體在氣缸內作回轉運動來改變氣缸的工作容積而壓縮氣體，如螺桿式、渦旋式、滾動轉子式和滑片式。速度型壓縮機靠葉片對氣體做功，使氣體速度得到提高，再將動能轉化為壓能，從而提高氣體的壓力。屬于這一類型的壓縮機有離心式和軸流式。第3頁/共137頁目前各種制冷系統(tǒng)較常用的壓縮機類型有活塞式、螺桿式、離心式和渦旋式。第4頁/共137頁圖14.1制冷壓縮機的分類第5頁/共137頁14.1活塞式制冷壓縮機的分類及構造1．按制冷劑蒸氣在氣缸中的運動分類按制冷劑蒸氣在氣缸中的運動可分為直流式和逆流式（圖14.2）。所謂直流式是指蒸氣的運動從吸氣到排氣都沿同一個方向進行；而逆流式在吸氣與排氣時蒸氣的運動方向是相反的。直流式與逆流式相比，由于蒸氣在氣缸中溫度及比熱容的變化較少，性能較好。但此類壓縮機的進氣閥需裝在活塞上，相對增加了活塞的長度和重量，功耗較多、檢修麻煩，所以目前生產的壓縮機大都采用逆流式。14.1.1活塞式制冷壓縮機的分類第6頁/共137頁2．按壓縮機的氣缸布置方式分類按壓縮機的氣缸布置方式可分為臥式、立式和角度式（圖14.3）。臥式壓縮機的氣缸呈水平布置（氣缸軸線水平方向），管道布置和機器拆裝與維修比較方便，屬大型低速壓縮機，轉速大多在200～300r/min。此種壓縮機占地面積大，耗材多。立式壓縮機的氣缸為垂直布置（氣缸軸線垂直方向），轉速不大于750r/min。此種壓縮機占地面積小，氣缸與活塞間的磨損較小且均勻，受力情況較好，拆裝和維修比較方便，一般為中小型壓縮機。14.1活塞式制冷壓縮機的分類及構造第7頁/共137頁角度式壓縮機的壓縮氣缸多且小，各缸的氣缸軸線在垂直于曲軸軸線的平面內呈一定的夾角，其排列形式有V形、W形、S形（扇形）等，其速度一般為960～1440r／min，氣缸數目多為2、4、6、8四種，字母表示氣缸的排列形式。此類壓縮機具有結構緊湊、質量輕、運轉平穩(wěn)、便于拆裝和維修等特點，常用于中小型空調制冷系統(tǒng)。14.1活塞式制冷壓縮機的分類及構造第8頁/共137頁3．按壓縮機的密封方式分類按壓縮機的密封方式分為開啟式、半封閉式、全封閉式壓縮機，見圖14.4。（1）開啟式壓縮機開啟式壓縮機的驅動電機和壓縮機分別為兩個設備。壓縮機的動力輸入軸伸出機體外，通過聯軸器或皮帶輪與電動機聯結，在伸出處為了防止軸和機體間的泄漏而用軸封裝置密封。目前，氨壓縮機和容量較大的氟利昂壓縮機都采用這種結構形式。我國開啟式活塞制冷壓縮機氣缸直徑主要有50mm、70mm、100mm、125mm、170mm五個系列。14.1活塞式制冷壓縮機的分類及構造第9頁/共137頁（2）半封閉式壓縮機半封閉式壓縮機的驅動電機與壓縮機的曲軸箱封閉在同一個空間內，壓縮機曲軸和驅動電機的主軸共用一根主軸，機殼為可拆式，其上開有各種工作孔，用蓋板密封。由于電動機在氣態(tài)制冷劑中運行，因此電動機所用的材料須與制冷劑和潤滑油相容共處。此類壓縮機不適于有爆炸危險的制冷劑，所以只應用于氟利昂系統(tǒng)中。我國半封閉式活塞制冷壓縮機氣缸直徑主要有50mm、70mm、100mm三個系列。14.1活塞式制冷壓縮機的分類及構造第10頁/共137頁（3）全封閉式壓縮機全封閉式壓縮機的驅動電機與壓縮機一起密封在一個不能拆開的耐壓金屬封閉外殼內，壓縮機曲軸和驅動電機的主軸共用一根主軸，封閉外殼只有吸氣管（粗徑管）、排氣管（細徑管）及電動機電源的三個接線柱。這種壓縮機結構緊湊，密封性好，使用方便，振動小、噪音小，但是平時不能拆卸。目前廣泛應用在小型自動化制冷和空調裝置中。我國全封閉式活塞制冷壓縮機氣缸直徑主要有40mm、50mm兩種基本系列。14.1活塞式制冷壓縮機的分類及構造第11頁/共137頁4．按壓縮機氣缸級數分類按壓縮機氣缸級數可分為單級壓縮機和雙級壓縮機。單級壓縮是指壓縮過程中制冷劑蒸氣由低壓至高壓只經過一次壓縮；而雙級壓縮是指壓縮過程中制冷劑蒸氣由低壓至高壓要連續(xù)經過兩次壓縮。如果由一臺壓縮機實現兩級壓縮，則稱為單機雙級壓縮；如果兩臺壓縮機實現雙級壓縮，則稱為雙機雙級壓縮。14.1活塞式制冷壓縮機的分類及構造第12頁/共137頁5．按壓縮機內制冷劑的不同分類按壓縮機內制冷劑的不同分為氟利昂活塞式壓縮機和氨活塞式壓縮機。14.1活塞式制冷壓縮機的分類及構造第13頁/共137頁6．按壓縮機的作用類型分類按壓縮機的作用類型可分為單作用壓縮機和雙作用壓縮機（圖14.5）。單作用壓縮機是指制冷劑氣體只在活塞的一側被壓縮，活塞往返一個行程，吸氣排氣各一次。雙作用壓縮機是指制冷劑氣體輪流在活塞兩側的氣缸內被壓縮，活塞往返一個行程，吸、排氣各兩次。所以相同的氣缸，雙作用壓縮機的吸氣量較單作用的大。但由于雙作用壓縮機的結構較復雜，目前大都采用單作用式。14.1活塞式制冷壓縮機的分類及構造第14頁/共137頁7．按壓縮機的制冷量分類國家標準GB/T10871—1989中，根據壓縮機制冷量不同分為小型和中型兩種。配用電動機功率不小于0.37kW，氣缸直徑小于70mm的壓縮機為小型；氣缸直徑為70～170mm的壓縮機為中型。小型、中型活塞式單級制冷壓縮機的基本參數見表14.1和表14.2（見P194）。14.1活塞式制冷壓縮機的分類及構造第15頁/共137頁14.1活塞式制冷壓縮機的分類及構造圖14.2制冷劑蒸氣在氣缸內的運動(a)直流式；(b)逆流式第16頁/共137頁14.1活塞式制冷壓縮機的分類及構造圖14.3活塞式壓縮機(a)立式；(b)V形；(c)W形第17頁/共137頁14.1活塞式制冷壓縮機的分類及構造圖14.4壓縮機的密封類型(a)開啟式；(b)半封閉式；(c)全封閉式第18頁/共137頁14.1活塞式制冷壓縮機的分類及構造圖14.5壓縮機的作用方式(a)單作用；(b)雙作用第19頁/共137頁每臺活塞式壓縮機的基本形式都用一定的符號表示，這些符號亦稱為型號。目前最常用的型號是按照壓縮機行業(yè)國家標準編制的。單級產品型號主要由氣缸數目、所用制冷劑的種類、氣缸布置形式與氣缸直徑四項內容組成。

原機械工業(yè)部標準中活塞式壓縮機型號的標注方法如下：14.1活塞式制冷壓縮機的分類及構造14.1.2活塞式壓縮機的型號編制第20頁/共137頁1．開啟式活塞制冷壓縮機單級產品的型號：14.1活塞式制冷壓縮機的分類及構造第21頁/共137頁

例如：4AV12.5A，表示壓縮機為4缸，采用氨制冷劑，氣缸排列方式為V形，氣缸直徑為12.5cm，直接傳動。高速多缸型機器都是直接傳動，所以傳動方式的標注一般省略。例如：6AW12.5，表示壓縮機為6缸，采用氨制冷劑，氣缸布置形式為W形，氣缸直徑為12.5cm，直接傳動。單機雙級產品的型號在前面加“S”，并去掉氣缸排列方式。例如：S8A12.5，表示壓縮機為雙級8缸，采用氨制冷劑，氣缸直徑為12.5cm。14.1活塞式制冷壓縮機的分類及構造第22頁/共137頁2．半封閉式制冷壓縮機半封閉式制冷壓縮機的型號標注方法與開啟式的基本相同，只是第五個單元用字母“B”表示半封閉式。

例如：8FS7B，表示壓縮機為8缸，采用氟利昂制冷劑，氣缸布置為扇形，氣缸直徑為7cm，半封閉式。14.1活塞式制冷壓縮機的分類及構造第23頁/共137頁3．全封閉式制冷壓縮機

例如：3FY5Q，表示壓縮機為3缸，采用氟利昂制冷劑，氣缸布置為Y形，氣缸直徑為5cm，全封閉式，高溫用。14.1活塞式制冷壓縮機的分類及構造第24頁/共137頁1．活塞式壓縮機的基本結構各種活塞式制冷壓縮機的制冷量、外形、制冷劑以及用途各不相同，但基本結構和組成的主要零部件大體相似，即包括機體、傳動機構、吸排氣組件、軸封裝置、潤滑油系統(tǒng)、能量調節(jié)系統(tǒng)（卸載裝置）。14.1活塞式制冷壓縮機的分類及構造14.1.3活塞式制冷壓縮機的構造第25頁/共137頁（1）機體壓縮機的機體是支撐氣缸套、曲軸連桿機構及其他所有零部件的全部重量并保證各零部件之間具有正確的相對位置的本體（圖14.6）。它包括氣缸體和曲軸箱兩個部分。安裝氣缸套的部位稱為氣缸體，安裝曲軸的部位稱曲軸箱，一般采用高強度灰鑄鐵（HT20－40）鑄成一個整體。氣缸采用氣缸套結構，安裝在氣缸體上的缸套坐孔中，當氣缸套磨損時便于維修或更換。14.1活塞式制冷壓縮機的分類及構造第26頁/共137頁（2）傳動裝置傳動裝置可傳遞動作，實現對氣體做功，包括曲軸、連桿組件、活塞組件等。①曲軸曲軸是活塞式制冷壓縮機的主要部件之一，傳遞著壓縮機的全部功率。其主要作用是將電動機的旋轉運動通過連桿改變?yōu)榛钊耐鶑椭本€運動。曲軸在運動時承受拉、壓、剪切、彎曲和扭轉的交變復合負載，工作條件惡劣，要求具有足夠的強度和剛度以及主軸頸與曲軸銷的耐磨性。故曲軸一般采用40、45或50號優(yōu)質碳素鋼鍛造，但現在已廣泛采用球墨鑄鐵（如QT50-1.5與QT60-2等）鑄造。14.1活塞式制冷壓縮機的分類及構造第27頁/共137頁②連桿組件連桿組件是曲軸與活塞間的連接件，它將曲軸的回轉運動轉化為活塞的往復運動，并把動力傳遞給活塞對氣體做功。連桿組件包括連桿體、連桿小頭襯套、連桿大頭軸瓦和連桿螺栓（圖14.7）。連桿與曲軸相連的一端稱連桿大頭，做旋轉運動。通過活塞銷與活塞相連的部分稱為連桿小頭襯套，做往復運動。大頭與小頭之間稱為連桿體，做往復與擺動的復合運動。連桿螺栓用于連接剖分式連桿大頭與大頭蓋。14.1活塞式制冷壓縮機的分類及構造第28頁/共137頁連桿體在工作時承受拉、壓交變載荷，故一般用優(yōu)質中碳鋼鍛造或用球墨鑄鐵（如QT40-10）鑄造，桿身多采用工字形截面，且中間鉆一長孔作為油道，以便使?jié)櫥湍軓拇箢^通過油孔送到小頭，潤滑小頭軸承。14.1活塞式制冷壓縮機的分類及構造第29頁/共137頁③活塞組件活塞組件是活塞、活塞銷及活塞環(huán)的總稱（圖14.8）?；钊M件在連桿帶動下，在氣缸內做往復直線運動，從而與氣缸等組成一個可變的工作容積，以實現吸氣、壓縮、排氣等過程?；钊煞譃橥残魏捅P形兩大類。我國系列制冷壓縮機的活塞均采用筒形結構，它由頂部、環(huán)部和裙部三部分組成。活塞頂部組成封閉氣缸的工作面?；钊h(huán)部的外圓上開有安裝活塞環(huán)的環(huán)槽，環(huán)槽的深度略大于活塞環(huán)的徑向厚度，使活塞環(huán)有一定的活動余地?；钊共吭跉飧字衅饘蜃饔貌⒊惺軅葔毫Α?4.1活塞式制冷壓縮機的分類及構造第30頁/共137頁活塞銷是用來連接活塞和連桿小頭的零件，在工作時承受復雜的交變載荷?；钊N的損壞將會造成嚴重的事故，故要求其有足夠的強度、耐磨性和抗疲勞、抗沖擊的性能?；钊h(huán)包括氣環(huán)和油環(huán)。氣環(huán)的主要作用是使活塞和氣缸壁之間形成密封的工作容積，防止被壓縮蒸氣從活塞和氣缸壁之間的間隙中泄漏。油環(huán)的作用是布油和刮去氣缸壁上多余的潤滑油。14.1活塞式制冷壓縮機的分類及構造第31頁/共137頁（3）吸排氣組件吸排氣組件也稱為氣閥組，主要由閥座、閥片、彈簧和閥蓋組成，是保證壓縮機實現吸氣、壓縮、排氣、膨脹四個過程的部件。氣閥包括吸氣閥和排氣閥，它的啟閉是依靠閥片兩側的壓力差來實現的?；钊可舷峦鶑瓦\動一次，吸氣閥、排氣閥各啟閉一次，從而控制壓縮機完成從吸氣到壓縮的整個工作過程。14.1活塞式制冷壓縮機的分類及構造第32頁/共137頁氣閥的結構多樣，最常見的是環(huán)片閥和簧片閥。其中環(huán)片閥的應用比較廣，我國缸徑70mm以上的中小型活塞式制冷壓縮機系列均采用此類型?；善y又稱舌簧閥或簧狀閥，閥片一端固定在閥座上，另一端可以上下運動，以達到啟閉的目的。閥片由厚度為0.1～0.3mm的彈性薄鋼片組成，質量輕、啟閉迅速，適用于小型高轉速壓縮機。14.1活塞式制冷壓縮機的分類及構造第33頁/共137頁（4）軸封裝置軸封裝置的作用在于防止制冷劑蒸氣沿曲軸伸出端向外泄漏，或者是當曲軸箱內壓力低于大氣壓時，防止外界空氣滲入。因此，軸封應具有良好的密封性和安全可靠性，且結構簡單、裝拆方便，并具有一定的使用壽命。14.1活塞式制冷壓縮機的分類及構造第34頁/共137頁軸封裝置有機械式和填料式兩種。目前國產系列活塞式制冷壓縮機大都采用機械摩擦環(huán)式軸封，此軸封由活動環(huán)(摩擦環(huán))、固定環(huán)、彈簧及彈簧座、壓圈和兩個“O”形耐油橡膠圈所組成?；顒迎h(huán)槽內嵌一橡膠密封圈并與活動環(huán)一同套裝在軸上，在彈簧力和壓圈的作用下，活動環(huán)與橡膠圈一同被壓緊在軸上且使活動環(huán)緊貼在固定環(huán)上。工作時彈簧座與彈簧、軸上橡膠密封圈及活動環(huán)隨同曲軸一起轉動，固定環(huán)及其上的橡膠圈則固定不動，固定環(huán)上的耐油橡膠密封圈起防止軸封室內潤滑油外泄的作用。14.1活塞式制冷壓縮機的分類及構造第35頁/共137頁（5）潤滑油系統(tǒng)潤滑油系統(tǒng)是向整個機組提供潤滑油的輸油系統(tǒng)，包括油泵、油過濾器、油冷卻器和油壓調節(jié)閥等部件。一些用于低溫環(huán)境的氟利昂制冷壓縮機，曲軸箱內還設有電加熱器，啟動時加熱箱中的潤滑油，以減少氟利昂在油中的溶解量，防止壓縮機啟動潤滑不良。14.1活塞式制冷壓縮機的分類及構造第36頁/共137頁潤滑油對壓縮機運轉起著十分重要的作用?；钊綁嚎s機的軸與軸承、活塞與氣缸壁等運動部件的接觸面，以及軸封處均須用潤滑油潤滑，以減少機器運動部件的摩擦和磨損，延長設備使用壽命。同時可帶走摩擦熱量及氣體在壓縮過程中所產生的部分熱量，使運轉機械保持較低的溫度，保證制冷機的制冷效率。潤滑油還有一定的黏度，在間隙的地方形成一層油膜，有利于軸封及氣缸和活塞間的密封，防止制冷劑泄漏。此外，帶有能量調節(jié)裝置（卸載裝置）的壓縮機，可利用冷凍機油的油壓作為能量調節(jié)動力，以控制卸載裝置的工作。14.1活塞式制冷壓縮機的分類及構造第37頁/共137頁（6）能量調節(jié)系統(tǒng)在制冷系統(tǒng)中，制冷量需要隨冷負荷的變化而調整，因此壓縮機要進行能量調整。用來實現能量調整的系統(tǒng)稱為卸載裝置，由卸載油缸、油活塞、推桿和頂桿、轉環(huán)等零件組成，可實現壓縮機的空載啟動或在較小負荷狀態(tài)下啟動，以及調節(jié)壓縮機制冷量的作用。14.1活塞式制冷壓縮機的分類及構造第38頁/共137頁14.1活塞式制冷壓縮機的分類及構造圖14.6八缸壓縮機機體第39頁/共137頁14.1活塞式制冷壓縮機的分類及構造圖14.7連桿組件圖第40頁/共137頁14.1活塞式制冷壓縮機的分類及構造圖14.8活塞組件第41頁/共137頁1．開啟式活塞制冷壓縮機開啟式活塞制冷壓縮機（8AS12.5）沒有密封機殼（圖14.9），電動機和壓縮機均暴露在空氣中，壓縮機的曲軸通過軸封裝置伸出機體外面，通過聯軸器或皮帶與電動機連接。開啟式活塞制冷壓縮機習慣上也稱為高速多缸型制冷壓縮機。一般采用單作用逆流式，單曲拐或雙曲拐，每個曲拐帶動1～5組連桿－活塞組件，氣缸呈立式、V形、W形或扇形。14.1活塞式制冷壓縮機的分類及構造14.1.4活塞式制冷壓縮機的整體構造第42頁/共137頁2．半封閉式活塞制冷壓縮機半封閉式活塞制冷壓縮機（6FW5B）的機體和電動機外殼連成一體（圖14.10），電動機轉子直接裝在曲軸的懸臂部位，不需要軸封，也不需要聯軸器。因此結構比開啟式緊湊，密封性能好。機器所配用的潤滑油泵需要正反均可正常供油。這類制冷壓縮機只適合于氟利昂制冷系統(tǒng)中。半封閉式活塞制冷壓縮機習慣上也稱為高速多缸型制冷壓縮機。與開啟式一樣，一般采用單作用逆流式，單曲拐或雙曲拐，每個曲拐帶動1～5組連桿活塞組件，氣缸呈立式、V形、W形或扇形。14.1活塞式制冷壓縮機的分類及構造第43頁/共137頁3．全封閉式活塞制冷壓縮機全封閉式活塞壓縮機將組裝在一起的壓縮機和電動機用消振彈簧支撐或懸掛在一個封閉的殼體內，典型機器（3FY4Q）的總體結構見圖14.11。它的主軸垂直設置，由曲軸、偏心軸或滑管機構傳動，活塞水平設置，主軸下端帶有離心油泵，利用離心力將潤滑油通過軸上的小孔輸送到各潤滑部件進行潤滑。氣缸呈并列或角度式（V、Y、W）布置。這類壓縮機的密封性能最好，結構緊湊，適合以氟利昂為制冷劑的小型制冷系統(tǒng)，廣泛應用于電冰箱、低溫設備、空調機及其他小型自動化制冷裝置上。14.1活塞式制冷壓縮機的分類及構造第44頁/共137頁14.1活塞式制冷壓縮機的分類及構造圖14.9開啟式制冷壓縮機（8AS12.5）總體結構第45頁/共137頁14.1活塞式制冷壓縮機的分類及構造圖14.10半封閉式制冷壓縮機（6FW5B）總體結構第46頁/共137頁14.1活塞式制冷壓縮機的分類及構造圖14.11全封閉式制冷壓縮機（3FY4Q）總體結構第47頁/共137頁14.2活塞式制冷壓縮機的工作原及特性（1）壓縮機的轉速壓縮機曲軸單位時間內的轉數即轉速，用n表示，單位為r/min（轉／分）。（2）活塞的上止點活塞在氣缸內沿中心軸線做往復運動，運動軌跡離曲軸中心最遠點位置即活塞運動的上止點，也稱為外止點。（3）活塞的下止點活塞在氣缸內沿中心軸線做往復運動，運動軌跡離曲軸中心最近點位置即活塞運動的下止點，也稱為內止點。14.2.1活塞式壓縮機常用術語第48頁/共137頁（4）活塞行程活塞在氣缸中由上止點至下止點之間移動的距離稱為活塞行程，通常用S表示。它等于曲軸回轉半徑R的2倍，即S＝2R。（5）氣缸的工作容積理想工作情況下，曲軸每旋轉一圈，壓縮機一個氣缸所吸入的低壓氣體體積稱為氣缸的工作容積，用Vg(m3)表示。

Vg=π/4D2S(14.1)14.2活塞式制冷壓縮機的工作原及特性第49頁/共137頁（6）壓縮機的理論排氣量理想工作情況下，如果壓縮機有Z個氣缸，轉速為n（r/min），每個氣缸的工作容積為Vg，壓縮機吸入的氣體體積為壓縮機的理論排氣量，也稱為活塞排氣量，用Vh（m3/h）表示。

Vh=VgnZ/60=π/240D2SnZ(14.2)理論排氣量只與壓縮機的轉速和氣缸的結構尺寸、數目有關，與運行工況和制冷劑性質無關。14.2活塞式制冷壓縮機的工作原及特性第50頁/共137頁（7）氣缸的余隙容積活塞式壓縮機在排氣終了時，由于活塞不可能與氣缸端部的壁面相貼合等原因，氣缸內殘存一小部分高壓氣體，這部分高壓氣體在該狀態(tài)下所占據的氣缸容積叫做壓縮機的余隙容積，用Vc表示。14.2活塞式制冷壓縮機的工作原及特性第51頁/共137頁活塞式壓縮機的工作是靠氣缸、氣閥和在氣缸中做往復運動的活塞所構成的工作容積不斷變化來完成。實際工作過程較復雜，為了便于分析，假定壓縮機在沒有余隙容積和任何能量損失的狀態(tài)下運行，以此作為壓縮機的理想工作過程?；钊綁嚎s機的理想工作過程包括吸氣、壓縮、排氣三個過程，圖14.12為制冷工質壓力隨容積的變化示意圖（P-V）。14.2活塞式制冷壓縮機的工作原及特性14.2.2活塞式壓縮機理想工作過程第52頁/共137頁

吸氣過程：P-V圖上的4—1過程?；钊缮现裹c運動，氣缸容積增大，氣體壓力降低，當氣體壓力低于吸氣管路中的壓力P1時，氣閥在壓力差作用下打開，氣缸內外壓力瞬間達到平衡。制冷劑蒸氣在定壓（P1）下被吸入氣缸，直到活塞行至下止點位置時停止。

壓縮過程：P-V圖上1—2過程。活塞由下止點運動，吸、排氣閥處于關閉狀態(tài)，氣缸內形成封閉容積。隨著活塞運動，氣缸容積逐漸縮小，缸內氣體被絕熱壓縮，直到活塞運動到某一位置，缸內氣體壓力與排氣管內壓力（P2）相等時，壓縮過程結束。14.2活塞式制冷壓縮機的工作原及特性第53頁/共137頁

排氣過程：P-V圖上2—3過程。活塞繼續(xù)運動，致使缸內氣體壓力大于排氣壓力P2，排氣閥在壓差作用下開啟，氣缸內外壓力瞬間達到平衡。制冷劑蒸氣在定壓（P2）下被排出氣缸，直到活塞行至上止點位置停止。這樣，曲軸旋轉一圈，活塞往返一次，壓縮機完成吸氣、壓縮、排氣過程，將一定量低壓氣體（Vg）絕熱壓縮提高壓力后全部排出氣缸，然后開始下一個循環(huán)過程。此時一個氣缸的吸氣量即氣缸的工作容積Vg，如果壓縮機有Z個氣缸，轉速為n（r/min），則此壓縮機的理論排氣量為Vh。14.2活塞式制冷壓縮機的工作原及特性第54頁/共137頁14.2活塞式制冷壓縮機的工作原及特性圖14.12活塞式壓縮機理想工作過程第55頁/共137頁1．實際工作過程和理論工作過程的區(qū)別活塞式壓縮機的實際工作過程比較復雜，有許多因素影響壓縮機的實際排氣量，因此實際排氣量永遠小于理論排氣量。實際工作過程與理論工作過程相比較主要有以下區(qū)別：（1）余隙容積Vc的存在由于余隙容積Vc存在，排氣結束后活塞開始反向移動時，殘留在氣缸中的高壓（P2）蒸氣首先膨脹，不能立即吸氣。余隙容積對理論壓縮的影響見圖14.13，其過程如下14.2活塞式制冷壓縮機的工作原及特性14.2.3活塞式壓縮機實際工作過程第56頁/共137頁

壓縮過程：P-V圖上1—2過程。吸、排氣閥關閉，壓縮機對氣體進行絕熱壓縮，氣體壓力由P1升高到P2。

排氣過程：P-V圖上2—3過程。到達2點后，壓縮機繼續(xù)壓縮，氣體壓力繼續(xù)增大，當氣體壓力略高于P2時，在壓差的作用下排氣閥被頂開，氣缸內外壓力瞬間達到平衡，在定壓狀態(tài)（P2）下排氣，最后留有余隙容積Vc時停止。

吸氣過程：P-V圖上3—4和4—1過程。由于排氣結束時，缸內還保留一小部分容積為Vc、壓力為P2的高壓氣體。活塞再反向運動時，只有當這部分氣體膨脹到一定程度，壓力降到小于進氣壓力P1時，進氣閥才能開啟，低壓氣體進入氣缸。14.2活塞式制冷壓縮機的工作原及特性第57頁/共137頁因此，過程3—4：活塞返回，氣缸容積增大，Vc部分絕熱膨脹，壓力由P2降到P1，氣體體積由Vc變?yōu)棣1+Vc。過程4—1：活塞繼續(xù)運動，氣缸容積繼續(xù)增大，當缸內壓力小于P1時吸氣閥打開，氣缸內外壓力瞬間達到平衡，在定壓下（P1）吸氣，吸氣量為V1。這樣，氣缸每次吸入的氣體量不等于氣缸工作容積Vg，而減小為V1。V1與氣缸工作容積的比值稱為余隙系數，即

λV=V1/Vg=(Vg-ΔV1)/Vg(14.3)14.2活塞式制冷壓縮機的工作原及特性第58頁/共137頁余隙系數的存在反映了余隙容積Vc對壓縮機排氣量的影響程度。由圖14.13中還可以看出，氣缸減少的吸氣量ΔV1不僅與余隙容積Vc有關，還與壓縮機運行的壓力比P2/P1有關。影響程度可用下式來表達：

λV=1-C[(PK/P0)1/m-1]（14.4）

C=Vc/VP×100%（14.5）14.2活塞式制冷壓縮機的工作原及特性第59頁/共137頁由以上分析可知：余隙容積的存在直接減小了壓縮機的排氣量；余隙容積內的氣體隨著活塞的往復運動，時而膨脹，時而又被壓縮，壓縮機需要對這一部分氣體不斷地做無用功；余隙容積過大會使壓縮機的生產能力和效率急劇下降，過小會增加活塞與氣缸端蓋相碰撞的危險性。因此，在保證壓縮機安全運行的前提下，應盡可能減小余隙容積。14.2活塞式制冷壓縮機的工作原及特性第60頁/共137頁（2）吸、排氣閥存在阻力壓縮機實際工作過程中，吸、排氣閥片必須在兩側壓差足以克服氣閥彈簧力和運動零件的慣性力時才能開啟，這就造成了吸氣、排氣的阻力損失。阻力的存在勢必導致氣體產生壓力降，因此實際吸氣壓力低于吸氣管內壓力（ΔP1），排氣壓力高于排氣管內壓力（ΔP2），增大了吸排氣壓力差。吸、排氣閥阻力的存在使壓縮機的實際吸氣量減小(圖14.14)，與理想情況相比，僅相當吸收了體積為V2的氣體，吸氣量損失的大小用節(jié)流系數來衡量。其損失大小與壓縮機吸、排氣通道，以及閥片結構和彈簧力的大小有關14.2活塞式制冷壓縮機的工作原及特性第61頁/共137頁節(jié)流系數為實際吸氣量與沒有阻力損失的理想吸氣量之比，用λP表示，它反映了吸、排氣閥阻力所造成的吸氣量損失的大小，吸氣量損失越大，系數越小。此損失還可用吸氣壓力和吸氣閥產生的壓力降表示。

λP=V2/V1

=(V1-ΔV2)/V1

=1-(1+C)/λV·ΔP1/P1（14.6）14.2活塞式制冷壓縮機的工作原及特性第62頁/共137頁（3）吸入蒸氣過熱的影響壓縮機在實際工作時，制冷劑氣體被壓縮后溫度升高而向壓縮機壁面?zhèn)鬟f熱量，同時活塞與氣缸壁之間存在摩擦而產生熱量，導致一個壓縮周期完畢后，活塞氣缸壁面溫度升高。下一個循環(huán)的吸氣過程開始，來自蒸發(fā)器的低溫制冷劑蒸氣進入氣缸后吸收氣缸壁的熱量而升溫過熱，蒸氣比熱容增大，而氣缸的容積一定，因此進入缸內的氣體質量減少。14.2活塞式制冷壓縮機的工作原及特性第63頁/共137頁氣體質量減少的程度用預熱系數λt來衡量，它與氣缸壁和氣體的傳熱溫差有關，而傳熱溫差取決于氣缸的吸氣溫度（T0）和排氣溫度(Tk)。當吸氣溫度T0越低，排氣溫度Tk越高，進入氣缸的制冷劑熱交換量增加，預熱系數變小。一般λt的取值范圍為0.85～0.95。14.2活塞式制冷壓縮機的工作原及特性第64頁/共137頁（4）泄漏的影響由于制冷壓縮機、排氣閥以及活塞與氣缸壁之間并非絕對嚴密，壓縮后的高壓氣體通過這些不嚴密處向低壓部分泄漏，造成了壓縮機實際排氣量減小，減少的程度用泄漏系數λL來衡量，泄漏越嚴重，系數越小。

λL與壓縮機的加工制造有關系，同時隨著排氣壓力的增加和進氣壓力的降低而減小。一般λL的取值范圍為0.95～0.98。為了減少泄漏，應提高零件的加工精度和裝配精度，控制適當的壓縮比。14.2活塞式制冷壓縮機的工作原及特性第65頁/共137頁2．活塞式制冷壓縮機的容積效率由于上述原因的存在，活塞式壓縮機實際工作過程的排氣量（VR）總小于理論排氣量(Vh)，兩者的比值稱為壓縮機的容積效率，用ηV表示，即

ηV=VR/Vh

(14.7)容積效率是評價壓縮機性能的一個重要指標，表示壓縮機氣缸工作容積的有效利用率。將實際過程中余隙容積、吸排氣閥存在的阻力、吸入蒸氣過熱的影響以及泄漏的影響考慮進去，容積效率可表示如下：

ηV=λVλPλtλL

(14.8)14.2活塞式制冷壓縮機的工作原及特性第66頁/共137頁對于單缸、高速多缸壓縮機，一般轉速等于或大于720r/min，相對余隙容積為0.03～0.04，容積效率可按照以下經驗公式計算：

ηV=0.94-0.085[(P2/P1)1/m-1](14.9)對于雙機壓縮機的低壓級，容積效率經驗公式為：

ηV=0.94-0.085[(P2/(P1-0.01)1/m-1](14.10)由公式（14.9）可看出，容積效率與壓縮比成反比關系，因此活塞式壓縮機的壓縮比不能太高，一般不大于8～10。14.2活塞式制冷壓縮機的工作原及特性第67頁/共137頁14.2活塞式制冷壓縮機的工作原及特性圖14.13余隙容積對理想壓縮過程的影響第68頁/共137頁14.2活塞式制冷壓縮機的工作原及特性圖14.13余隙容積對理想壓縮過程的影響第69頁/共137頁14.2活塞式制冷壓縮機的工作原及特性圖14.14活塞式壓縮機實際工作過程第70頁/共137頁1．活塞式壓縮機的制冷量和制冷劑質量流量活塞式壓縮機的實際排氣量為：

VR=ηVVh

(14.11)如果制冷劑的理論單位容積制冷能力為qV，活塞式壓縮機的實際制冷量等于理論制冷量與容積效率的乘積，即活塞式壓縮機的實際制冷量應為：

Q0=VRqV=ηVVhqV=ηVQ0理

(14.12)用MR表示制冷劑質量流量（kg/s），則：

MR=VR/v1=ηVVh/v1(14.13)14.2活塞式制冷壓縮機的工作原及特性14.2.4活塞式壓縮機的制冷量和耗功率第71頁/共137頁2.活塞式制冷壓縮機的耗功率壓縮機的耗功率是指由電動機傳至壓縮機軸上的功率，稱為壓縮機的軸功率Pe。其中，一部分直接用于壓縮氣體，稱為指示功率Pi；另一部分用于克服運動機構的摩擦阻力和帶動油泵工作，稱為摩擦功率Pm。因此壓縮機的軸功率為：

Pe=Pi+Pm

(14.14)14.2活塞式制冷壓縮機的工作原及特性第72頁/共137頁（1）指示效率和指示功率理想工作下，壓縮機的單位質量制冷劑的理論耗功量可用示功圖（P-V圖）上的面積表示，見圖14.13中12341所包圍的面積，用wth表示。而圖14.14中1′2′3′4′1′所包圍的面積為單位質量制冷劑的實際耗功量，也稱為單位質量指示功，用wi表示。單位質量制冷劑的理論耗功量與實際耗功量之比稱為指示效率，即：

ηi=wth/wi

(14.15)14.2活塞式制冷壓縮機的工作原及特性第73頁/共137頁因此，活塞式制冷壓縮機的指示功率可用下式表示：

Pi=MRwi=MRwth/ηi=ηVVh/v1·wth/ηi=Pth/ηi(14.16)活塞式壓縮機的指示效率與壓縮比有關，圖14.15給出了指示效率和壓縮比的關系。

由圖14.15可看出，壓縮機的壓縮比越大，指示效率越低，且低中速活塞壓縮機的指示效率高于高速多缸活塞壓縮機的指示效率。14.2活塞式制冷壓縮機的工作原及特性第74頁/共137頁（2）摩擦效率和摩擦功率活塞式壓縮機的摩擦功率是克服壓縮機各運動部件（軸承和軸、活塞、活塞環(huán)與氣缸之間）的摩擦阻力以及帶動潤滑油泵所消耗的功率。摩擦功率與運行工況和制冷劑性質有關，一般可通過摩擦效率計算。摩擦效率ηm是指示功率與軸功率之比，即：ηm=Pi/Pe

(14.17)活塞式壓縮機的摩擦效率同樣與壓縮比有關，圖14.16給出了摩擦效率和壓縮比的關系。由圖中可看出，摩擦效率的變化與指示功率的變化趨勢相同，隨著壓縮比的增加而減小，且低中速活塞壓縮機的摩擦效率高于高速多缸活塞壓縮機的摩擦效率。14.2活塞式制冷壓縮機的工作原及特性第75頁/共137頁（3）軸功率和總效率活塞式制冷壓縮機的軸功率可表示為：

Pe=Pi+Pm=Pi/ηm=Pth/ηmηi(14.18)式(14.18)中指示效率ηi與摩擦效率ηm的乘積稱為壓縮機的軸效率或總效率，通常取值為0.65～0.72。壓縮機的壓縮比越大，總效率越小。14.2活塞式制冷壓縮機的工作原及特性第76頁/共137頁（4）制冷壓縮機配用電動機的功率確定制冷壓縮機配用電動機的功率，除了要考慮壓縮機的運行工況外，還要考慮它與電動機之間的連接方式。一般配用電動機的功率為：

P=(1.10～1.15)Pe/ηd

(14.19)14.2活塞式制冷壓縮機的工作原及特性第77頁/共137頁14.2活塞式制冷壓縮機的工作原及特性圖14.13余隙容積對理想壓縮過程的影響第78頁/共137頁14.2活塞式制冷壓縮機的工作原及特性圖14.14活塞式壓縮機實際工作過程第79頁/共137頁14.2活塞式制冷壓縮機的工作原及特性圖14.15活塞式壓縮機的指示效率第80頁/共137頁14.2活塞式制冷壓縮機的工作原及特性圖14.16活塞式壓縮機的摩擦效率第81頁/共137頁14.3螺桿式制冷壓縮機的工作原及特性螺桿式制冷壓縮機屬于容積型壓縮機，它靠氣缸內螺桿的回轉造成螺旋狀齒形空間的容積變化來完成氣體的壓縮過程。按照螺桿轉子數量的不同，分為單螺桿式和雙螺桿式兩種，目前制冷系統(tǒng)中常用的多為雙螺桿噴油式制冷壓縮機。第82頁/共137頁螺桿式制冷壓縮機主要由轉子、機殼、軸承、軸封、平衡活塞及輸氣量調節(jié)裝置組成。1．雙螺桿式制冷壓縮機的組成（1）陰、陽轉子雙螺桿制冷壓縮機的工作腔由一對相互平行放置的互相嚙合的陰、陽轉子和殼體組成（圖14.17）。轉子為特殊的螺旋齒形，其中凸齒形的稱為陽轉子(或稱陽螺桿)，凹齒形的稱為陰轉子(或稱陰螺桿)。陽轉子與陰轉子的齒數比一般為4∶6，大流量的壓縮機齒數比可為3∶4，當壓縮比高達20時，齒數比采用6∶8。14.3螺桿式制冷壓縮機的工作原及特性14.3.1雙螺桿式制冷壓縮機的工作原理及特性第83頁/共137頁轉子兩端置于軸承之上，陽轉子的一端與電動機相連，陰轉子為從動轉子，由陽轉子帶動，轉子的兩端有吸氣口和排氣口。轉子的齒槽與氣缸體之間形成V形密封空間，隨著轉子的旋轉，空間的容積不斷發(fā)生變化，周期性地吸進并壓縮一定數量的氣體。14.3螺桿式制冷壓縮機的工作原及特性第84頁/共137頁（2）軸承與軸封螺桿式制冷壓縮機的陰、陽轉子均由滑動軸承(主軸承)和向心推力球軸承支承。主軸承用柱銷固定在吸、排氣端座內，止推軸承在排氣側，陰、陽轉子上各裝有兩只，以承受一定的軸向力。軸封多采用摩擦環(huán)式機械密封器，安裝在主動轉子靠聯軸器一端軸上，其結構和原理與活塞式制冷壓縮機的軸封相同。14.3螺桿式制冷壓縮機的工作原及特性第85頁/共137頁（3）平衡活塞由于結構上的差異，吸排氣側之間的壓力差所引起作用在陽轉子上的軸向合力，比作用在陰轉子上的軸向合力大得多。因此，陽轉子上除裝設止推軸承外，還增設油壓平衡活塞，以減輕陽轉子對滑動軸承端面的負荷以及止推軸承所承受的軸向力。14.3螺桿式制冷壓縮機的工作原及特性第86頁/共137頁（4）能量調節(jié)裝置螺桿式制冷壓縮機的能量調節(jié)有多種方法，目前應用最廣泛的是滑閥調節(jié)。滑閥能量調節(jié)裝置由滑閥、油缸、油活塞、四通電磁換向閥及油管路等組成。油活塞裝在氣缸壁下部兩圓交匯處，改變滑閥的位置可改變螺桿的有效工作長度，即改變壓縮機陰、陽轉子齒間的工件容積，以達到能量調節(jié)的目的。它能使螺桿式制冷壓縮機的制冷量在10％～100％之間無級調節(jié)。采用滑閥卸載裝置，可最大限度地減少啟動負荷。滑閥機構可用電動式、油壓式或氣動式操作，與蒸發(fā)壓力和溫度繼電器配合使用進行機組的能量自動調節(jié)。14.3螺桿式制冷壓縮機的工作原及特性第87頁/共137頁（5）潤滑油系統(tǒng)螺桿式壓縮機分為無油式和噴油式兩種。早期的螺桿式壓縮機多為無油式，目前大部分采用噴油式進行冷卻、潤滑及軸封。噴油式的噴油系統(tǒng)比較復雜且龐大。壓縮過程中，噴油系統(tǒng)向壓縮機構噴入大量的潤滑油，可帶走壓縮過程中所產生的熱量，使壓縮盡可能接近于等溫過程。因此，螺桿式壓縮機的排氣溫度不受壓縮比和吸氣溫度的影響，而與噴入的油溫有關，一般排氣溫度可控制在100℃以下。14.3螺桿式制冷壓縮機的工作原及特性第88頁/共137頁2．雙螺桿的工作過程及特性雙螺桿式壓縮機的工作是依靠嚙合運動著的一個陽轉子與一個陰轉子，以及陰、陽轉子四周的機殼內壁空間變化完成的。圖14.18為螺桿式壓縮機的工作過程示意圖。其中，(a)、(b)為陰、陽轉子的俯視圖，(c)、(d)、(e)、（f)為陰、陽轉子由下而上的仰視圖。（1）吸氣過程轉子旋轉至V形密閉空間與進氣口相通，開始吸氣[圖14.18(a)

]。隨著轉子的旋轉，V形空間的容積不斷增大，氣體逐漸進入到空間[圖14.18(b)

]，當轉子旋轉到一定的位置，V形密閉空間開始不與進氣口相通，吸氣過程結束[圖14.18(c)

]。此時該空間容積達到最大V1，氣體壓力為P1。14.3螺桿式制冷壓縮機的工作原及特性第89頁/共137頁（2）壓縮過程吸氣結束后，轉子繼續(xù)旋轉，密封線向排氣側移動，V形密閉空間的容積逐漸減小，空間中的氣體被壓縮［圖14.18（d）］，直到V形密閉空間與排氣口相通為止［圖14.18（e）］，壓縮過程結束。此時，V形密閉空間內的容積減至V2，氣體壓力由P1升為P2。（3）排氣過程壓縮結束后，V形密閉空間與排氣口相通，轉子繼續(xù)旋轉，V形密閉空間的氣體被壓入排氣管［圖14.18（f）］，直到完全被排出，結束排氣過程。14.3螺桿式制冷壓縮機的工作原及特性第90頁/共137頁螺桿式壓縮機基本沒有余隙容積，容積效率高，在壓縮比高的情況下也能保持比較高的容積效率。壓縮過程結束后，氣體的壓力P2與排氣管內壓力P無關，而與旋轉體的幾何形狀、排氣口的位置、吸氣壓力和制冷劑的性質有關。此時氣體壓力可小于、等于或大于排氣管內的壓力（圖14.19），當等于排氣管內的壓力時，壓縮機耗功量最小。14.3螺桿式制冷壓縮機的工作原及特性第91頁/共137頁14.3螺桿式制冷壓縮機的工作原及特性圖14.17雙螺桿制冷壓縮機的組成第92頁/共137頁14.3螺桿式制冷壓縮機的工作原及特性圖14.18雙螺桿制冷壓縮機的工作原理第93頁/共137頁14.3螺桿式制冷壓縮機的工作原及特性圖14.18雙螺桿制冷壓縮機的工作原理第94頁/共137頁14.3螺桿式制冷壓縮機的工作原及特性圖14.19螺桿式壓縮機的P-V圖(a)P2<P；(b)P2=P；(c)P2>P第95頁/共137頁單螺桿制冷壓縮機相對來說結構簡單，它的壓縮裝置（圖14.20）由一個螺桿轉子、兩個星輪、內容積比調節(jié)滑閥以及輸氣調節(jié)滑閥組成。單螺桿制冷壓縮機運轉時，渦輪截面的星輪與螺桿轉子相嚙合的過程中，螺桿轉子的齒間凹槽、星輪和氣缸內壁之間形成一個獨立的基元容積，類似活塞壓縮機的氣缸容積，轉動的星輪不斷和螺桿轉子嚙合，基元容積的大小發(fā)生周期性變化，從而完成吸氣、壓縮和排氣的過程（圖14.21）。14.3螺桿式制冷壓縮機的工作原及特性14.3.2單螺桿式制冷壓縮機的組成及工作原理第96頁/共137頁（1）吸氣過程氣體通過吸氣口進入轉子齒槽，隨著轉子的旋轉，星輪依次進入與轉子齒槽嚙合的狀態(tài)，氣體進入壓縮腔（轉子齒槽曲面、機殼內腔和星輪齒面所形成的密閉空間）。（2）壓縮過程隨著轉子旋轉，壓縮腔容積不斷減小，氣體被壓縮移動直到壓縮腔前沿轉至排氣口。14.3螺桿式制冷壓縮機的工作原及特性第97頁/共137頁（3）排氣過程氣體到達壓縮腔前沿轉至排氣口后開始排氣，排氣結束后完成一個工作循環(huán)。由于星輪對稱布置，循環(huán)在每旋轉一周時便發(fā)生兩次壓縮，排氣量相應是上述一周循環(huán)排氣量的兩倍。14.3螺桿式制冷壓縮機的工作原及特性第98頁/共137頁14.3螺桿式制冷壓縮機的工作原及特性圖14.20單螺桿制冷壓縮機的組成第99頁/共137頁14.3螺桿式制冷壓縮機的工作原及特性圖14.21單螺桿制冷壓縮機的工作原理第100頁/共137頁就壓縮氣體的原理而言，螺桿式壓縮機與活塞式壓縮機一樣，同屬于容積型壓縮機械；就其運動形式而言，螺桿式壓縮機的轉子與速度型制冷壓縮機的轉子一樣，做高速旋轉運動。所以螺桿式制冷壓縮機兼有容積型和速度型的特點。1．螺桿式壓縮機與活塞式壓縮機比較具有的優(yōu)點

（1）壓縮機結構緊湊、體積小、質量輕，占地面積小。

（2）易損零件少，運行可靠，操作維護簡單。14.3螺桿式制冷壓縮機的工作原及特性14.3.3螺桿式制冷壓縮機的特點第101頁/共137頁

（3）動力平衡性能好，運行平穩(wěn)，對機組基礎要求不高，不需要專用基礎。

（4）排氣溫度低。

（5）對濕行程不敏感，單級壓力比高。

（6）采用滑閥裝置，制冷量可在10%～100%范圍內進行無級調節(jié)，并可以在無負荷條件下啟動。

（7）螺桿式壓縮機無余隙，沒有吸、排氣閥，因此可在較高壓縮比下運行，單機壓縮時蒸發(fā)溫度可達-40℃，比較適合低溫制冷系統(tǒng)。14.3螺桿式制冷壓縮機的工作原及特性第102頁/共137頁2．螺桿式壓縮機的缺點

（1）單位功率制冷量比活塞式低。

（2）由于采用直接噴油系統(tǒng)，要求復雜的油處理設備以及分離效率很高的油分離器，否則噴入氣缸內的潤滑油會進入輔助設備而惡化傳熱效果。

（3）適應多種用途的性能比多缸活塞式壓縮機差。每臺螺桿式壓縮機都有固定的容積比，當實際工作條件不符合給定容積比時，效率降低。

（4）噪音比較大，需要采用專門的隔音措施。14.3螺桿式制冷壓縮機的工作原及特性第103頁/共137頁14.4離心式制冷壓縮機的工作原理及特性離心式壓縮機是一種速度型壓縮機，它的結構與離心泵相似，靠高速轉動的葉輪對氣體做功，以提高氣體的壓力。這種壓縮機由于工作時不斷地將制冷劑蒸氣吸入，又不斷地沿半徑方向將蒸氣甩出去(圖14.22)，所以稱為離心式壓縮機。根據壓縮機中安裝的葉輪數量多少，分為單級式和多級式。只有一個葉輪的稱為單級離心式壓縮機；由幾個葉輪串聯而成的，則稱為多級離心式壓縮機。14.4.1離心式制冷壓縮機的工作原理第104頁/共137頁1.單級離心式壓縮機的結構與工作原理單級離心式壓縮機主要由吸氣室、葉輪、擴壓器和蝸殼組成（圖14.23）。葉輪是離心式壓縮機的重要部件，通過它可將能量傳遞給制冷劑蒸氣。帶有后彎式葉片的葉輪固定在軸上，軸和機體之間需要軸封來防止漏氣。機體上裝有由葉片構成的擴壓器；從軸中心來看機體的形狀類似蝸牛殼，因此稱為蝸殼。制冷劑蒸氣吸氣室在軸中心的位置，壓出口則在蝸殼的切線方向。14.4離心式制冷壓縮機的工作原理及特性第105頁/共137頁壓縮機工作時，葉輪高速旋轉而使通道內的制冷劑蒸氣獲得動能。由于制冷劑蒸氣本身的慣性離心力作用，它不斷地沿葉輪外緣切線方向被甩出而流經擴壓器。擴壓器是一個橫截面逐漸擴大的環(huán)形通道，所以制冷劑蒸氣的流速降低而壓力提高，即部分動能轉化為壓能。制冷劑蒸氣繼續(xù)流動，從擴壓器進入到蝸殼，由于蝸殼的截面積隨氣流方向逐漸擴大，因此制冷劑蒸氣的流速進一步降低，壓力進一步提高，即部分動能繼續(xù)轉化為壓能。14.4離心式制冷壓縮機的工作原理及特性第106頁/共137頁最后，制冷劑蒸氣經壓出口排出。與此同時，在葉輪中心，由于制冷劑蒸氣不斷流向葉輪外緣而形成一定的真空度，則將來自蒸發(fā)器的低壓制冷劑蒸氣從吸氣管不斷吸入，從而形成一個連續(xù)的吸氣、壓縮及排出的工作過程。14.4離心式制冷壓縮機的工作原理及特性第107頁/共137頁2．多級離心式壓縮機的結構與工作原理由于離心式壓縮機要在不同的蒸發(fā)壓力和冷凝壓力下工作，這樣就要求離心式壓縮機能夠產生不同的能量頭。當能量頭要求較高時，單級壓縮不能達到，則需要多級壓縮，因此就出現了多級離心式壓縮機。多級離心式壓縮機的結構除了包括吸氣室、葉輪、擴壓器和蝸殼之外，還設有彎道和回流器等部件。它的運動部分是由若干個固定在軸上的葉輪串聯組成，每一個葉輪、擴壓器和回流器組成一級，其中間級見圖14.24。14.4離心式制冷壓縮機的工作原理及特性第108頁/共137頁工作時，制冷劑蒸氣受離心力作用被送往擴壓器，在擴壓器中將動能轉化成壓能，然后進入回流器，繼而進入下一級葉輪繼續(xù)被壓縮升壓。與此同時，葉輪中心吸氣室又吸入新的氣體。多級離心式制冷壓縮機如此逐漸增壓而達到制冷系統(tǒng)需要的壓力。14.4離心式制冷壓縮機的工作原理及特性第109頁/共137頁3．離心式壓縮機的能量調節(jié)離心式壓縮機的能量調節(jié)有兩種方式：速度調節(jié)和進口導流葉片調節(jié)。（1）速度調節(jié)速度調節(jié)主要用于可變轉速的電動機驅動時，調節(jié)經濟性比較高，一般可使系統(tǒng)制冷量在50%～100%的范圍內進行無級調節(jié)。14.4離心式制冷壓縮機的工作原理及特性第110頁/共137頁（2）進口導流葉片調節(jié)進口導流葉片調節(jié)的方法是在葉輪進口前設置多葉片的軸向或徑向導流葉片，在啟閉導流葉片時，進入葉輪的氣流方向發(fā)生改變，產生渦旋，導致機器產生的壓頭和流量發(fā)生改變，從而達到調節(jié)冷量的目的。這種調節(jié)方法簡單，可使系統(tǒng)制冷量在25%～100%的范圍內進行無級調節(jié)，在固定轉速的離心式壓縮機中常采用。14.4離心式制冷壓縮機的工作原理及特性第111頁/共137頁14.4離心式制冷壓縮機的工作原理及特性圖14.22離心式壓縮機示意圖第112頁/共137頁14.4離心式制冷壓縮機的工作原理及特性圖14.23單級離心式壓縮機的結構第113頁/共137頁14.4離心式制冷壓縮機的工作原理及特性圖14.24多級離心式壓縮機的中間級第114頁/共137頁1．喘振現象

圖14.25為離心式壓縮機的特性曲線，即排氣量與有效能量頭的關系。其中D點為設計點，離心式壓縮機在此工況下運行時，效率最高，偏離此點時效率均降低，偏離越遠，效率降低越多。E點為最大排氣量點，排氣量增加到此點時，壓縮機葉輪進口流速達到音速，排氣量不能再增加。

S點為喘振點。當壓縮機的流量減少至S點以下時，由于制冷劑通過葉輪流道的能量損失增加較大，離心式壓縮機的有效能量頭將不斷下降。這時，壓縮機出口以外的氣體就會倒流返回葉輪。14.4離心式制冷壓縮機的工作原理及特性14.4.2離心式制冷壓縮機的特性第115頁/共137頁例如，蒸發(fā)壓力不變，由于某些原因冷凝壓力上升，壓縮機所需要的能量頭將有所增加，壓縮機的排氣量就要減少。當冷凝壓力增加，排氣量減小至S點時，離心式壓縮機產生的有效能量頭達到最高，此時如果冷凝壓力再增加，壓縮機能夠產生的能量頭不再需要，氣體就要從冷凝器倒流回壓縮機。氣體發(fā)生倒流后，冷凝壓力降低，壓縮機又可以將氣體壓出，送至冷凝器，冷凝壓力又要不斷上升，再次發(fā)生倒流。離心式壓縮機運轉時出現的這種氣體來回倒流撞擊的現象稱為喘振現象。產生喘振現象后，不僅造成周期性地增大噪聲和振動，而且由于高溫氣體倒流充入壓縮機，還要引起殼體和軸承溫度的升高，若不及時采取措施會損壞壓縮機甚至整個制冷設備。因此，運轉時要避免出現喘振現象。14.4離心式制冷壓縮機的工作原理及特性第116頁/共137頁離心式制冷壓縮機出現喘振現象的原因主要是冷凝壓力過高或吸氣壓力過低，所以運轉過程保持冷凝壓力和蒸發(fā)壓力穩(wěn)定可防止喘振的發(fā)生。但是，當調節(jié)壓縮機制冷能力，負荷過小時，機器也會產生喘振，這就需要進行保護性的反喘振調節(jié)。旁通調節(jié)法是反喘振的一種措施。當要求壓縮機的制冷量減小到喘振點以下時，從壓縮機出口引出一部分氣態(tài)制冷劑，不經冷凝直接旁通至壓縮機吸氣管。這樣既可減小通入蒸發(fā)器的制冷劑流量，以減少制冷系統(tǒng)的制冷量，又不致使壓縮機的排氣量過小，從而可防止喘振現象的發(fā)生。14.4離心式制冷壓縮機的工作原理及特性第117頁/共137頁2．影響離心式壓縮機制冷量的因素從圖14.25中可以看出，離心式壓縮機在工作范圍（S—E）運行時，排氣量越小，有效能量頭越高。由于冷凝溫度和蒸發(fā)溫度之差越大，氣態(tài)制冷劑被壓縮時所需要的能量頭越大，所以離心式制冷壓縮機與活塞式制冷壓縮機一樣，都是隨著冷凝溫度的升高和蒸發(fā)溫度的降低，實際排氣量減少，從而減少了壓縮機的制冷量。但是，蒸發(fā)溫度和冷凝溫度變化對制冷量影響的程度，這兩種壓縮機有所區(qū)別。14.4離心式制冷壓縮機的工作原理及特性第118頁/共137頁（1）蒸發(fā)溫度的影響當制冷壓縮機的轉速和冷凝溫度一定時，壓縮機制冷量隨蒸發(fā)溫度變化的百分比見圖14.26。從圖中可以看出，離心式制冷壓縮機制冷量受蒸發(fā)溫度變化的影響比活塞式制冷壓縮機要大，蒸發(fā)溫度越低，制冷量下降越劇烈。（2）冷凝溫度的影響當制冷壓縮機的轉速和蒸發(fā)溫度一定時，冷凝溫度對壓縮機制冷量的影響見圖14.27。從圖中可以看出，冷凝溫度低于設計值時，冷凝溫度對離心式制冷壓縮機的制冷量影響不大，但是，當冷凝溫度高于設計值時，隨冷凝溫度的升高，離心式制冷壓縮機的制冷量將急劇下降。14.4離心式制冷壓縮機的工作原理及特性第119頁/共137頁（3）轉速的影響對于活塞式制冷壓縮機來說，當蒸發(fā)溫度和冷凝溫度一定時，壓縮機的制冷量與轉速成正比關系，即轉速變化的