2.2壓縮機演講人制冷系統(tǒng)是由壓縮機、冷凝器、節(jié)流裝置（毛細管、膨脹閥）、蒸發(fā)器四大主件和制冷輔助件組成，并且由銅管（配管和連接管）把這些零部件連接起來形成的一個封閉系統(tǒng)（制冷循環(huán)示意圖如圖2-27所示）。四大部件和制冷輔助件相配合，才能夠順利、舒適、方便、安全地實現(xiàn)制冷、制熱。本節(jié)介紹壓縮機的結(jié)構(gòu)特點、主要功能及應用。圖2-27制冷循環(huán)示意圖制冷壓縮機是蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的核心部件，是制冷循環(huán)系統(tǒng)的動力源，壓縮機在電動機的帶動下，吸入從蒸發(fā)器流出的低溫低壓制冷劑蒸氣，經(jīng)壓縮到冷凝壓力后排入冷凝器中。目前電冰箱和小型空調(diào)機基本上都采用全封閉制冷壓縮機（圖2-28），即壓縮機和電動機裝在一個由熔焊或釬焊焊死的外殼內(nèi)，共用一根主軸，這樣既取消了軸封裝置，又減輕和縮小了整個壓縮機的尺寸和重量。同時也降低了制冷劑泄漏的幾率，更可以減小壓縮機運行時的噪聲。露在機殼外表的只有吸氣管、排氣管、工藝管、輸入電源接線柱和壓縮機支架等。以往復活塞式、旋轉(zhuǎn)式、渦旋式和變頻式4種應用最為代表性。圖2-28全封閉壓縮機壓縮機按能量調(diào)節(jié)方式的不同可分為普通壓縮機、變頻壓縮機和變?nèi)輭嚎s機，其中變頻壓縮機又可分為交流變頻壓縮機和直流變頻壓縮機。普通壓縮機不能夠?qū)χ评淞窟M行調(diào)節(jié)，空調(diào)器制冷量的調(diào)節(jié)是通過改變風機的轉(zhuǎn)速實現(xiàn)的。變頻壓縮機通過外部的電氣控制系統(tǒng)，對電源的頻率和電壓進行調(diào)節(jié)，并通過特制的壓縮機實現(xiàn)對速度的連續(xù)無級調(diào)節(jié)，從而控制能量的大小。變?nèi)輭嚎s機一般是通過其自身的機械調(diào)節(jié)機構(gòu)實現(xiàn)對能量的調(diào)整，如螺桿壓縮機的滑閥調(diào)節(jié)機構(gòu)、離心式壓縮機的回氣裝置或吸氣調(diào)節(jié)裝置、活塞壓縮機的高低壓旁通裝置等。2.1往復活塞式壓縮機01往復活塞式壓縮機是各種壓縮機中發(fā)展最早02的一種，是通過活塞在氣缸內(nèi)作往復運動來壓縮03和輸送氣體的。2.1往復活塞式壓縮機工作過程01壓縮機工作時，電動機帶動曲軸旋轉(zhuǎn)運動，02活塞經(jīng)連桿把旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)橹本€運動。壓縮機03結(jié)構(gòu)示意圖如圖2-29所示。分為膨脹、吸氣、04壓縮、排氣四個過程，如圖2-30所示。05圖2-29壓縮機結(jié)構(gòu)2.1往復活塞式壓縮機膨脹過程活塞從上止點開始向下止點運動，殘留在氣缸內(nèi)的制冷劑蒸汽隨之膨脹，壓力與溫度下降。此時，吸氣閥關(guān)閉，壓縮機不吸氣，當壓力下降到與吸氣壓力相等時，膨脹過程結(jié)束。2.1往復活塞式壓縮機吸氣過程活塞在氣缸中繼續(xù)往下運動，氣缸內(nèi)氣體的壓力下降到低于吸氣壓力時，吸氣閥被頂開，氣體流入壓縮機，直至活塞運動到下止點時，氣缸容積最大，氣體停止流入，吸氣過程結(jié)束。2.1往復活塞式壓縮機壓縮過程活塞從下止點向上止點方向運動，氣缸的容積減小，氣體壓力和溫度隨之上升，將吸氣閥關(guān)閉。當缸內(nèi)氣體壓力超過排氣管路中的氣體壓力時，排氣閥被頂開，缸內(nèi)氣體的壓力不再升高，壓縮過程結(jié)束。2.1往復活塞式壓縮機排氣過程活塞繼續(xù)上移，由于排氣閥已被打開，高溫高壓的制冷劑氣體被排出，直至活塞移動到上止點位置，排氣閥關(guān)閉，排氣過程結(jié)束?；钊谄字忻客鶑瓦\動一次，就要依次進行一次膨脹、吸氣、壓縮、排氣的工作過程，從而完成對制冷劑的吸入、壓縮和排出的任務。2.1往復活塞式壓縮機排氣過程吸氣開始吸氣結(jié)束壓縮開始2.1往復活塞式壓縮機排氣過程壓縮結(jié)束排氣開始排氣結(jié)束圖2-30壓縮機工作過程示意圖2.1往復活塞式壓縮機分類往復活塞式壓縮機分為連桿式和滑管式兩種。連桿式、滑管式均因采用的傳動機構(gòu)為連桿、滑管故而得名。2.1往復活塞式壓縮機連桿式壓縮機連桿式壓縮機主要由汽缸、活塞、曲軸、連桿、閥片、機殼等部分組成。電動機的旋轉(zhuǎn)運動通過曲軸帶動連桿，使活塞在汽缸內(nèi)做往復直線運動。電動機位于機殼的上部，臥式汽缸在機殼的下部，整個機體通過壓簧固定在機殼內(nèi)。其結(jié)構(gòu)如圖2-31所示。2.1往復活塞式壓縮機滑管式壓縮機滑管式壓縮機主要由汽缸、曲軸、滑管、活塞、機殼等部分組成。利用曲軸上的偏心軸頭帶動滑塊在一頭為活塞的丁字形滑管滑動，把旋轉(zhuǎn)運動演變?yōu)榛钊耐鶑瓦\動。其結(jié)構(gòu)如圖2-32所示。2.1往復活塞式壓縮機滑管式壓縮機圖2-31連桿式壓縮機圖2-32滑管式壓縮機2.2旋轉(zhuǎn)式壓縮機旋轉(zhuǎn)式壓縮機比往復活塞式壓縮機具有體積小、重量輕、噪聲低、制冷效率高的特點。它由殼體、電動機組件、壓縮機組件三部分組成，其實物圖與內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖2-33所示。2.2旋轉(zhuǎn)式壓縮機圖2-33旋轉(zhuǎn)式壓縮機的實物圖及內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖旋轉(zhuǎn)式壓縮機氣缸內(nèi)裝有偏心輪，偏心輪上套裝一個可以轉(zhuǎn)到的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子與氣缸兩者相互接觸，電動機帶動主軸旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子緊貼在氣缸內(nèi)壁做偏心運動，其結(jié)構(gòu)如圖2-34所示。2.2旋轉(zhuǎn)式壓縮機圖2-34旋轉(zhuǎn)式壓縮機結(jié)構(gòu)在轉(zhuǎn)子滑板上開有吸氣口和排氣口（如圖2-35所示），由于轉(zhuǎn)子的一側(cè)總是與氣缸壁緊密接觸，形成密封線，轉(zhuǎn)子與氣缸間形成一個月牙形的工作腔，分隔成吸氣腔和排氣腔，兩密封腔體的容積隨偏心輪旋轉(zhuǎn)而改變。這樣就不斷吸入低溫低壓的制冷劑氣體，排出高溫高壓的制冷劑氣體。2.2旋轉(zhuǎn)式壓縮機圖2-35旋轉(zhuǎn)式壓縮機工作過程2.3渦旋式壓縮機渦旋式壓縮機結(jié)構(gòu)圖如2-36所示。圖2-36渦旋式壓縮機結(jié)構(gòu)圖渦旋式壓縮機有兩個渦旋，一個是固定的，一個是可動的，在渦旋定子的圓周上設置有吸氣口，在端蓋中心設置有排氣口（結(jié)構(gòu)如圖2-37）所示。2.3渦旋式壓縮機圖2-37渦旋結(jié)構(gòu)示意圖和實物圖利用這兩個渦旋件相對旋轉(zhuǎn)，使密閉空間產(chǎn)生移動及體積變化，從而周期性地由外側(cè)到中心依次減小月牙空間的容積，是一邊向中心移動一邊縮小容積的一種壓縮機構(gòu)。被壓縮的高壓制冷劑氣體從端蓋中心的排氣口排出。理論研究與實驗及應用研究充分表明，功率為1.1～11kW的渦旋式制冷壓縮機，與其他結(jié)構(gòu)形式的制冷壓縮機相比，其體積最小，2.3渦旋式壓縮機質(zhì)量最輕，容積效率與制冷系數(shù)（EER值或COP值）最高，震動與噪聲最小，而且制冷系數(shù)不是隨運行時間的增加而減小，還略有提高。渦旋式壓縮機適用于熱泵技術(shù)、變頻調(diào)速技術(shù)。當排氣量（吸氣容積）為60~150cm3時，采用渦旋式壓縮機的汽車空調(diào)系統(tǒng)也顯示出明顯的優(yōu)越性。綜合起來，渦旋式壓縮機有以下特點。①多個壓縮腔同時工作，相鄰壓縮腔之間的氣體壓差小，氣體泄漏量少，容積效率高，可達90%～98%。②驅(qū)動動渦盤運動的偏心軸可以高速旋轉(zhuǎn)，因此，渦旋式壓縮機體積小、質(zhì)量輕。③動渦盤與主軸等運動件的受力變化小，整機震動小。2.3渦旋式壓縮機④沒有吸、排氣閥，渦旋式壓縮機運轉(zhuǎn)可靠，且特別適應于變轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)和變頻調(diào)速技術(shù)。⑤由于吸、排氣過程幾乎連續(xù)進行，整機噪聲很低。⑥軸向和徑向柔性機構(gòu)提高了渦旋式壓縮機的工作效率，而且可保證軸向間隙和徑向間隙的密封效果不因摩擦和磨損而降低，即渦旋式壓縮機有可靠的和有效的密封性。⑦在熱泵式空調(diào)裝置中，渦旋式壓縮機有著良好的工作特性。⑧動渦盤上承受的軸向氣體作用力隨主軸轉(zhuǎn)角發(fā)生變化，很難加以平衡，因此軸向氣體力往往帶來摩擦功率消耗。⑨旋盤的加工精度，特別是渦旋體的形位公差有很高要求，端板平面的平面度，以及端板平面與渦旋體側(cè)壁面的垂直度，應控制在微米級。因此，需采用專門的加工方法、加工技術(shù)和加工設備。2.4變頻式壓縮機普通壓縮機依靠溫度控制器控制壓縮機的“開、?！睆亩{(diào)整室內(nèi)溫度，其一開一停不僅消耗很多電能，還造成室內(nèi)溫度忽高忽低，變頻空調(diào)則依靠空調(diào)壓縮機轉(zhuǎn)速的快慢達到控制室溫的目的，室溫變化小、電能消耗較少，其舒適度大大提高。12變頻壓縮機是通過對電流的轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)電動機運轉(zhuǎn)頻率的自動調(diào)節(jié)，把50Hz的電網(wǎng)頻率變?yōu)?0-130Hz的變化頻率；同時，還使電源電壓范圍達到142-270V，徹底解決了由于電網(wǎng)電壓不穩(wěn)而造成空調(diào)器不能工作的難題。3變頻壓縮機可以分為兩部分，一為變頻控制器，變頻控制器即變頻器；另一部分是壓縮機。變頻控制器的是將城市電網(wǎng)中的交流電轉(zhuǎn)換成方波脈沖輸出。通過調(diào)節(jié)方波脈沖的頻率（即調(diào)節(jié)占空比），就可以控制驅(qū)動壓縮機的電機轉(zhuǎn)速。頻率越高，轉(zhuǎn)速也越高，反之亦然。2.4變頻式壓縮機變頻空調(diào)在每次開始啟動時，先以最大功率、最大風量進行制熱或制冷，接近所設定的溫度后，空調(diào)壓縮機便在低轉(zhuǎn)速、低能耗狀態(tài)下運轉(zhuǎn)，這樣不但溫度穩(wěn)定，還避免了空調(diào)壓縮機頻繁地開停所造成的對壽命的衰減，而且耗電量大大下降，實現(xiàn)了高效節(jié)能。013冷凝器3冷凝器冷凝器是制冷設備的重要熱交換器之一，壓縮機排出的高溫高壓的制冷劑過熱蒸氣，由于與外界冷卻介質(zhì)空氣存在溫差，在通過冷凝器時對外發(fā)熱，溫度降低，冷凝成高溫高壓的液體，進入干燥過濾器。制冷過程中，過熱蒸氣在冷凝器中冷凝時，一般經(jīng)過如下三個放熱過程。①過熱蒸氣冷卻為干飽和蒸氣。過熱蒸氣進入冷凝器后放熱的初始階段，由排氣溫度下降至冷凝溫度，成為干飽和蒸氣。這個過程只占用冷凝器的一小部分傳熱面。②干飽和蒸氣冷凝為飽和液體。干飽和蒸氣在管中流動時，由于逐漸放熱而冷凝成飽和液體。這是在冷凝器中的主要放熱過程，大部分熱量（潛熱）由這個過程釋放，它占用了冷凝器的大部分傳熱面。此過程中的制冷劑為氣、液兩態(tài)并存。3冷凝器③飽和液體冷卻成過冷液體。在冷凝器的末端，飽和液體進一步被冷卻，成為過冷液體，壓力保持不變。該過程也占用冷凝器的小部分傳熱面。過冷液體對于制冷系統(tǒng)有重要意義，它可以使制冷劑在毛細管入口或膨脹閥之前不產(chǎn)生蒸氣，有利于提高制冷效果。根據(jù)冷卻介質(zhì)的不同，冷凝器可分為風冷（空冷）式和水冷式兩大類。家用空調(diào)器等小型制冷設備所用的主要是風冷式，水冷式主要用于大中型制冷設備中。3.1空氣冷凝器以空氣為冷卻介質(zhì)的冷凝器，制冷劑在冷凝管中流動，空氣在管外掠過，低于制冷劑溫度的空氣吸收制冷劑熱量后，散發(fā)在周圍環(huán)境中。由于空氣的導熱系數(shù)很小，所以空氣側(cè)的放熱系數(shù)很低，影響了冷凝器的傳熱系數(shù)。為了提高空氣側(cè)的傳熱性能，通常在管外加翅片，增加空氣側(cè)的傳熱面積，并在風機的鼓風下，提高了空氣側(cè)的傳熱能力。采用內(nèi)螺紋銅管可以將換熱效率提高17%左右?？諝饫淠靼蠢鋮s方式分為直冷式和風冷式（也稱間冷式），直冷式依靠空氣自然對流進行冷卻，風冷式靠風扇強迫空氣流動進行冷卻。冷凝器按結(jié)構(gòu)分為百葉窗式、鋼絲式、翅片式和內(nèi)嵌式四種。百葉窗式、鋼絲式和內(nèi)嵌式多屬于直冷式，翅片式多用于風冷式制冷。3.1空氣冷凝器百葉窗式冷凝器由直徑5～6mm的銅管或者鍍銅鋼管彎成冷凝盤管，再卡裝在沖有百葉窗孔的散熱片上，并噴黑漆制成，制造工藝簡單，但散熱效果不如鋼絲式。其實物圖如2-38所示。3.1空氣冷凝器鋼絲式冷凝器用鍍銅鋼管或鋼管彎成冷凝盤管，在盤管兩側(cè)均勻焊上直徑1.6～2mm的鋼絲，并在表面涂上黑漆。散熱性能好，整體強度好，材料費用低，但焊接工藝復雜，需用大容量接觸焊機。實物圖如2-39所示。3.1空氣冷凝器鋼絲式冷凝器2-38百葉窗式冷凝器的實物圖2-39鋼絲式冷凝器的實物圖3.1空氣冷凝器翅片式冷凝器翅片式冷凝器屬于風冷式冷凝器，它的結(jié)構(gòu)是由一組一組S形銅管脹接鋁合金散熱翅片制成的，如圖2-40所示。翅片的形狀像百葉窗，便于散熱，其材料為普通碳素鋼板或鋁合金。圖2-40翅片式冷凝器3.1空氣冷凝器內(nèi)嵌式冷凝器將蛇形盤管擠壓或用膠粘帖在箱體的側(cè)面或者背部的薄鋼板外殼內(nèi)側(cè)，其外觀整潔美觀，不易損壞，但散熱效果較差，幾乎不能維修。其結(jié)構(gòu)圖如2-41所示。圖2-41內(nèi)嵌式冷凝器空氣冷凝器的優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，制造成本低。它不需要用冷卻水，這樣可節(jié)省水配管、冷卻水泵和排水設備等，只要通風良好的地方都可以安裝。由于它是空氣傳熱，即使在大氣污染嚴重的地方使用，也沒有嚴重的腐蝕。它很適用于氣源熱泵。3.1空氣冷凝器內(nèi)嵌式冷凝器空氣冷凝器的缺點是：冷凝壓力高，與水冷式冷凝器相比，其制冷量要低，能效比小。由于冷凝器安放在室外，對分體式空調(diào)器來講，其配管長而消耗材料多，壓力損失大，有冷量損耗。由于它使用了風機，會造成環(huán)境噪聲。3.2水冷凝器以水為冷卻介質(zhì)的冷凝器為水冷凝器。冷卻水可一次流過冷凝器，吸熱后排至下水道，也可經(jīng)過冷卻塔冷卻后繼續(xù)循環(huán)使用。小型空調(diào)器常用的水冷凝器一般有殼管式和套管式冷凝器。3.2水冷凝器殼管式冷凝器冷凝器外殼是由容器鋼板卷制的圓筒，其結(jié)構(gòu)如圖2-42所示。圖中，冷凝器兩端焊著帶有許多孔的管板，兩板的每一相對應小孔中穿一根無縫鋼管或紫銅管，管與管板的緊固密封用脹管或焊接，管板兩端裝有鑄鐵端蓋，端蓋上鑄有分水箱，使冷卻水在管群內(nèi)分成幾個來回流動的流程，以提高冷卻水流速，水通過冷卻管的來回次數(shù)稱為流程數(shù)。流程數(shù)少的為2個，多的達12個流程。流程數(shù)的多少決定于水的流速，冷卻水流速一般選在1.5～3m/s。但流程數(shù)多，則水的流動阻力大。冷卻水在冷凝管內(nèi)流動時，由管子的下部進入，上部流出。制冷劑蒸氣由殼體上部進入與冷凝管外表面接觸而放熱冷凝，液體滴在殼體底部積存起來，然后從下部的輸液管流出。3.2水冷凝器殼管式冷凝器制冷劑側(cè)比水側(cè)的放熱系數(shù)低，為提高制冷劑側(cè)的放熱系數(shù)，一般在銅管外表面加低螺紋形肋片，以增加制冷側(cè)的傳熱面積。臥式殼管式冷凝器下部可