1、第四章 滾動轉(zhuǎn)子式制冷壓縮機(jī),鄭藝華 生物系統(tǒng)熱科學(xué)與技術(shù)研究所,4-1 工作過程與結(jié)構(gòu)特點(diǎn),滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)是一種容積型回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)，氣缸工作容積的變化，是依靠一個偏心裝置的圓筒形轉(zhuǎn)子在氣缸內(nèi)的滾動來實(shí)現(xiàn)的。 20世紀(jì)70年代后在國內(nèi)外有較大的發(fā)展，如國內(nèi)生產(chǎn)的小型全封閉滾動轉(zhuǎn)子式制冷壓縮機(jī)GZ2型、YZ型、QXW型、QDX型等已被選用于家用空調(diào)器、電冰箱和商業(yè)制冷裝置。,一、概述,滾動轉(zhuǎn)子式制冷壓縮機(jī)主要由氣缸、滾動轉(zhuǎn)子、偏心軸和滑片等組成。 圓筒形氣缸2的徑向開設(shè)有不帶吸氣閥的吸氣孔口和帶有排氣閥的排氣孔口，滾動轉(zhuǎn)子3(亦稱滾動活塞)裝在偏心軸4上，轉(zhuǎn)子沿氣缸內(nèi)壁滾動與氣缸問形成一個月牙

2、形的工作腔，滑片7(亦稱滑動檔板)在彈簧的作用力使其端部與轉(zhuǎn)子緊密接觸，將月牙形工作腔分為兩部分，滑片隨轉(zhuǎn)子的滾動沿滑片槽道作往復(fù)運(yùn)動，端蓋被安置在氣缸兩端，與氣缸內(nèi)壁、轉(zhuǎn)子外壁、切點(diǎn)、滑片構(gòu)成封閉的氣缸容積，即基元容積其容積大小隨轉(zhuǎn)于轉(zhuǎn)角變化，容積內(nèi)氣體的壓力則隨基元容積的大小而改變，從而完成壓縮機(jī)的工作過程。,二、工作過程,由滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)的工作過程可以看出。 轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)一周，將完成上一工作循環(huán)的壓縮和排氣過程及下一工作循環(huán)的吸氣過程。 由于不設(shè)進(jìn)氣閥，吸氣開始的時機(jī)和氣缸上吸氣孔口位置有嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系，不隨工況的變化而變動。 由于設(shè)置了排氣閥，壓縮終了的時機(jī)將隨排氣管中壓力的變化而變動。

3、,三、主要結(jié)構(gòu)型式及特點(diǎn),目前，生產(chǎn)和使用中的滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)基本上可分為中等容量的開啟式壓縮機(jī)和小容量的全封閉式壓縮機(jī)，其中，大中型滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)適用于冷庫，小型滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)多用于冰箱和家用空調(diào)器中。,特點(diǎn),滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)與往復(fù)活塞式壓縮機(jī)相比，具有下列特點(diǎn)： 零部件少，結(jié)構(gòu)簡單 易損零件少，運(yùn)行可靠 在相同的冷量情況下，壓縮機(jī)體積小、重量輕、運(yùn)轉(zhuǎn)平衡 沒有吸氣閥片，阻力小，吸氣過熱??；余隙容積小，輸氣系數(shù)較高 加工精度要求較高 密封線較長，密封性能較差，泄漏損失較大 單缸的轉(zhuǎn)矩峰值大，需平衡。,四、目前發(fā)展趨勢,變頻壓縮機(jī)的發(fā)展 變頻壓縮機(jī)采用變頻調(diào)速技術(shù)進(jìn)行能量調(diào)節(jié)，使其制冷量與

4、系統(tǒng)負(fù)荷協(xié)調(diào)變化，并使機(jī)組在各種負(fù)荷條件下都具有較高的能效比。 具有節(jié)能、舒適、啟動快速、溫控精度高及易于實(shí)現(xiàn)自動控制等優(yōu)點(diǎn)，受到世人矚目。 雙缸滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)的發(fā)展 為平衡壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的不平衡慣性力，已研制雙轉(zhuǎn)子滾動轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)，該壓縮機(jī)的兩個汽缸相差180對稱布置，可以使負(fù)荷扭矩的變化趨于平穩(wěn)。 提高壓縮機(jī)的經(jīng)濟(jì)性及可靠性 借助電子計(jì)算機(jī)對壓縮機(jī)工作過程的性能仿真，主要部件結(jié)構(gòu)如軸承、滑片、滾動轉(zhuǎn)子、排氣閥等結(jié)構(gòu)的特性分析，以及噪聲和振動的仿真?？蓪嚎s機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和可靠性、噪聲和振動進(jìn)行預(yù)測，對滿足各種要求的滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。 降低噪聲 從振動方面入手減少曲軸及軸承的振動，改進(jìn)壓

5、縮機(jī)與機(jī)殼的連接系統(tǒng)，開發(fā)各種新型消聲結(jié)構(gòu)和排氣閥等。,4-2 主要熱力性能參數(shù),一、 輸氣量及其影響因素,滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)的理論容積輸氣量應(yīng)為氣缸工作容積與轉(zhuǎn)速的乘積，即,容積效率,滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)的實(shí)際容積輸氣量也可用往復(fù)式壓縮機(jī)的方法表示為 滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)的容積效率比往復(fù)式壓縮機(jī)大，其值大約在0 . 7 0 . 9 范圍內(nèi)，空調(diào)器用的滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)可達(dá)0 . 9 以上。,容積系數(shù),同往復(fù)式壓縮機(jī)一樣也用容積系數(shù)表示余隙容積對輸氣量的影響。 滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)的余隙容積由三部分組成： 轉(zhuǎn)子與氣缸的切點(diǎn)T達(dá)到 位置時，存有的高壓氣體的氣缸容積； 排氣閥下方排氣孔的容積； 排氣孔入口處氣缸被

6、削去部分的容積。由于排氣孔口具有一定的寬度和排氣閥占據(jù)的空間，在氣缸內(nèi)形成余隙容積，當(dāng)轉(zhuǎn)角口轉(zhuǎn)至4 ， 時，余隙容積與其后處于吸氣的基元容積經(jīng)排氣孔口連通，余隙容積內(nèi)殘留的高壓氣體膨脹，使吸入的新鮮氣休減少。,壓力系數(shù),表征吸氣壓力損失對輸氣量造成的影響。 由于無吸氣閥，吸氣壓力損失很小。 近似等于1 .,溫度系數(shù),反映由于吸入氣體被加熱造成輸氣量的減少。 滾動轉(zhuǎn)子式制冷壓縮機(jī)通常是放置在全封閉的機(jī)殼中，盡管吸氣管直接接至氣缸，但因氣缸和吸氣管是處于高溫高壓的機(jī)殼中，其溫度依然較高，故吸入的新鮮氣體被加熱，加熱后的氣體比體積增加，使壓縮機(jī)的質(zhì)量輸氣量減少。 通常，當(dāng)壓力比為2 8 時，為 0

7、. 95 0 . 82 ，壓力比高時取下限。,泄漏系數(shù),表征氣缸中氣體泄漏對輸氣量造成的影響。 途徑有： 通過轉(zhuǎn)子和氣缸切點(diǎn)間隙及滑片和轉(zhuǎn)子接觸點(diǎn)間隙產(chǎn)生的壓縮腔氣體向吸氣腔泄漏； 通過滾動轉(zhuǎn)子兩端面間隙產(chǎn)生的高壓腔氣體向低壓腔泄漏； 通過滑片兩端面間隙產(chǎn)生的高壓腔向低壓腔泄漏。 泄漏的多少受轉(zhuǎn)速和密封間隙的影響很大，轉(zhuǎn)速越高泄漏量越少，泄漏系數(shù)越大；密封間隙越小泄漏量越少，泄漏系數(shù)越大。 轉(zhuǎn)速為3000r / m in 時約在0 . 82 0 . 92 范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)速為1500r / m in 時約在0 . 75 0 . 88 范圍內(nèi) 影響泄漏量的其它因素還有油的粘性、油量的多少、構(gòu)成壓縮腔零

8、部件的表面粗糙度及運(yùn)行中這些零部件的受力變形和熱變形等。,回流系數(shù),進(jìn)氣口回流產(chǎn)生的影響，回流使輸氣量減少。 因?yàn)?角僅有30 35 ，其間的容積變化很小，所以回流系數(shù)可近似取為1 。,二、功率和效率,滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)的功率及效率的定義與物理意義和往復(fù)式壓縮機(jī)一樣，但是在計(jì)算式和效率的數(shù)值上略有出入。,機(jī)械效率 反映了機(jī)械摩擦損失的大小，其中包括滑動軸承摩擦損失、滑片運(yùn)動摩擦損失、慣性力不平衡產(chǎn)生的附加損失及機(jī)構(gòu)損失(諸如液壓泵供油耗功可計(jì)入機(jī)構(gòu)損失)等。 機(jī)械效率的高低主要取決于油和氟利昂的粘性及運(yùn)動副間的間隙值，很難給出計(jì)算表達(dá)式。 電動機(jī)效率 反映電動機(jī)的損失，即反映電動機(jī)轉(zhuǎn)子的鐵損、定

9、子繞組的銅損和風(fēng)損，這些損失與電動機(jī)原始設(shè)計(jì)參數(shù)有關(guān)，也與電動機(jī)運(yùn)行工況、冷卻介質(zhì)、安裝結(jié)構(gòu)有關(guān)，通常在下列范圍內(nèi)選?。盒”涞?.65，商用制冷機(jī)的 0.8。 電效率 反映電動機(jī)輸入功在壓縮機(jī)中利用的完善程度。全封閉滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)的電效率比較低，通常在0.40.55的范圍內(nèi)。,4-3 振動與噪聲,振動源 曲軸扭矩變化引起的曲軸扭轉(zhuǎn)振動成為壓縮機(jī)的振動源；并會直接造成機(jī)殼的振動： 曲軸的旋轉(zhuǎn)不平衡慣性力也使軸產(chǎn)生振動，并直接導(dǎo)致壓縮機(jī)的機(jī)殼的振動； 壓力脈動產(chǎn)生的激振力通過氣缸、軸承和滾動轉(zhuǎn)子作用于曲軸等部件，進(jìn)一步導(dǎo)致機(jī)殼的振動，特別是2kHz以上的高頻振動部分更是壓力脈動造成的。 噪聲源 眾所周知噪聲與振動是分不開的，振動本身就是噪聲源，但是全封閉壓縮機(jī)的噪聲卻是各種源的噪聲合成，按機(jī)理可分為；電磁噪聲：制冷劑氣流噪聲；機(jī)械噪聲；,消減振動和降低噪聲的措施,提高曲軸的動力平衡性能 嚴(yán)格控制曲軸的旋轉(zhuǎn)不均勻度 機(jī)殼的優(yōu)化設(shè)計(jì) 消減氣流壓力脈動 降低電磁噪聲的措施 降低機(jī)械噪聲 降低停機(jī)過程中的振動和噪聲 有源噪聲控制降噪方法,4-4 擺動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī),能承受更大的壓力差，使用替代工質(zhì)時，有優(yōu)勢。 用在真空泵、空