制冷系統(tǒng)（壓縮機(jī)）性能原理分析

往復(fù)式壓縮機(jī)又稱活塞式壓縮機(jī)。壓縮機(jī)的工作腔是汽缸?；钊谄變?nèi)作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而完成了壓縮、排汽、膨脹、吸汽等過(guò)程。

圖1中的四個(gè)過(guò)程分別表示了壓縮機(jī)1二作中的四個(gè)過(guò)程。到zui低位置（稱活塞的下止點(diǎn)）時(shí)，汽缸吸滿蒸氣。而活塞轉(zhuǎn)而向上，這時(shí)吸、排汽門都關(guān)閉，汽缸容積縮小，蒸氣被壓縮，一直壓縮到排汽壓力為止。

圖中（b）為排汽過(guò)程：當(dāng)壓力達(dá)到一定值（大于排汽管內(nèi)壓力）時(shí)，排汽閥開(kāi)啟，活塞繼續(xù)上移，蒸氣排出，一直到活塞上移到zui高位置（這位置稱活塞的上止點(diǎn)）時(shí)，排汽結(jié)束。

圖中（c）是余隙膨脹過(guò)程：為了防止活塞與吸排汽閥碰撞，活塞上移到上止點(diǎn)時(shí)，活塞與汽缸頂部之間留有一定間隙，稱余隙。當(dāng)活塞轉(zhuǎn)而向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，排汽結(jié)束時(shí)留在余隙內(nèi)的高壓蒸氣阻止吸汽閥開(kāi)啟，吸汽不能開(kāi)始。這時(shí)余隙內(nèi)的蒸氣隨著活塞下移而進(jìn)行膨脹，一直膨脹到吸汽壓力以下時(shí)才結(jié)束。

圖中之（d）是吸汽過(guò)程：吸汽閥開(kāi)啟，隨著活塞往下運(yùn)動(dòng)而吸汽，一直進(jìn)行到活塞下移到活塞下止點(diǎn)為止。

優(yōu)點(diǎn)：它應(yīng)用比較廣泛，制造技術(shù)成熟，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且對(duì)加工材料和加工lT藝要求較低，造價(jià)比較低，適應(yīng)性強(qiáng)，能適應(yīng)廣闊的壓力范圍和制冷量要求，可維修性強(qiáng)。

缺點(diǎn)：無(wú)法實(shí)現(xiàn)較高轉(zhuǎn)速，機(jī)器大而重，不容易實(shí)現(xiàn)輕量化，排氣不連續(xù)，氣流容易出現(xiàn)波動(dòng)，而且工作時(shí)有較大的振動(dòng)。由于曲軸連桿式壓縮機(jī)的上述特點(diǎn)，已經(jīng)很少有小排量壓縮機(jī)采用這種結(jié)構(gòu)形式，曲軸連桿式壓縮機(jī)目前大多應(yīng)用在客車和卡車的大排量空調(diào)系統(tǒng)中。

螺桿式壓縮機(jī)的構(gòu)造與工作過(guò)程

螺桿式壓縮機(jī)是一種回轉(zhuǎn)式容積式壓縮機(jī)。它利用螺桿的齒槽容積和位置的變化來(lái)完成蒸氣的吸人、壓縮和排IqJ過(guò)程。無(wú)油螺桿壓縮機(jī)在本世紀(jì)三十年代問(wèn)世，主要用于壓縮空氣。后來(lái)汽缸內(nèi)噴油的螺桿式壓縮機(jī)出現(xiàn)，性能得到提高，目前，噴油式螺桿壓縮機(jī)已是制冷壓縮機(jī)中主要機(jī)種之一。螺桿式壓縮機(jī)分為雙螺桿和單螺桿兩大類，雙螺桿壓縮機(jī)習(xí)慣上稱為螺桿式壓縮機(jī)。

（1）圖2為噴油式螺桿式壓縮機(jī)的構(gòu)造。在斷面為雙圓相交的汽缸內(nèi)，裝有一對(duì)轉(zhuǎn)子—— 陽(yáng)轉(zhuǎn)子和陰轉(zhuǎn)子。陽(yáng)轉(zhuǎn)子有四個(gè)齒，陰轉(zhuǎn)子有六個(gè)齒，兩根轉(zhuǎn)子相互嚙合。當(dāng)陽(yáng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，隱轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)2／3周，或者說(shuō)，陽(yáng)子的轉(zhuǎn)速比陰轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速快50％。圖3是螺桿式壓縮機(jī)從吸汽靠排汽的工作過(guò)程，在汽缸的吸汽端座上開(kāi)有吸汽口，當(dāng)齒槽與吸汽口相通時(shí)，吸汽就開(kāi)始，隨著螺桿的旋轉(zhuǎn)，齒槽脫離吸汽口，一對(duì)齒槽空間吸滿蒸氣，如圖（a）。

螺桿繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，兩螺桿的齒與齒槽相互嚙合，有汽缸體、嚙合的螺桿和排汽端座組成的齒槽容積變小，而且位置向排汽端移動(dòng)，完成了對(duì)蒸氣壓縮和輸送的作用，如圖（b）。當(dāng)這對(duì)齒槽空間與端座的排汽口相通時(shí)，壓縮終了，蒸氣被排出，如圖（c）。每對(duì)齒槽空間都存在著吸汽、壓縮、排汽三個(gè)過(guò)程。在同一時(shí)刻存在著吸汽、壓縮、排汽三個(gè)過(guò)程，不過(guò)它們發(fā)在不同的齒槽空間。

（2）螺桿式壓縮機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：

①螺桿式壓縮機(jī)只有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，沒(méi)有往復(fù)運(yùn)動(dòng)，因此壓縮機(jī)的平衡性好，振動(dòng)小，可以提高壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速。

②螺桿式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，重量輕，無(wú)吸、排汽閥，易損件少，可靠性高，檢修周期長(zhǎng)。

③在低蒸發(fā)溫度或高壓縮比工況下，用單級(jí)壓縮仍然可正常工作，且有良好的性能。這是由于螺桿式壓縮機(jī)沒(méi)有余隙，沒(méi)有吸、排汽閥，故在這種不利工況下仍然有較高的容積效率。

④螺桿式壓縮機(jī)對(duì)濕壓縮不敏感。

⑤螺桿式壓縮機(jī)的制冷量可以在10％一100％范圍內(nèi)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，但在40％以上負(fù)荷時(shí)的調(diào)節(jié)比較經(jīng)濟(jì)。

（3）缺點(diǎn)：噪聲較大，以及需要設(shè)

置一套潤(rùn)滑油分離、冷卻、過(guò)濾和加壓的輔助設(shè)備，造成機(jī)組體積大。

（4）應(yīng)用范圍

雙螺桿壓縮機(jī)在化工、制冷及空氣動(dòng)力工程中，它所占的比重較大。螺桿壓縮機(jī)的容積流量范圍是2 50m 3／12f a）吸氣結(jié)束 f b）壓縮行程 f c）排出開(kāi)始之前 圖4旋渦式壓縮機(jī)工作原理

1、定圈 2、動(dòng)圈 3、動(dòng)圈渦旋中心 4、5、6、8、制冷劑氣體 7、zui小壓縮容積 9、排氣口

10、動(dòng)圈渦旋中心 l1、開(kāi)始?jí)嚎s客積（zui大容積）

12、回旋半徑min，終了壓力一般小于12MPa，個(gè)別場(chǎng)合可達(dá)4．5MPa。在化工系統(tǒng)中，大都采用于式結(jié)構(gòu)，而空氣動(dòng)力工程與制冷領(lǐng)域中常采用濕式。

3、旋渦式壓縮機(jī)的工作原理旋渦式壓縮機(jī)的機(jī)理早在20世紀(jì)初由法國(guó)人所發(fā)明，但是由于當(dāng)時(shí)加工精度不高和結(jié)構(gòu)上存在問(wèn)題，而一直未得到推廣使用。到了七十年代，這項(xiàng)技術(shù)在美國(guó)才開(kāi)始得到應(yīng)用。自本世紀(jì)80年代以來(lái)，渦旋壓縮機(jī)以其機(jī)構(gòu)緊湊、節(jié)能、微振低噪以及工作可靠性等特點(diǎn)，開(kāi)始在小型制冷及空調(diào)領(lǐng)域獲得越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，也因此成為壓縮機(jī)技術(shù)發(fā)展的主要方向之一。旋渦式壓縮機(jī)也是一種容積型回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)，一般為直立型。其結(jié)構(gòu)主要分

為動(dòng)靜式和雙公轉(zhuǎn)式2種，目前動(dòng)靜式應(yīng)用zui為普遍，它的工作部件主要由動(dòng)渦輪與靜渦輪組成。動(dòng)、靜渦輪的結(jié)構(gòu)十分相似，都是由端板和由端板上伸出的漸開(kāi)線型渦旋齒組成，兩者偏心配置且相差180o，靜渦輪靜止不動(dòng)，而動(dòng)渦輪在專門的防轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的約束下，由曲柄軸帶動(dòng)作偏心回轉(zhuǎn)平動(dòng)，無(wú)自轉(zhuǎn)，只有公轉(zhuǎn)。

（1）工作原理

如圖4所示，一對(duì)相同型線且相

互錯(cuò)開(kāi)180度的渦旋葉片圈組合一對(duì)嚙合，動(dòng)圈2以回旋半徑的圓作不旋轉(zhuǎn)的回運(yùn)動(dòng)。如（A）所示，在吸氣完了時(shí)，一對(duì)渦旋圈共形成兩對(duì)月牙形容積。zui大的月牙容積l1即將開(kāi)始?jí)嚎s。動(dòng)圈渦旋中心繞定圈渦旋中心連續(xù)公轉(zhuǎn)，原zui大的月牙容積實(shí)現(xiàn)a—b—c的壓縮，達(dá)到預(yù)定壓力，由排氣口9排出。在月牙11壓縮的同時(shí)，在動(dòng)圈和定圈的外周義形成吸氣容積4、8，連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，也實(shí)現(xiàn)了相同的壓縮，如此周而復(fù)始完成吸氣、壓縮、排氣過(guò)程。

（2）渦旋式壓縮機(jī)優(yōu)點(diǎn)：

①容積效率高，因?yàn)橄噜彽脑卵佬慰臻g之間的壓差小，泄漏少，無(wú)吸汽和排汽閥，阻力小，無(wú)余隙容積的再膨脹。

②絕熱效率高，在同樣制冷量情況下，旋渦式比往復(fù)式約高10％。

③動(dòng)渦盤與主軸等運(yùn)動(dòng)部件的受力變化小，整機(jī)振動(dòng)小。

④零部件少。約為往復(fù)式的40％。

⑤驅(qū)動(dòng)動(dòng)渦盤運(yùn)動(dòng)的偏心軸可

以高速旋轉(zhuǎn)，因此渦旋式壓縮機(jī)體積小、重量輕，約比往復(fù)式輕l5％。

⑥渦旋壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，而且容易實(shí)現(xiàn)變轉(zhuǎn)速運(yùn)動(dòng)和變排量技術(shù)。

（3）缺點(diǎn)：要求加工精度高。