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(mén)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(mén)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(pán)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(pán)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,。