蒸气压缩式制冷机与采暖中的主要设施.ppt

第三章 蒸气压缩式制冷机与采暖中的主要设施 1.压缩机的详细分类 2.往复式压缩机的构架与特点 1）开启式往复压缩机 3.往复式压缩机的制冷量和电流 压缩机的容积效率：压缩机的实际进气量永远大于压缩机的理论排气量，两者的差值称为压缩机的容积效率。 4.螺杆式压缩机 1）双螺杆压缩机 往复式压缩机与螺杆式压缩机比较 5.滚动转子式压缩机 6.涡旋式压缩机 7.离心式压缩机（速度型） 影响离心式压缩机制冷量的原因 （1）蒸发温度的制约当制冷压缩机的水温和冷凝温度一定时，压缩机制冷量随蒸发温度变化的百分比从图中可以看出，离心式制冷压缩机制冷量受蒸发温度差异的制约比活塞式制冷压缩机要大，蒸发温度越低，制冷量下降越剧烈。 （3）转速的影响 对于活塞式制冷压缩机来说，当蒸发温度和冷凝温度一定时，压缩机的制冷量与温度成正比关系，即电压变化的百分数也就是活塞式制冷压缩机制冷量变化的百分数。离心式制冷压缩机则不同，它的能量头与曲轴两侧圆周速率（或者压缩机转速）的平方成正比。所以，随着温度的减少，离心式制冷压缩机产生的能量头迅速增长，制冷量也飞速提高。 （1）气体做高速流动，流量可以多大，单机制冷量大，因此相同制冷量情况下，体积小、占地面积少、质量轻。

（2）工作时靠叶轮转动运动，气体连续压送，没有气阀、活塞环等易损部件，也没有曲柄连杆机构。因此结构简单、少，且工作可靠、运转平稳、噪音小、操作简单、维护成本低。 （3）叶轮和较大。 （5）多级离心式制冷压缩机可根据需要设计成具有中间抽气的，适应多种蒸发温度的机器，因此可便捷得到多种蒸发温度。 8.冷凝器 传热过程 水的比容：Cw 水的质量流量：Gw 冷凝温度：tk 9.蒸发器 传热过程 10.节流机构 10.其它辅助仪器 3种典型分液器结构 分液器——保证每一路的品质流量相等，汽液比例相同。 蒸发器选择估算蒸发器选择计算是选用适合的蒸发器类型和确认传热面积A（m2）。 平均温度 制冷剂侧的放热 金属壁和垢层的传热 冷却介质侧的吸热 传热系数K 金属壁内侧油膜的导电 蒸发器的传热系数K的计算与冷凝器基本相同，但制冷剂侧的吸热为沸腾放热，故放热系数与冷凝器不同，Ｋ值也不同。 蒸发器传热过程与冷凝器相同： 能量调节 （1）变速调节 常选用电池变频，改变水泵温度 （2）旁通调节 全封闭滚动转子式压缩机旁通调节 双缸滚动转子式压缩机旁通调节原理图 1)结构简洁，体积小，重量轻，同往复式压缩机比较，体积可减少50％～60％，重量也可降低50％～60％。

2)少，特别是易损件少，同时相对运动部件之间的摩擦损失少，因而可靠性较高。 3)仅滑片有较小的往复惯性力，旋转惯性力可完全平衡，因此振动小，运转平稳。 4)没有吸气阀，吸气时间长，余隙容积小，并且直接吸气，减小了吸气有害过热，所以其强度高。但其加工及组装效率要求高。 特点 结构与工作原理 全封闭涡旋式压缩机 涡旋式压缩机的工作过程 能量调节 （1）变速调节 （2）脉冲宽度调节 电磁阀得电启动——压缩机卸载 电磁阀失电关掉——压缩机正常负载运行 设控制周期20s，电信号脉冲宽度6s（卸载），则一个周期内排汽量为14/20=0.7=70%。 （3）旁通调节 涡旋式压缩机脉冲长度调节机理图 制造需高精度的制做设备及准确的调心装配技术 缺点 3)结构简洁，体积小，重量轻，运动 少；没有吸、排气阀，易损件少，可靠性好 2)力矩变化小、振动小、噪声低 1)效率高 连续流动，吸、排气压力脉动小。 优点 涡旋式压缩机的特征 压缩机的构架 半封闭离心式压缩机剖面图 离心式压缩机是一种速度型压缩机，它的结构与离心泵相似，靠高速旋转的轴套对氧气做功，以降低氨气的压力。

这种压缩机由于工作时不断地将制冷剂蒸气吸入，又不断地沿直径方向将蒸汽甩出去。 根据压缩机中加装的喷管数量多少，分为单级式和多级式。只有一个叶轮的称为单级离心式压缩机；由几个叶轮串联而成的，则称为多级离心式压缩机。 压缩机需要的能量头和电流 lgp-h图上单级离心式压缩机压缩过程 内电流由两部份组成——可逆的多变压缩消耗的容量和（S—E）运行时，排气量越小，有效能量头越高。由于冷凝温度和蒸发温度之差越大，气态制冷剂被压缩时所应该的能量头越大，所以离心式制冷压缩机与活塞式制冷压缩机一样，都是随着冷凝温度的下降和蒸发温度的提高，实际排气量减少，从而降低了压缩机的制冷量。但是，蒸发温度和冷凝温度变化对制冷量影响的程度，这两种压缩机有所区别。 （2）冷凝温度的制约当制冷压缩机的怠速和蒸发温度一定时，冷凝温度对压缩机制冷量的制约。从图中可以看出，冷凝温度低于设计值时，冷凝温度对离心式制冷压缩机的制热量制约不大，但是，当冷凝温度高于设计值时，随冷凝温度的升高，离心式制冷压缩机的制冷量将迅速上升。 离心式压缩机能量调节 （1）导叶调节 离心式压缩机导叶调节的特点曲线 （调节范围40%～100%） （2）转速调节 离心式压缩机转速调节的特点曲线 （调节范围60%～110%） （3）热气旁通调节 在低负荷作辅助调节。

离心式压缩机特点 冷凝器[Condenser]的用途 冷凝器 立式壳管式 卧式壳管式 套管式 水冷冷凝器 风冷冷凝器 蒸发式冷凝器 淋激式冷凝器 传热系数高，占地面积小，清洗方便；耗水量大，体型小巧 传热系数高，耗水量小，占空间小；水质要求高，清洗不易，留出拔管空间 传热系数高，机组占地面积小，结构简单；金属耗量大，清洗困难，水阻力大 不需水，安装简单，可放在墙面；传热系数小压缩式制冷机，受环境温度影响大，恶化环境，除尘困难 省水，造价低，结构简单，水垢易清理，体积小 省水，造价低，结构简洁，可属耗量大，占地面积大 焊接板式 具有体积小、重量轻、传热效率高、可靠性好、加工过程简洁等特点 立式壳管式冷凝器 卧式壳管式冷凝器 套管式冷凝器 焊接板式冷凝器 自然对流和强迫对流 建筑冷热源中常用的是强迫对流式风冷冷凝器 风冷冷凝器 蒸发式冷凝器结构 蒸发式冷凝器 不同冷凝器的传质性能比较 冷凝器比较 建筑用冷水机组（提供冷却水）4种冷凝器方案： A——水冷式冷凝器+冷却塔 B——水冷式冷凝器，用江、河、湖水 C——蒸发式冷凝器，与压缩机分开设置 D——风冷式冷凝器，与压缩机等组成一体机 很紧凑 — 高 较少 — 紧凑 小 较低 较多 少 差 大 低 较少 大 差 大 较高 较少 少 系统紧凑性 水泵单耗 冷凝温度 制冷剂充注量 耗水量 D C B A 方 案 冷凝器选择估算冷凝器选择计算是选用适合的冷凝器类型和确定传热面积A（m2）。

对于水冷式和风冷式冷凝器，还需确定冷却介质的流量。 水冷式、风冷式冷凝器制冷剂和冷却介质的湿度沿传热面变化 平均温度 制冷剂侧的吸热 金属壁和垢层的传热 冷却介质侧的放热 传热系数K 水冷冷凝器(以传热管外表面计算): 风冷冷凝器(以传热管外表面计算，制冷剂管内流动): 制冷剂侧放热热阻 油膜热阻 管壁导热热阻 冷却介质侧结垢热阻 冷却介质侧放热热阻 金属壁内侧油膜的传热 脏污、有空气(K?) 管子被浸入多(A?) 水量不足(Gw?) 换热面积过小(A?) (1)冷凝器的影响 ?? (2)冷却温度的影响 tw1升高为t?w1 Q?k ? (3)吸入压力的影响 p0(t0)降低 tk(pk)? Q?k ? Q?k ? 蒸发器 满液式 非满液式 循环式 喷淋式 盘管中全为制冷剂。沸腾放热系数高；工质充灌量大，对于F系统，回油困难。 盘管内为气、液共存状态。工质充灌量少，易于回油；传热效果较满液式差。 泵强制工质循环。沸腾放热系数高，回油较易；系统投资高，运行费高。 用泵将工质喷淋在换热面上。沸腾放热系数高，工质充灌量小，能防止静液高度对蒸发温度的妨碍；设备价格高 蒸发器[Evaporator]的用途 蒸发器 冷却液体的蒸发器 冷却空气的蒸发器 水箱式蒸发器 卧式壳管蒸发器 干式壳管蒸发器 冷却盘管 冷风机 直接蒸发式空气冷却器 满液式 非满液式 非满液式 满液式 水箱式蒸发器 1）冷却液体的蒸发器 壳管式蒸发器 90-7000KW 7-3500KW 2）冷却空气的蒸发器 直接蒸发式空气冷却器 空调用空气冷却器的结构：铜管串整张铝肋片；排数3-8排；片距2-3mm。

迎面风速2-3m/s。 LOGO * LOGO 压缩机、冷凝器、蒸发器、节流机构是蒸汽压缩式制冷机或采暖中必不可少的设施。 一、压缩机：制冷机或采暖中用于压缩和输送制冷剂的设施。 压缩机的用处：三点。 压缩机的用途：容积型和速度型压缩机。 容积型 速度型 往复式 旋转式 涡旋式 螺杆式 离心式 活塞连杆式 活塞斜盘式 转子式 旋转叶片式 双螺杆式 单螺杆式 8SF10开启式压缩机的剖面图 （1）机体组：含人体、汽缸盖、侧盖板、前后油封盖。 （2）汽气缸与汽阀组合件 （3）活塞和齿轮凸缘机构 （4）轴封 （5）能量调节装置 （6）润滑系统 2.汽气缸及汽阀组合件 3.活塞 4.摩擦环式轴封 排汽量调节方式有：汽缸卸载法； 改变压缩机转速；旁通法；吸汽节流；汽缸附加余隙。 5.顶杆机构和液压推杆机构 6.润滑油系统 6.转子式内齿轮油泵 2）封闭式往复压缩机 （1）半封闭式往复式压缩机 半封闭式的机体和电动机外壳联成一体，构成一密闭的机身，但为检修活塞和阀门方便起见，把气缸盖制成可以拆解的。 主要特征：七点。 半封闭式压缩主要特点密封性好且具备维修的便捷。 半封闭式压缩机中的阀片 簧片式吸、排汽阀片 （2）全封闭式往复式压缩机 主要特征：四点。

3）往复式压缩机的种类 按使用制冷剂分：氨压缩机，氟利昂压缩机（使用三乙胺制冷剂），多工质压缩机，二氧化碳压缩机。 按气缸排列分： 开启式和半封闭压缩机 全封闭式压缩机 按氧气在气缸内的流动状况分： 顺流式 逆流式 按气缸排列和数分： 立式 角式 气缸排数： 1 2 3 41 2 3 41 2 3 4 气缸数量： 4 8 12 163 6 9 122 4 6 8 卧式 气缸轴线呈一定的倾角布置，有V型、W型和 S型(扇形)等之分 角度式 气缸轴线呈站立布置 直立式 气缸轴线呈水平布置 卧式 按压缩机的 气缸布置方 式分类 制冷剂蒸气由蒸发压力至冷凝压力需经过两 次压缩来完成 多级(一般为 两级)压缩 制冷剂蒸气由蒸发压力至冷凝压力只经过一次压缩 单级压缩 按压缩机的 级数分类 1000r／min以下 高速 300～1000r／min之间 中速 转速在300r／min以上 低速 按压缩机的 转速分类 －45～－20℃ 低温压缩机 －20～－10℃ 中温压缩机 －10～+10℃ 高温压缩机 按压缩机工 作的蒸发温度 范围分类 单机中温考核工况制冷量在25kW以下 小型 单机中温考核工况制冷量在25~550kw之间 中型 单机中温考核工况制冷量在550kW以上 大型 按制冷量 的大小分类 1）往复式压缩机的工作过程 2）往复式压缩机的容积效率与制冷量 1个直径为D（m），活塞行程为S（m）的气缸，其工作容积Vcy（m3）为 Z个气缸，转速n（r/min）的压缩机，理论排汽量（活塞排量） （m3/s）为 压缩机理论品质流量 （kg/s）为 容积效率（输汽系数）定义 式中 分别为压缩机实际品质流量和排汽量，kg/s，m3/s。

①容积效率 影响原因 气缸余隙容积 进排气阀阻力 吸气过程中氧气被烘烤的程度 漏气 余隙系数 λv 节流系数 λt 预热系数λp 气密系数 λl η v=λvλpλtλl 在推导中，可按经验公式推算： ηv=0.94-0.085[(p2/p1)1/m-1] 上式 n>=720 r.p.m m－多变指数，NH3:m=1.28；R12:m=1.13； R22:m=1.18 当n<720 r.p.m： ηv=0.94-0.0605[(p2/p1)1/m-1] ②制冷量 3）往复式压缩机的能量效率与电压 传递到压缩机主轴上的容量称轴电流 （kW或W）组成。 （kW或W）， 它由指示功率和摩擦功率（含电机电流） 压缩机对制冷剂做功所耗的容量称指示功率， 它总是大于理想压缩过程的单位绝热功wad。 指示精度 机械强度 ηm ηm 轴效率或等熵效率 ηs=ηiηm ηs=0.65~0.78 C为缸体相对余隙容积 4）往复式压缩机的制热量 开启式压缩机 封闭式压缩机系数f是考量压缩机向环境散热的潜热损失，f＜1；压缩机容量愈小，小型的全封闭压缩机可低至0.75；大型压缩机的f可高达0.9以上。

5）往复式压缩机的功耗系数 单位轴功率的制冷量－性能系数（COP）：（开启式）COP=?e/We=(?e/Wth)ηiηm=εth ηiηm 单位电机输入功率的制冷量－能效比（EER）：（封闭式）EER=?e/Win=(?e/Wth)ηiηmηdη0=εth ηiηmηdη0ηd：传动精度（三角皮带传动值取0.9-0.95；直接传动值取1）η0：电机精度（与轴承的强度、额定电流、负载功耗等有关，小型三相马达一般约为0.6-0.85；三相电机一般约为0.8-0.9） 影响压缩机性能的主要原因是： Te，Tc； Te的作用＞TcTc 不变，Te↓1°C，?e↓2～3% We↑1～2% COP↓3～4%Te 不变压缩式制冷机，Tc↑ 1°C， ?e↓1～2% We↑1～2% COP↓2～3% 开启式螺杆式压缩机 螺杆式压缩机的工作过程 螺杆式压缩机运行时气缸内需喷油，其作用是：（1）冷却；（2）密封；（3）润滑；（4）推动油活塞（调节排汽量）。 螺杆式压缩机的容积效率与轴强度 螺杆式压缩机的能量损失有：蒸气在机内高速流动，泄漏，喷油，吸汽过热，机械摩擦等造成的能量损失。除此之外，还有一项这种压缩特有的损失——内压力比Π与系统压力比不一致导致的能量损失。

容积效率与压缩机的载荷、结构、转速、制冷剂等有关。一定结构的压缩机主要与压缩比有关。 螺杆式压缩机的能量调节 滑阀能量调节机理 15-100%无级调节 100%、75%、50%、25% 能量调节范围 10 20 8-10 单级压缩的最高压缩比 9 较高 较低 容积效率 8 无（无进、排气阀片） 有 节流系数 7 无（无余隙容积） 有 余隙系数 6 油泵、油分离器、油冷却器、粗油过滤器、精油过滤器及分油阀 油泵、分油阀 润滑系统 5 滑阀及轴向移动控制机构 油压启阀式卸载装置，包括：顶杆启阀机构、油压推杆机构 卸载及能量调节装置 4 吸气口、排气口 气阀芯及进排气阀组合件 吸、排气元件 3 喷润滑油密封 气缸活塞环接触润滑密封 气缸密封方式 2 阴、阳转子 气缸活塞及齿轮凸缘机构 压缩元件 1 螺杆式压缩机 往复式压缩机 类别 序号 2）单螺杆压缩机 半封闭单螺杆式压缩机 半封闭单螺杆式压缩机工作过程 结构与工作原理利用一个偏心圆筒形转子在汽缸内旋转来改变工作长度，以推动气体的吸进、压缩和排出，因而也属于容积式压缩机 。 全封闭立式滚动转子式压缩机 转子在气缸内滚动2周完成吸汽—压缩—排汽过程 LOGO

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