冷热源工程课件-压缩机(活塞机)

分类：容积型：气体压力的提高是靠容积的缩小来实现的。往复式－－－活塞连杆式/活塞斜盘式（活塞式）回转式－－－滚动转子式/涡旋式/螺杆式第三章制冷压缩机作用：“心脏”---吸气压缩排气从蒸发器吸气，提高压力温度后，向冷凝器排气，驱动循环进行。速度型：气体压力的提高是靠气体动能的减小来实现的。离心式制冷压缩机的类型类型气密特征容量范围(kW)主要用途特点容积式往复式活塞连杆式开启0.4～120冷冻、空调、热泵机型多，易生产，价廉，容量中等半封闭0.75～45冷冻、空调全封闭0.1～15冷藏库、车辆活塞斜盘式开启0.75～2.2轿车空调专用高速，小容量旋转式转子式开启0.75～2.2车辆空调高速，小容量全封闭0.1～5.5冷藏库、冰箱、车辆涡旋式开启0.75～2.2车辆空调、热泵高速，小容量全封闭2.2～7.5空调单螺杆开启100～1100热泵压比大，可替代小容量往复式压缩机，价昂半封闭22～90热泵、车辆双螺杆开启30～1600车辆空调半封闭55～300热泵速度式离心式单级90～1000冷冻、空调适用于大容量3.1活塞式制冷压缩机活塞式制冷压缩机是应用曲柄连杆机构或其它方法，把原动机的旋转运动转变为活塞在气缸内作往复运动而进行压缩气体的。一、活塞式制冷压缩机的工作过程(一)理想工作过程动画：活塞式制冷压缩机的工作原理吸气过程压缩过程排气过程动画：活塞斜盘式工作原理相关术语：1.活塞的上止点和下止点：活塞在气缸内上下往复运动时，最上端的位置称为上止点(又称上死点)，最下端的位置称为下止点(又称下死点)。2.活塞行程：上止点与下止点之间的距离称为活塞行程，它也是活塞向上或向下运动一次所走的路程，通常用S表示。3.气缸工作容积：上、下止点之间气缸工作室的容积。用Vg表示.Vg=πD2S/4m3如果压缩机有个z气缸，转数为n(r/min)，则活塞式制冷压缩机的理论排气量为：23/60240ghVnzVDSnzms(二)活塞式制冷压缩机的实际工作过程1、余隙容积：当活塞运动到上止点时，活塞顶与气阀座之间的容积，第一道活塞环以上的环形空间以及气阀通道(与气缸一直相通的)的三部分容积组成称为余隙容积。实际工作过程：膨胀、吸气、压缩、排气也称为压缩机的容积效率。通常可用容积系数λv、压力系数λp、温度系数λt、泄漏系数λl的乘积来表示。1)容积系数λv:反映了压缩机中余隙容积的存在对压缩机输气量的影响。由于余隙容积的存在，工作过程中出现了膨胀过程，压缩机的实际输气量的减少。活塞式制冷压缩机的实际输气量Vs永远小于理论输气量Vh(即活塞排量)。两者之间的比值称为压缩机的输气系数，用ην表示(ην1)，即ην=Vs/Vh2、容积效率(输气系数）2)压力系数λp:反映了吸排气阀片阻力对压缩机输气量的影响。在压缩机的吸气过程中，由于吸气阀开启时要克服气阀弹簧力，以及气体流过气阀时，通道截面较小，流动速度较高，故产生一定的流动阻力，使吸气过程中气缸内的压力恒低于吸入管中的压力。要使气缸内的压力升高到，则要损失一部分活塞行程，使压缩机的实际吸气量减少。3)温度系数λt:气缸壁与气体之间热交换对输气量的影响。吸入气体在吸气过程中，不断地受到所接触的各种壁面的加热，使吸入气体的温度升高，比容增大。从而使吸入气体量减少。吸入气体与壁面的热交换是一个复杂的过程，与制冷剂的种类，压力比、气缸尺寸、压缩机转速、气缸冷却情况等因素有关。λt的数值通常用经验公式计算。4)泄漏系数λl：它反映压缩机工作过程中由于泄漏所引起的对输气量的影响。压缩机的泄漏主要是由于活塞环与气缸壁面之间的不密封，吸、排气阀关闭不及时或不严密，造成制冷蒸气从高压侧泄漏到低压侧，从而引起输气量的下降。二、活塞式制冷压缩机的基本构造类型开启式压缩机的曲轴功率输入端伸出机体，它通过联轴器或皮带轮和原动机相连接。它的特点是容易拆卸、维修，但密封性较差，工质易泄漏，因此带有轴封装置。开启式压缩机半封闭式制冷压缩机的机体和电动机的外壳铸成一体。电动机的转子直接装在压缩机曲轴的悬臂部分，因而不需要轴封和联轴器。它比开启式压缩机结构更为紧凑，密封性能好，噪声低，比全封闭式压缩机易于拆卸和修理。半封闭式压缩机全封闭式制冷压缩机的特点，是将压缩机与电动机一起组装在一个密闭的罩壳内，形成一个整体，从外表上看只有压缩机进、排气管和电动机引线。(1)活塞组(pistongroup)活塞组是活塞、活塞销、活塞环等的总称。活塞组在连杆的带动下，在气缸内作往复运动，在气阀部件的配合下完成吸入、压缩和输送气体的作用。典型的筒形活塞组部件图,它由活塞、气环、油环、活塞销、弹簧挡圈组成1)活塞(piston)筒形活塞分顶部、环部和裙部三部分。活塞上面封闭圆筒部分称为顶部.活塞上装活塞环及油环的部位称环部。环部以下称裙部，裙部有活塞销座。2)活塞销(pistonpin)活塞销用来连接活塞和连杆小头，连杆通过活塞销带动活塞作往复运动。活塞销结构简单，一般制成中空的圆柱体。为了防止活塞销轴向位移而伸出活塞时擦伤气缸，销座孔内可以采用软金属塞或采用弹簧挡圈。也有采用螺钉固定。3)活塞环(pistonring)活塞环有气环和油环两种。气环的作用是密封气缸的工作容积，防止压缩气体通过气缸壁处间隙泄漏到曲轴箱。油环的作用是刮下附着于气缸壁上多余的润滑油，并使壁面上油膜分部均匀。(2)连杆组(connectingrod)连杆的作用是将活塞与曲轴连接起来，将曲轴的旋转运动变为活塞的往复运动。连杆与曲轴相连的一端称连杆大头，作旋转运动；另一端通过活塞销与活塞相连的部分，称为连杆小头，作往复运动；大头与小头之间称为连杆体，作往复与摆动的复合运动。动画：连杆拆装(3)曲轴(crankshaft)曲轴是压缩机的重要部件之一，压缩机的全部功率都通过曲轴输入。主轴（单拐、双拐）(4)轴封装置(shaftsealinginstrument)轴封装置是开启式压缩机的重要部件之一。它的作用是防止曲轴箱内的制冷剂不致通过曲轴伸出端向外泄漏，或者压缩机在真空下运行时，不致使外界空气通过曲轴伸出端向曲轴箱内泄漏。(5)气阀组它的正常工作才能保证压缩机实现吸气、压缩、排气、膨胀四个工作过程。气阀主要由阀座、阀片、弹簧和阀盖(阀片的升高限制器)组成。气阀的启闭是依靠阀片二侧的压力差来实现的。气体力弹簧力动画：气阀工作过程吸气阀呈舌形，它的一端用销钉固定在阀板1上，另一端可以自由运动，并伸入气缸端面相应的凹槽中。凹槽的深度限制了阀片的升程，起到升高限制器的作用。吸气通道为四个按菱形分布的小孔，被吸气阀片所遮盖。排气阀片呈弓形，两端用螺钉固定在阀板l上，阀片上面装有缓冲弹簧片，弹簧片上面还有一弓形盖板，作为排气阀升高限制器。排气通道为四个按弧形分布的小孔，被排气阀片所遮盖。簧片阀阀片的形状很多。随阀座上气流通道和阀片的固定位置而异。(6)机体及缸套机体是支承压缩机全部质量并保证各零部件之间有正确的相对位置的部件。机体包括气缸体和曲轴箱两个部分。安装气缸套的部位称为气缸体，安装曲轴的部位称曲轴箱。气缸盖动画：开启式压缩机的拆装（7）制冷压缩机的输气量调节(能量调节)压缩机制冷量的大小与运转情况有关。当外界条件或被冷却对象的负荷发生变化时，为了既保持室(库)内所需要的低温，又要实现经济运行，就必须根据外界条件的变化，调节压缩机的产冷量，也就是调节压缩机的输气量，使其和当时的外界负荷相适应。采用不同的调节方法，它所获得的经济效果是不一样的。目前常用的调节方法主要有以下两种。压缩机的间歇运行、顶开吸气阀片调节输气量顶开吸气阀片的调节机构有如下几种：1)油压-拉杆顶开机构2)油压直接顶开机构3)电磁阀控制的能量调节机构4)电磁式输气量调节1.油缸—拉杆顶开机构1.油缸—拉杆顶开机构油压弹簧力顶杆1.油压—拉杆顶开机构阀芯连接油缸的连接管进油回油高压油低压油04/12/14/31调节手柄A—AAA压力油分配阀动画：全封闭式压缩机的工作过程全封闭压缩机的外部罩壳由钢板冲压而成，分上下两部分，装配完毕后焊死。它比半封闭压缩机更为紧凑，密封性更好。电动机布置在上部，这样可避免电动机绕组浸泡在润滑油中，且轴下端可作为油泵使用。电动机定子的外壳与气缸体铸成一体，气缸呈卧式布置。为了减震和消音，利用电动机室内空腔容积作为吸气消音器，排气通道上装有稳压室。整个机芯安装在弹性减震器上，以减少工作时的振动。小结：1、在各种类型的制冷压缩机中，活塞式压缩机是问世最早、至今还广为应用的一种机型，这无疑是因为它具有一系列其它类型压缩机所不及的优点：1)能适应较广阔的压力范围和制冷量要求。2)热效率较高，单位耗电量较少，特别是在偏离设计工况运行时更为明显。3)对材料要求低，多用普通钢铁材料，加工比较容易，造价也较低廉。4)技术上较为成熟，生产使用上积累了丰富的经验。5)装置系统比较简单。相比之下，螺杆式制冷系统中需要装设大容量油分离器；离心式制冷机系统中要配置工艺要求高的增速齿轮箱、复杂的润滑油系统和密封油系统等。活塞式压缩机的上述优点使它在各种制冷用途，特别是在中小制冷量范围内，成为制冷机中应用最广、生产批量最大的一种机型。但是，与此同时，也要看到活塞式压缩机也有其不足之处：1)因为是往复运动，转速不宜太高.2)气缸工作腔有余隙容积3)气缸工作腔必须设置吸、排气阀，使吸、排气过程产生阻力损失4)结构复杂，零部件多5)往复式压缩机不允许吸气带液6)输气不连续。一般倾向认为将活塞式制冷机的制冷量上限维持在350～550kW以下是较为合适的。高温压缩机－10～+10℃中温压缩机－20～－10℃低温压缩机－45～－20℃2)按压缩机的转速分类压缩机按其转速可分为低速、中速和高速三种。尽管单从转速出发而不顾及压缩机的尺寸大小来衡量其高速性是不全面的，而且实际上亦未曾定出明确的界限标准。可是，根据一般习惯认为，转速在300r／min以下的为低速，300～1000r／min之间的为中速，1000r／min以上的属于高速。1)按压缩机工作的蒸发温度范围分类对于单级制冷压缩机，在其运转的蒸发温度最低到－45℃的范围内，可以按其工作的蒸发温度分为高温、中温和低温压缩机三种。但在具体蒸发温度区域的划分上并不统一。下面列举其大致蒸发温度范围：2、活塞式制冷压缩机的分类