第三章 往复式制冷压缩机

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(2) (3) (4) (5) (6)
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3. 型号表示
行程：用阿拉伯数字表示，单位为mm 制冷剂：用F表示 缸数和缸径：用阿拉伯数字表示，缸径单位cm
压缩机型式：半封闭式用B表示，全封闭式用Q表示，开启式不表示 配用电动机功率：用阿拉伯数字表示，单位为kW 气缸排列方式：如V、W、S形等 制冷剂类型：氟利昂用F表示，氨用A表示 压缩机气缸数：用阿拉伯数字表示
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0. 概 述
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1. 往复式制冷压缩机的优缺点
① 能适应较广阔的压力范围和制冷量要求； ② 热效率较高，单位耗电量相对较少，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， 造价较低廉； ④ 技术上较为成熟，生产使用上积累有丰富的经验； ⑤ 装置系统比较简单。
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第一节 基本结构和工作原理
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1. 基本结构
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3-5’：出现排气阀 延迟关闭，高压侧 气体从排气腔向气 体缸倒流，等端点 膨胀过程指数变小 ，容积效率下降。
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优点
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缺点
① 因受到活塞往复惯性力的影响，转速受到限制， 不能过高，因此单机输气量大时，机器显得很笨重； ② 结构复杂，易损件多，维修工作量大； ③ 由于受到各种力、力矩的作用，运转时振动较 大； ④ 输气不连续，气体压力有波动。
定义式：
V ' V p − ∆V ' ∆V ' λv = = = 1− Vp Vp V p （3-1）
1 m
吸气容积损失ΔV’是由余隙容积内高压气体的膨胀引起。
计算式：
λv = 1 − c (ε − 1)
（3-7）
c—相对余隙容积，余隙容积与气缸工作容积之比。
c = Vc / Vp
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（1） 容积效率 � 单级压缩机的容积效率
容积效率又称输气系数，为压缩机实际输气量与理 论输气量之比，是衡量气缸空间利用程度的指标。
qva ηv = = λv λ p λT λl qvt
5） （33-5
其中，容积系数λv、压力系数λp、温度系数λT、泄漏 系数λl
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第二节
热力性能
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1. 往复式压缩机的实际循环 （1）实际循环与理论循环的差异 � � � � � � 余隙容积，有再膨胀过程 气阀弹簧力 气体与缸壁及活塞间的热交换和摩擦 多变过程而非等熵过程 气体泄漏损失 润滑油和吸入湿蒸汽的影响
第三章 往复式制冷压缩机
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目录：
0. 概述 1. 基本结构和工作原理 2. 热力性能 3. 制冷系统中压缩机的运行平衡点 4. 驱动机构和机体部件 5. 气阀 6. 封闭式制冷压缩机的内置电动机 7. 润滑系统和润滑油 8. 输气量调节 9. 总体结构 10. 往复式制冷压缩机的振动与噪声 11. 安全保护
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活塞式制冷压缩机的实际工作中，吸入的制冷剂蒸 气容积并不等于活塞排量。原因是：
� 压缩机结构上不可避免存在余隙容积； � 吸、排气阀阻力；气阀部分及活塞环与气缸壁之间的 气体内部泄漏； � 吸气过程中气体与气缸壁之间的热交换等。 因此，实际输气量永远小于理论输气量 (活塞排量)，两者之间 的比值称为压缩机的容积效率（输气系数），其大小反映了实际 工作过程中存在的诸多因素对压缩机输气量的影响，也表示了压 缩机气缸工作容积的有效利用程度，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 。
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Chongqing Unive实际循环：1-2-3-4-1
理论循环：a-b-c-d-a
� 压缩机具有相同吸、排气压力，吸气温度和气缸工作容积； � 与理论循环相比，实际循环多一个膨胀过程（余隙容积）； � 吸气阀弹簧力，实际循环吸气终了时，P1<Ps0 , T1>Ts0 ； � 压缩过程为多变过程。排气阀弹簧力使得排气压力P2 >Pdk ， P3 >Pdk; � 在吸、排气时存在压力损失和压力波动，在整个工作过程中气 体同气缸、活塞间有热量交换和摩擦，在气缸与活塞间隙及吸、 排气阀之间还有气体泄漏。 � 理论循环为干制冷剂蒸气，实际循环为湿蒸气。
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1 m
（3-6）
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3-6）可简化为： 略去排气压力损失ΔPd3,则式（ 1
λv = 1 − c[ε m − 1)] = f (c, ε , m)
式中，ε—压力比， ε = Pdk / P s0
（3-7）
因此，λv主要与压力比ε、相对余隙容积c和多变膨胀指数m有关
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2. 影响性能参数的因素
� 容积效率 � 指示功率和指示效率 � 机械效率和轴效率 � 电动机效率和电效率 � 压缩机热力性能计算举例 � 压缩机的排气温度
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实际循环：1-2-3-4-1
理论循环：a-b-c-d-a
① 容积系数：反映余隙容积对压缩机输气量影响
由于余隙容积的存在，工作过程中出现了膨胀过程，占据了一定的气缸工作 容积，使部分活塞行程失去吸气作用，导致压缩机吸气量减少，即压缩机实 际输气量减少。
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2. 分类
按使用的工质分： 氨压缩机、氟利昂压缩机、异丁烷压缩机 按气缸布置方式分： 卧式、直立式、角度式 按压缩机的密封方式分 ： 开启式、封闭式 按制冷量的大小分： 小型活塞式、中型活塞式 按气体压缩的级数分： 单级压缩、多级 (一般为两级) 按活塞行程分： 短行程、长行程
膨胀过程：3—5 设过程的多变膨胀指数m为定值（常数），则
∆V '+Vc Pdk + ∆Pd 3 =( ) Vc Ps 0
'
1 m
Pdk + ∆Pd 3 ∆V = Vc [( ) − 1] Ps 0
将上式代入式（3-1）：
1 m
Pdk + ∆Pd 3 λ v = 1 − c[( ) − 1)] Ps 0
� 当 ε达到一定数值时， λ v＝ 0 ，故有ε ≤10 ，对低温制冷系统采用 多级压缩实现高压比（图 3-6）。 � 缩小 c会受压缩机结构、工艺和气阀通流能力限制； c值还和压缩机结 构参数 S/D有关， S/D 大的压缩机易获得较小的 c值。现代中小型压缩机 c值约为 1.5~6% ，低温机取小值。 � m值取决于制冷剂种类和膨胀过程中气体与接触壁面的热交换情况， 随热交换的方向和强度而不断变化 。计算 λv 时m假定为常数。
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2. 外形
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3. 往复式制冷压缩机的工作循环
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� 对膨胀过程， m应根据示功图，取等端点膨 胀过程的多变膨胀指数值：
（3-8）
� 对压缩过程，其多变过程指数 n’亦应取等 端点过程指数值。 � 按等端点多变过程指数画出的示功图，其 面积略小于实际示功图。计算实际循环指示 功时，可按等功法求取压缩或膨胀过程的不 变的等功过程指数，称 等功多变过程指数。 � 同种制冷剂的 m和n’在同一循环中不相等， m<n’ 。对氨压缩机， m=1.10~1.15 ， n’ =1.20~1.30 ；对氟利昂压缩机， m=0.95~1.05 ， n’ =1.05~1.18 。增强对气缸壁面的冷却，多变膨胀线斜率变陡， m增大，对提高 λv 有利。
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压缩过程 排气过程 膨胀过程 吸气过程