【每日一讲】之制冷设备（4.13）

制冷压缩机 （机械工程学术语） 制冷压缩机是制冷系统的核心和心脏。压缩机的能力和特征决定了制冷系统的能力和特征。某种意义上，制冷系统的设计与匹配就是将压缩机的能力体现出来。因此，世界各国制冷行业无不在制冷压缩机的研究上投入了大量的人物力，新的研究方向和研究成果不断出现。压缩机的技术和性能水平日新月异。压缩机的种类很多，根据工作原理的不同，制冷压缩机可以分为定排量压缩机和变排量压缩机。 中文名制冷压缩机隶    属制冷系统标    准Q/Y B00J02.02分    类定排量和变排量 ? 机械概述 制冷压缩机是制冷系统的核心耗能部件，提高制冷系统效率的最直接有效手段是提高压缩机的效率，它将带来系统能耗的显著降低。 标准 Q/Y B00J02.02 采取措施（如一味加大换热器面积等）所造成的材料消耗的大量增加。随着世界上能源紧缺形势的日益严重，各个国家越来越重视节能工作、对耗能产品的效率提出了越来越高的要求。 由于各种损失，诸如摩擦、泄漏、有害传热、电机损失、流动阻力、噪声振动等因素的存在，压缩机工作时实际效率远低于理论效率。因此，从理论上讲，任何能够降低任意一种损失的措施都能够提高压缩机的效率。这一客观事实导致了对压缩机的节能研究范围广、方向宽，研究课题与研究成果多种多样。 国际上对压缩机的节能研究工作主要集中在几个方面：研究润滑特性、压缩机轴承部位的摩擦特性以降低摩擦功耗、提高压缩机效率；降低泄漏损失以提高压缩机的效率；采用变频或变容技术通过制冷系统的系统输出与用户负荷的最佳匹配来实现节能，有关这方面的内容特别是变频技术已相对较为成熟且广为人知。 气阀的研究是一个古老的课题但也是一个永恒的课题，改进气阀的设计以提高压缩机效率的研究永无止境也永有收获。这方面的研究非常之多，从气阀材料、运动规律、结构优化到适用理论、测试方法等包罗万象。总之，关于压缩机节能方面的研究已成为制冷行业的一个首要任务。 机械分类编辑 容积型 容积型压缩机是靠工作腔容积的改变来实现吸汽、压缩、排汽等过程。属于这类压缩机的有往复式压缩机和回转式压缩机。速度型压缩机是靠高速旋转的叶轮对蒸气做功，压力升高，并完成输送蒸气的任务。属于这类压缩机的有离心式和轴流式压缩机，常用的是离心式压缩机。它应用比较广泛，制造技术成熟，结构简单，而且对加工材料和加工艺要求较低，造价比较低，适应性强，能适应广阔的压力范围和制冷量要求，可维修性强。 螺杆式 螺杆式压缩机是一种回转式容积式压缩机。它利用螺杆的齿槽容积和位置的变化来完成蒸气的吸入、压缩和排气过程。喷油式螺杆压缩机已是制冷压缩机中主要机种之一。螺杆式压缩机分为双螺杆和单螺杆两大类，双螺杆压缩机习惯上称为螺杆式压缩机。 变排量 变排量压缩机可以根据设定的温度自动调节功率输出。空调控制系统不采集蒸发器风口的温度信号，而是根据空调管路内压力变化信号来控制压缩机的压缩比从而自动调节 风口温度。在制冷的全过程中，压缩机始终是工作的，制冷强度的调节完全依赖装在压缩机内部的压力调节阀来控制。当空调管路内高压端压力过高时，压力调节阀缩短压缩机内活塞行程以减小压缩比，这样就会降低制冷强度。当高压端压力下降到一定程度，低压端压力上升到一定程度时，压力调节阀则增大活塞行程以提高制冷强度。 定排量 压缩机的排气量是随着发动机的转速的提高而成比例提高的，它不能根据制冷的需求而自动改变功率输 ，而且对发动机油耗的影响比较大。它的控制一般通过采集蒸发器出风口的温度信号来实现，当温度达到设定的温度，压缩机停止工作；当温度升高后，压缩机开始工作。定排量压缩机也受空调系统压力的控制，当管路内压力过高时，压缩机停止工作。 分类 按工作原理分类 容积型压缩机、速度型压缩机 按工作的蒸发温度范围分类 对于单级压缩机，一般可按其工作蒸发温度的范围分为高温、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。一般的温度范围为：高温制冷压缩机：-10~10；中温制冷压缩机：-20~-10；低温制冷压缩机：-45~-20. 按密封结构形式分类 开启式压缩机、半封闭式压缩机、全封闭式压缩机 机械原理 制冷压缩机在蒸汽压缩式制冷系统中，把制冷剂从低压提升为高压，并使制冷剂不断循环流动，从而使系统不断将内部热量排放到高于系统温度的环境中。制冷压缩机是制冷系统的心脏，制冷系统通过压缩机输入动能，从而将热量从低温环境排放到高温环境。制冷压缩机的能效比决定整个制冷系统的能效比。由于环境温度是经常变化的，故压缩机大部分时间是处于部分负荷状态，因此压缩机要具有能量调节。 螺杆式压缩机没有活塞式压缩机所需的气缸，活塞、活塞环、汽缸套等易损部件，机器结构紧凑，体积小，重量轻，没有余隙容积，少量液体进入机内时无液击危险。可利用活阀进行10%～100%的无级能量调节，适用范围广，运行平稳可靠，需检修周期长，无故障运行时间可达（2～5）×24h。由于使用润滑油使机器的冷却使用和密封性能得到改善，排气温度降低，即使蒸发温度较低（-40℃）和压缩比较高（25左右），仍然可以单级运行，即在一定范围内可以代替两级压缩循环。但是，螺杆式制冷压缩机的加工和装配要求精度较高，不适宜于变工况运行，有较大的噪音，在一般情况下，需装置消音和隔音设备，在制冷压缩时，需要喷加润滑油，因而需要油泵、油冷却器和油回收器等较多辅助设备。 压缩机作为跨临界二氧化碳制冷系统效率及可靠性影响最大的部件，应当充分结合二氧化碳超临界循环具体特点重新进行设计。CO2和氨一样，其绝热指数K 值较高，达1.30，这可能会使压缩机排气温度偏高，但由于CO2需要的压缩机的压比小，因此不需要对压缩机本身进行冷却。正因为绝热指数高，压比小，可减小压缩机余隙容积的再膨胀损失，使压缩机容积效率较高。 机械特点 1、绝大多数全封闭活塞式压缩机制冷量不超过0.5KW，主要应用于家用电冰箱/冷冻柜和小型商用制冷设备。[3] 2、涡旋式压缩机制冷量范围为0.75～15KW（不包括特殊型号），并且多数在3～5KW之间，最多应用是在小型家用空调、商用空调系统中。此类压缩机不用于零下5度的制冷工况。 3、离心式制冷压缩机主要用于空调工况的冷水机组。 4、螺杆式压缩机单机制冷量在30kw-1500kw，可用于冷库、人造冰场、冷水机组中。 5、半封闭活塞式制冷压缩机用途广泛，单机制冷量从3kw-100kw，同时可以多机头并联使用，因此可提供制冷量范围从3kw-1000kw，多工况使用，既可用于制冷工况，又可以适用于空调工况。 6、开启活塞式制冷压缩机只常用于冷库，极少数空调工况的冷水机组。 机械应用编辑 目前中国制冷压缩机组的大部分市场主要由欧日美一些制冷企业所占据。随着社会的发展，用户需要的冷量越来越高，另外由于节能的要求使得离心机组具有越来越广的市场。 随着能源的形式日趋紧张，节能降耗是产品发展的一大趋势。另外由于中国城镇化水平的不断提高，建筑能耗不断增加，具有最高性能系数的离心冷水机组无疑将成为市场的热点，近年来离心冷水机组的销量不断提高。 中国大部分开发离心冷水机组的企业只是购买进口压缩机，基本上没什么利润。国外离心机厂家不会轻易出让自己的核心技术，要想研制制冷压缩机，只有走自主开发的道路。随着设计及制造技术的不断成熟，使得国产离心式制冷压缩机的研制成为可能。 性能参数 一、实际输气量（简称输气量） 在一定工况下， 单位时间内由吸气端输送到排气端的气体质量称为在该工况下的压缩机质量输气量。 二、容积效率 压缩机的容积效率是实际输气量与理论输气量之比值 它是用以衡量容积型压缩机的气缸工作容积的有效利用程度。 三、制冷量 制冷压缩机是作为制冷机中一重要组成部分而与系统中其它部件，如热交换器，节流装置等配合工作而获得制冷的效果。因此，它的工作能力有必要直观地用单位时间内所产生的冷量——制冷量来表示，单位为匹它是制冷压缩机的重要性能指标之一。 四、排热量 排热量是压缩机的 制冷量和部分压缩机输入功率的当量热量之和，它是通过系统中的冷凝器排出的。这个参数对于热泵系统中的压缩机来讲是一个十分重要的性能指标；在设计制冷系统的冷凝器时也是必须知道的。 五、指示功率和指示效率 单位时间内实际循环所消耗的指示功就是压缩机的指示功率 制冷压缩机的指示效率是指压缩1kg工质所需的等熵循环理论功与实际循环指示功之比。它是用以评价压缩机气缸或工作容积内部热力过程完成的完善程度。 六、轴功率、轴效率和机械效率 由原动机传到压缩机主轴上的功率称为轴功率它的一部分，即指示功率直接用于完成压缩机的工作循环，另一部分，即摩擦功率，用于克服压缩机中各运动部件的摩擦阻力和驱动附属的设备，如润滑用油压泵等。 七、 电功率和电效率 输入电动机的功率就是压缩机所消耗的电功率。电效率是等熵压缩理论功率与电功率之比，它是用以评定利用电动机输入功率的完善程度。 八、性能系数 为了最终衡量制冷压缩机的动力经济性，采用性能系数COP（Cofficient of performance），它是在一定工况下制冷压缩机的制冷量与所消耗功率之比。 、

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