制冷系統(tǒng)（壓縮機）性能原理分析

往復式壓縮機又稱活塞式壓縮機。壓縮機的工作腔是汽缸。活塞在汽缸內作上下往復運動，從而完成了壓縮、排汽、膨脹、吸汽等過程。

圖1中的四個過程分別表示了壓縮機1二作中的四個過程。到zui低位置（稱活塞的下止點）時，汽缸吸滿蒸氣。而活塞轉而向上，這時吸、排汽門都關閉，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）為排汽過程：當壓力達到一定值（大于排汽管內壓力）時，排汽閥開啟，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）時，排汽結束。

圖中（c）是余隙膨脹過程：為了防止活塞與吸排汽閥碰撞，活塞上移到上止點時，活塞與汽缸頂部之間留有一定間隙，稱余隙。當活塞轉而向下運動時，排汽結束時留在余隙內的高壓蒸氣阻止吸汽閥開啟，吸汽不能開始。這時余隙內的蒸氣隨著活塞下移而進行膨脹，一直膨脹到吸汽壓力以下時才結束。

圖中之（d）是吸汽過程：吸汽閥開啟，隨著活塞往下運動而吸汽，一直進行到活塞下移到活塞下止點為止。

優(yōu)點：它應用比較廣泛，制造技術成熟，結構簡單，而且對加工材料和加工lT藝要求較低，造價比較低，適應性強，能適應廣闊的壓力范圍和制冷量要求，可維修性強。

缺點：無法實現(xiàn)較高轉速，機器大而重，不容易實現(xiàn)輕量化，排氣不連續(xù)，氣流容易出現(xiàn)波動，而且工作時有較大的振動。由于曲軸連桿式壓縮機的上述特點，已經(jīng)很少有小排量壓縮機采用這種結構形式，曲軸連桿式壓縮機目前大多應用在客車和卡車的大排量空調系統(tǒng)中。

螺桿式壓縮機的構造與工作過程

螺桿式壓縮機是一種回轉式容積式壓縮機。它利用螺桿的齒槽容積和位置的變化來完成蒸氣的吸人、壓縮和排IqJ過程。無油螺桿壓縮機在本世紀三十年代問世，主要用于壓縮空氣。后來汽缸內噴油的螺桿式壓縮機出現(xiàn)，性能得到提高，目前，噴油式螺桿壓縮機已是制冷壓縮機中主要機種之一。螺桿式壓縮機分為雙螺桿和單螺桿兩大類，雙螺桿壓縮機習慣上稱為螺桿式壓縮機。

（1）圖2為噴油式螺桿式壓縮機的構造。在斷面為雙圓相交的汽缸內，裝有一對轉子—— 陽轉子和陰轉子。陽轉子有四個齒，陰轉子有六個齒，兩根轉子相互嚙合。當陽轉子旋轉一周，隱轉子旋轉2／3周，或者說，陽子的轉速比陰轉子的轉速快50％。圖3是螺桿式壓縮機從吸汽靠排汽的工作過程，在汽缸的吸汽端座上開有吸汽口，當齒槽與吸汽口相通時，吸汽就開始，隨著螺桿的旋轉，齒槽脫離吸汽口，一對齒槽空間吸滿蒸氣，如圖（a）。

螺桿繼續(xù)旋轉，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，完成了對蒸氣壓縮和輸送的作用，如圖（b）。當這對齒槽空間與端座的排汽口相通時，壓縮終了，蒸氣被排出，如圖（c）。每對齒槽空間都存在著吸汽、壓縮、排汽三個過程。在同一時刻存在著吸汽、壓縮、排汽三個過程，不過它們發(fā)在不同的齒槽空間。

（2）螺桿式壓縮機的優(yōu)點：

①螺桿式壓縮機只有旋轉運動，沒有往復運動，因此壓縮機的平衡性好，振動小，可以提高壓縮機的轉速。

②螺桿式壓縮機的結構簡單、緊湊，重量輕，無吸、排汽閥，易損件少，可靠性高，檢修周期長。

③在低蒸發(fā)溫度或高壓縮比工況下，用單級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沒有余隙，沒有吸、排汽閥，故在這種不利工況下仍然有較高的容積效率。

④螺桿式壓縮機對濕壓縮不敏感。

⑤螺桿式壓縮機的制冷量可以在10％一100％范圍內無級調節(jié)，但在40％以上負荷時的調節(jié)比較經(jīng)濟。

（3）缺點：噪聲較大，以及需要設

置一套潤滑油分離、冷卻、過濾和加壓的輔助設備，造成機組體積大。

（4）應用范圍

雙螺桿壓縮機在化工、制冷及空氣動力工程中，它所占的比重較大。螺桿壓縮機的容積流量范圍是2 50m 3／12f a）吸氣結束 f b）壓縮行程 f c）排出開始之前 圖4旋渦式壓縮機工作原理

1、定圈 2、動圈 3、動圈渦旋中心 4、5、6、8、制冷劑氣體 7、zui小壓縮容積 9、排氣口

10、動圈渦旋中心 l1、開始壓縮客積（zui大容積）

12、回旋半徑min，終了壓力一般小于12MPa，個別場合可達4．5MPa。在化工系統(tǒng)中，大都采用于式結構，而空氣動力工程與制冷領域中常采用濕式。

3、旋渦式壓縮機的工作原理旋渦式壓縮機的機理早在20世紀初由法國人所發(fā)明，但是由于當時加工精度不高和結構上存在問題，而一直未得到推廣使用。到了七十年代，這項技術在美國才開始得到應用。自本世紀80年代以來，渦旋壓縮機以其機構緊湊、節(jié)能、微振低噪以及工作可靠性等特點，開始在小型制冷及空調領域獲得越來越廣泛的應用，也因此成為壓縮機技術發(fā)展的主要方向之一。旋渦式壓縮機也是一種容積型回轉式壓縮機，一般為直立型。其結構主要分

為動靜式和雙公轉式2種，目前動靜式應用zui為普遍，它的工作部件主要由動渦輪與靜渦輪組成。動、靜渦輪的結構十分相似，都是由端板和由端板上伸出的漸開線型渦旋齒組成，兩者偏心配置且相差180o，靜渦輪靜止不動，而動渦輪在專門的防轉機構的約束下，由曲柄軸帶動作偏心回轉平動，無自轉，只有公轉。

（1）工作原理

如圖4所示，一對相同型線且相

互錯開180度的渦旋葉片圈組合一對嚙合，動圈2以回旋半徑的圓作不旋轉的回運動。如（A）所示，在吸氣完了時，一對渦旋圈共形成兩對月牙形容積。zui大的月牙容積l1即將開始壓縮。動圈渦旋中心繞定圈渦旋中心連續(xù)公轉，原zui大的月牙容積實現(xiàn)a—b—c的壓縮，達到預定壓力，由排氣口9排出。在月牙11壓縮的同時，在動圈和定圈的外周義形成吸氣容積4、8，連續(xù)回轉運動過程中，也實現(xiàn)了相同的壓縮，如此周而復始完成吸氣、壓縮、排氣過程。

（2）渦旋式壓縮機優(yōu)點：

①容積效率高，因為相鄰的月牙形空間之間的壓差小，泄漏少，無吸汽和排汽閥，阻力小，無余隙容積的再膨脹。

②絕熱效率高，在同樣制冷量情況下，旋渦式比往復式約高10％。

③動渦盤與主軸等運動部件的受力變化小，整機振動小。

④零部件少。約為往復式的40％。

⑤驅動動渦盤運動的偏心軸可

以高速旋轉，因此渦旋式壓縮機體積小、重量輕，約比往復式輕l5％。

⑥渦旋壓縮機運轉可靠，而且容易實現(xiàn)變轉速運動和變排量技術。

（3）缺點：要求加工精度高。