制冷系统（压缩机）性能原理分析

往复式压缩机又称活塞式压缩机。压缩机的工作腔是汽缸。活塞在汽缸内作上下往复运动，从而完成了压缩、排汽、膨胀、吸汽等过程。

图1中的四个过程分别表示了压缩机1二作中的四个过程。到zui低位置（称活塞的下止点）时，汽缸吸满蒸气。而活塞转而向上，这时吸、排汽门都关闭，汽缸容积缩小，蒸气被压缩，一直压缩到排汽压力为止。

图中（b）为排汽过程：当压力达到一定值（大于排汽管内压力）时，排汽阀开启，活塞继续上移，蒸气排出，一直到活塞上移到zui高位置（这位置称活塞的上止点）时，排汽结束。

图中（c）是余隙膨胀过程：为了防止活塞与吸排汽阀碰撞，活塞上移到上止点时，活塞与汽缸顶部之间留有一定间隙，称余隙。当活塞转而向下运动时，排汽结束时留在余隙内的高压蒸气阻止吸汽阀开启，吸汽不能开始。这时余隙内的蒸气随着活塞下移而进行膨胀，一直膨胀到吸汽压力以下时才结束。

图中之（d）是吸汽过程：吸汽阀开启，随着活塞往下运动而吸汽，一直进行到活塞下移到活塞下止点为止。

优点：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lT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。

缺点：无法实现较高转速，机器大而重，不容易实现轻量化，排气不连续，气流容易出现波动，而且工作时有较大的振动。由于曲轴连杆式压缩机的上述特点，已经很少有小排量压缩机采用这种结构形式，曲轴连杆式压缩机目前大多应用在客车和卡车的大排量空调系统中。

螺杆式压缩机的构造与工作过程

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人、压缩和排IqJ过程。无油螺杆压缩机在本世纪三十年代问世，主要用于压缩空气。后来汽缸内喷油的螺杆式压缩机出现，性能得到提高，目前，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。

（1）图2为喷油式螺杆式压缩机的构造。在断面为双圆相交的汽缸内，装有一对转子—— 阳转子和阴转子。阳转子有四个齿，阴转子有六个齿，两根转子相互啮合。当阳转子旋转一周，隐转子旋转2／3周，或者说，阳子的转速比阴转子的转速快50％。图3是螺杆式压缩机从吸汽靠排汽的工作过程，在汽缸的吸汽端座上开有吸汽口，当齿槽与吸汽口相通时，吸汽就开始，随着螺杆的旋转，齿槽脱离吸汽口，一对齿槽空间吸满蒸气，如图（a）。

螺杆继续旋转，两螺杆的齿与齿槽相互啮合，有汽缸体、啮合的螺杆和排汽端座组成的齿槽容积变小，而且位置向排汽端移动，完成了对蒸气压缩和输送的作用，如图（b）。当这对齿槽空间与端座的排汽口相通时，压缩终了，蒸气被排出，如图（c）。每对齿槽空间都存在着吸汽、压缩、排汽三个过程。在同一时刻存在着吸汽、压缩、排汽三个过程，不过它们发在不同的齿槽空间。

（2）螺杆式压缩机的优点：

①螺杆式压缩机只有旋转运动，没有往复运动，因此压缩机的平衡性好，振动小，可以提高压缩机的转速。

②螺杆式压缩机的结构简单、紧凑，重量轻，无吸、排汽阀，易损件少，可靠性高，检修周期长。

③在低蒸发温度或高压缩比工况下，用单级压缩仍然可正常工作，且有良好的性能。这是由于螺杆式压缩机没有余隙，没有吸、排汽阀，故在这种不利工况下仍然有较高的容积效率。

④螺杆式压缩机对湿压缩不敏感。

⑤螺杆式压缩机的制冷量可以在10％一100％范围内无级调节，但在40％以上负荷时的调节比较经济。

（3）缺点：噪声较大，以及需要设

置一套润滑油分离、冷却、过滤和加压的辅助设备，造成机组体积大。

（4）应用范围

双螺杆压缩机在化工、制冷及空气动力工程中，它所占的比重较大。螺杆压缩机的容积流量范围是2 50m 3／12f a）吸气结束 f b）压缩行程 f c）排出开始之前 图4旋涡式压缩机工作原理

1、定圈 2、动圈 3、动圈涡旋中心 4、5、6、8、制冷剂气体 7、zui小压缩容积 9、排气口

10、动圈涡旋中心 l1、开始压缩客积（zui大容积）

12、回旋半径min，终了压力一般小于12MPa，个别场合可达4．5MPa。在化工系统中，大都采用于式结构，而空气动力工程与制冷领域中常采用湿式。

3、旋涡式压缩机的工作原理旋涡式压缩机的机理早在20世纪初由法国人所发明，但是由于当时加工精度不高和结构上存在问题，而一直未得到推广使用。到了七十年代，这项技术在美国才开始得到应用。自本世纪80年代以来，涡旋压缩机以其机构紧凑、节能、微振低噪以及工作可靠性等特点，开始在小型制冷及空调领域获得越来越广泛的应用，也因此成为压缩机技术发展的主要方向之一。旋涡式压缩机也是一种容积型回转式压缩机，一般为直立型。其结构主要分

为动静式和双公转式2种，目前动静式应用zui为普遍，它的工作部件主要由动涡轮与静涡轮组成。动、静涡轮的结构十分相似，都是由端板和由端板上伸出的渐开线型涡旋齿组成，两者偏心配置且相差180o，静涡轮静止不动，而动涡轮在专门的防转机构的约束下，由曲柄轴带动作偏心回转平动，无自转，只有公转。

（1）工作原理

如图4所示，一对相同型线且相

互错开180度的涡旋叶片圈组合一对啮合，动圈2以回旋半径的圆作不旋转的回运动。如（A）所示，在吸气完了时，一对涡旋圈共形成两对月牙形容积。zui大的月牙容积l1即将开始压缩。动圈涡旋中心绕定圈涡旋中心连续公转，原zui大的月牙容积实现a—b—c的压缩，达到预定压力，由排气口9排出。在月牙11压缩的同时，在动圈和定圈的外周义形成吸气容积4、8，连续回转运动过程中，也实现了相同的压缩，如此周而复始完成吸气、压缩、排气过程。

（2）涡旋式压缩机优点：

①容积效率高，因为相邻的月牙形空间之间的压差小，泄漏少，无吸汽和排汽阀，阻力小，无余隙容积的再膨胀。

②绝热效率高，在同样制冷量情况下，旋涡式比往复式约高10％。

③动涡盘与主轴等运动部件的受力变化小，整机振动小。

④零部件少。约为往复式的40％。

⑤驱动动涡盘运动的偏心轴可

以高速旋转，因此涡旋式压缩机体积小、重量轻，约比往复式轻l5％。

⑥涡旋压缩机运转可靠，而且容易实现变转速运动和变排量技术。

（3）缺点：要求加工精度高。