制冷设备知识第三讲：往复式制冷压缩机（一）

往复式压缩机广泛应用于中、小型制冷装置， 其结构如图2-1所示。 当曲轴（1）被原动机带动旋转时，通过连杆（4）的传动，活塞（5）在气缸（2）内做上、下往复运动，并在吸气阀（9）、排气阀（8）的配合下，完成对制冷剂的吸入、压缩和输送。

工作原理

往复式制冷压缩机的工作循环分为四个过程，如图 2-2 所示。

通过压缩过程， 将制冷剂的压力提高 。

当活塞处于最下端 位置 1—1（称为内止点或下 止点） 时，气缸内充满了从蒸发器吸入的低压蒸气 ， 吸气过程结束；活塞在曲轴-连杆机构的带动下开始向上移动，此时吸气阀关闭，气缸工作容积逐渐减小，处于缸内的制冷剂受压缩，温度和压力逐渐升高。

活塞移动到 2—2位置 时，气缸内的蒸气压力升高到略高于排气腔中的制冷剂压力时，排气阀开启，开始排气，制冷剂进入冷凝器。活塞继续向上运动，气缸内制冷剂的压力不再升 高，制冷剂不断地通过排气管流出，直到活塞运动到最高 位置 3—3（称为外止点或上止点） 时排气过程结束。排气过程结束时，在余隙容积中的气体为高压气体。

活塞开始向下移动时，排气阀关闭。吸气腔内的低压气体不能立即进入气缸， 此时 余隙容积 内的高压气体因容积增加而压力下降， 直至气缸内气体的压力降至稍低于吸气腔内气体的压力，即将开始吸气过程时为止。此时活塞处于 位置 4—4 。

理想循环热力性能

主要两个指标： 理论输气量 & 等熵比功

（ 1）理论输气量

图2-3所示为单级往复式压缩机理论循环。按图 2-3， 每一循环从一个直径为 D、 活塞行程为 S 的气缸中排出的气体容积， 按压缩机进口处吸气状（Ps、Ts）计算， 等于活塞移动一个行程所扫过的气缸工作容积Vp，单位为m ³

理论容积输气量q _Vt （或称理论排量）,单位为m ³ /h，是指压缩机按理论循环工作时，在单位时间内所能供给（按进口处吸气状态换算）的气体容积， 即

式中：  

i——压缩机的气缸数；

n——压缩机的转速，单位为r/min。

（ 2 ）等熵比功

压缩机完成理论循环时， 吸入1kg气体所消耗的功Wts，称为 等熵比功 ， 它由吸、 排气过程的流动功和压缩过程的压缩功综合而成。

式中 ：

wts——等熵比功，单位为J/kg；

hdk——制冷剂在吸气状态下的比焓，单位为J/kg；

hs0——制冷剂在排气状态下的比焓，单位为J/kg。

实际循环

压缩机气缸内进行的实际过程是相当复杂的，通常用示功器记录不同活塞位置或曲轴转角时气缸内部气体压力的变化，所得的结果就是p-V示功图或p-θ图，如图 2-4 所示。有了p-V示功图或 p-θ图，便可运用热力学理论和积累的经验，对整个工作循环及各个工作过程作出分析、 判断。

对照理论循环（图2-4 Vs 图2-3），实际循环有以下几方面的区别：

（1）存在余隙容积内的气体膨胀

（2）吸气终止时缸内气体压力低于吸气压力

（3）排气过程中缸内气体压力高于排气压力

（4）压缩过程的前期， 因气体温度低于壁面温度， 故壁面向气体放热；压缩过程后期， 气体温度高于壁面温度， 气体向壁面放热。

（5）就进入压缩机的制冷剂成分和状态而言， 在理论循环中假设制冷剂为纯粹的干蒸气， 但在实际运转时， 往往有一定数量的润滑油随同制冷剂在制冷系统中循环。

未完待续......