当前课程知识点:建筑冷热源 > 第四章 制冷热泵系统主要设备 > 4.1 压缩机 > 4.1.1 制冷压缩机的种类与应用领域
大家好!
我是清华大学建筑技术科学系的石文星
欢迎大家来一起学习《建筑冷热源》课程
从今天开始
我们进入课程的第4讲
制冷热泵系统的主要设备
本讲 将介绍构成制冷热泵系统的主要部件
包括 压缩机 冷凝器 节流装置和蒸发器
还将介绍 改善系统性能 保证系统安全
实现循环控制等功能的辅助设备
本讲的内容比较多
我们将分为四个部分来讲解 包括
第1部分 制冷压缩机
第2部分 换热设备 包括冷凝器
蒸发器和其他换热器
第3部分 是节流装置
第4部分 制冷系统的其他辅助设备
由于制冷与热泵系统的本质相同
因此 为说明方便
下面我们将“制冷或热泵系统”
简称为 “制冷系统”
将“制冷或热泵循环”
简称为“制冷循环”等等
今天 我们一起来学习
本讲的第1部分 制冷压缩机
如果 我们将制冷剂
叫做制冷系统的血液的话
那么 制冷压缩机则是系统的心脏
是系统中结构最复杂 成本最高
类型极为丰富的重要部件
我们将人体的血液循环系统
与制冷循环系统进行类比 则可以看出
制冷循环中的低压吸气管
相当于 血液循环中的静脉血管
高压排气管 相当于动脉血管
压缩机 就是制冷循环的心脏
制冷循环 通过给压缩机提供高品位的能量
使压缩机源源不断地从蒸发器中
抽吸低压制冷剂
营造一个低压的环境
使制冷剂 在蒸发器中蒸发的温度
低于被冷却介质的温度
同时 使制冷剂增压
在冷凝器中 形成一个高压的环境
使制冷剂冷凝放热的温度 高于环境温度
从而 将低温环境中的热量
源源不断地转移到高温环境中去
从上述分析可以看出
压缩机在制冷循环中 起到三方面的作用
第一 提供蒸发器内部的低压
压缩机源源不断地从蒸发器中
抽吸制冷剂气体
以保证制冷循环从蒸发器中吸热
所需的蒸发压力
第二 增压
将制冷剂从吸气压力提升到排气压力
当忽略管道阻力的时候
我们就可以认为 是将制冷剂的压力
从蒸发压力提高到冷凝压力
第三 提供高品位的能量
根据热力学第二定律
我们知道要想热量从低温传向高温
则必须消耗一定的高品位的能量
压缩机 就是这样一种提供
高品位能量的设备
它将外部输入的电能
或发动机输出的机械能
连续不断地提供给制冷剂
以保证热量从低温向高温转移
同时 我们注意到一个问题
为了使冷凝排热后的液态制冷剂
能够将温度降低至被冷却介质
或者被冷却环境以下
则必须采用 膨胀阀和毛细管等
节流 降压的装置
人体血液循环中的毛细血管
是血液与周围组织
进行物质和能量交换的主要部位
在压力降低的同时与周围组织
进行着物质和能量交换
从减压的角度来看
制冷循环中节流装置的功能
与血液循环中的毛细(血)管相似
但从整体功能的类比来看
毛细血管兼有制冷系统中
冷凝器 节流装置和蒸发器的全部功能
在“制冷压缩机”部分的学习中
我们希望同学们 掌握四方面的内容
第一 制冷压缩机的种类与应用领域
第二 压缩机的工作过程
第三 典型制冷压缩机的结构和工作原理
第四 压缩机的运行工况 性能参数和运行极限
首先 让我们来看看
常用制冷压缩机的主要类型及其应用领域
制冷压缩机的形式很多
根据其工作原理的不同
可分为两大类 容积式压缩机和离心式压缩机
第一大类 是容积式压缩机
它是靠改变工作腔的容积
将周期性吸入的定量气体压缩
常用的容积式制冷压缩机
有往复式压缩机 也就是活塞式压缩机
以及回转式压缩机
往复式压缩机是利用活塞
在气缸中的往复运动
周期性地吸入和压出气体
用得最多的是 曲柄连杆机构
它通过设置在曲柄上的连杆
将曲柄的旋转运动
转变为活塞的往复运动
在往复式压缩机中
我们可以采用斜盘 或者摇板机构
将电机或驱动装置的旋转运动
转换成往复式运动
这就是斜盘式 或者摇板式压缩机
它在汽车空调中广泛应用
还有一种往复式压缩机
是自由活塞式压缩机
也称为 线性压缩机
在后面 我们将给予简要的介绍
容积式制冷压缩机中的另一形式
是回转式压缩机
它勿需将电机的旋转运动
转化为往复运动
而是 在电机旋转运动时
带动压缩腔的容积逐渐减小
从而实现其压缩功能
这类压缩机的类型较多
包括 滚动转子式 滑片式 涡旋式和螺杆式
在螺杆式压缩机中 还有双螺杆
单螺杆以及三螺杆等多种形式
另一大类制冷压缩机是 速度型压缩机
也就是 我们常说的离心式压缩机
这类压缩机 是靠离心力的作用
将所吸入的气体连续压缩
由于压缩机的转数很高
故其制冷量也很大
是大型冷水机组中
常常采用的主要(压缩机)形式
在这部分
我们将分别对曲柄连杆式 转子式
涡旋式 螺杆式和离心式等制冷空调领域的
常用压缩机的结构和工作原理 进行介绍
制冷压缩机的应用领域 非常广泛
如在 家用与商用空调设备 冷冻除湿机
热泵热水器 各种移动交通工具
以及冷藏链等设备中 都需要采用制冷压缩机
而且 在不同领域也需根据实际使用要求
采用不同类型的压缩机
压缩机 作为制冷热泵装置的心脏
因此 它的创新直接引领相关技术的进步和发展
也由此成为 行业的研发重点
大家不禁要问
在学习压缩机这部分内容时
我们最关心的问题是什么呢
这个问题 问得非常好
我们最关心的问题有三个
第一 我们需了解这些压缩机的工作原理
以便于 明确其实现方法
并为我们今后研发新型的压缩机提供思路
第二 是压缩机的性能参数有哪些
我们希望知道 在给定制冷工况下
压缩机的制冷量 输入功率和制冷能效比(COPc)
如果将该压缩机应用于热泵设备
它在给定的制热工况下的制热量
输入功率和制热能效比(COPh)等等性能参数
最为核心的问题是
就是要获得 在给定工况条件下
压缩机能够向制冷 热泵系统
提供的制冷剂质量流量(Mr)
只要获得了这个质量流量
就可以 利用制冷循环压焓图
方便地计算出这些性能参数
那么 如何获得制冷剂质量流量呢
各种工况条件 又将如何影响上述性能参数呢
这是我们在学习压缩机这一部分时
必须掌握的内容
第三 压缩机的运行极限
也就是压缩机
能够运行在什么样的工况条件下
这也是我们应用压缩机时 必须掌握的内容
下面 我们将进入这些内容的学习
-1.1 建筑冷热源概述
-1.2 冷热源设备与系统
-1.3 《建筑冷热源》课程的知识结构
-第一章课后习题
-2.1 理想循环
--2.1 理想循环
-2.2 理论循环
--2.2 理论循环
-2.3 循环计算
--2.3 循环计算
-2.4 循环改善
-2.5 实际循环
--2.5 实际循环
-第二章课后习题
-3.1 制冷剂
-3.2 润滑油
--3.2 润滑油
-3.3 载冷剂
--3.3 载冷剂
-第三章课后习题
-4.1 压缩机
--4.1.3 (1)容积式压缩机的结构和工作原理-活塞式压缩机
--4.1.3 (2)容积式压缩机的结构和工作原理-转子式压缩机
--4.1.3 (3)容积式压缩机的结构和工作原理-涡旋式压缩机
--4.1.3 (4)容积式压缩机的结构和工作原理-螺杆式压缩机
--4.1压缩机课后习题
--压缩机-讨论题1
--压缩机-讨论题2
-4.2 换热器
--4.2换热器课后习题
-4.3 节流装置
--4.3节流装置课后习题
-4.4 辅助设备
--4.4辅助设备课后习题
-5.1 蒸气压缩式制冷热泵系统
-5.2 蒸气压缩式制冷热泵系统的工作特性
-5.3 蒸气压缩式制冷热泵装置的性能调节
-第五章课后习题
-6.1 吸收式制冷技术发展简况
-6.2 吸收式制冷的基本原理
-6.3 溴化锂二元溶液的基本性质
-6.4 溴化锂吸收式制冷机组的结构原理
-6.5 吸收式热泵机组的类型与工作原理
-6.6 吸收式制冷与热泵机组的性能改善
-第六章课后习题
-7.1 锅炉及锅炉房基本知识
-7.2 锅炉的热效率
-7.3 供热锅炉
-第七章课后习题
-8.0 引言
--8.0 引言
-8.1 单独热源设备
-8.2 单独冷源设备
-8.3 冷热同源设备
-第八章课后习题
-9.1 空调与供暖水系统概述
-9.2 冷水/热水系统的类型与特点
-9.3 冷却水系统
-9.4 实际工程水系统举例
-第九章课后习题
-10.1 课程总结
-10.2 问题探讨
-10.3 结束语
--10.3 结束语
-第十章课后习题
-课程教学评估