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根据示功图计算容积效率v，i往复式压缩机的示功图设汽缸的余隙容积为Vc（m3），吸排汽阻力分别为p1、p2（kPa）。由示功图得v，i=（V1-V4）/VcyV1=（p1-p1）（Vcy+Vc）/p1V4=v，i=C= 实际容积效率实际上，有的容积损失未能反映在示功图上，如吸汽被预热和泄漏，分别用预热系数 p与气密性系数l来衡量，实际容积效率为v=v，ipl高速、多缸往复式压缩机（720r/min，C=0.030.04）v的经验公式v=0.94-0.085双级压缩制冷系统中低压级压缩机的v为v=0.94-0.085小型全封闭压缩机的v小型全封闭压缩机的容积效率 往复式压缩机的制冷量 往复式压缩机指示功率和指示效率压缩机对制冷剂做功所耗的功率称指示功率（kW或W）。1kg制冷剂所耗的功称单位质量指示功（单位指示功）Wi（kJ/kg或J/kg），它总是大于理想压缩过程的单位绝热功 Wad（kJ/kg或J/kg）。用指示效率i衡量实际压缩过程与理想压缩过程接近程度，v定义为往复式压缩机的指示效率指示功率为绝热功率 往复式压缩机的轴功率与轴效率传递到压缩机主轴上的功率称轴功率（kW或W），它由指示功率和摩擦功率（含油泵功率）（kW或W）组成。摩擦功率用机械效率m来估计，它定义为m压缩机的轴功率s=im s称为轴效率或等熵效率。往复式压缩机的s=0.650.78。压缩机配用电机的功率需考虑传动效率d和一定裕量，电机功率为若电机的效率为mo，压缩机实际消耗的功率输入功率（kW或W）为对于封闭式压缩机，d=1，则为e=immoe称压缩机电能效率，对封闭式压缩机也即为等熵效率s。 往复式压缩机的制热量开启式压缩机封闭式压缩机 压缩机的性能系数以轴功率计以输入功率计 以输入功率计的 COP又称能效比EER（Energyefficiency ratio）制热性能系数 往复式压缩机的性能曲线某往复式压缩机的制冷性能曲线某往复式压缩机制热量性能曲线 名义工况中性活塞式制冷压缩机名义工况（摘自我国标准GB 10874）工况名称制冷剂蒸发温度（）吸汽温度（）冷凝温度（）过冷温度（）低冷凝压力高冷凝压力低冷凝压力高冷凝压力高温R2271843553850中温R22R717-718135553050低温R22R717-235-15355530小型全封闭制冷压缩名义工况（摘自我国标准GB 10079）工况名称蒸发温度（）吸汽温度（）冷凝温度（）液体温度（）环境温度（）高温7.23554.446.1353低温-15153025353热泵中压缩机的名义工况（摘自美国ARI标准）类 别蒸发温度（）冷凝温度（）吸汽温度（）液体温度（）空气源（高温制热）-1.143.34.435空气源（低温制热）-1.535-3.926.7水源（制冷与制热）7.248.918.340.63.4 螺杆式压缩机 双螺杆压缩机的结构双螺杆压缩机就称螺杆式压缩机，有开启式、半封闭式和全封闭式三类。开启式螺杆式压缩机螺杆式压缩机的转子 螺杆式压缩机的工作过程螺杆式压缩机的工作过程螺杆式压缩机运行时汽缸内需喷油，其作用是：（1）冷却；（2）密封；（3）润滑；（4）推动油活塞（调节排汽量）。 螺杆式压缩机的容积效率与轴效率容积效率与压缩机的工况、结构、转速、制冷剂等有关。一定结构的压缩机主要与压缩比有关。R22螺杆式压缩机的轴效率与容积效率轴效率螺杆式压缩机的能量损失有：蒸气在机内高速流动，泄漏，喷油，吸汽过热，机械摩擦等引起的能量损失。除此之外，还有一项这种压缩特有的损失内压力比与系统压力比不一致引起的能量损失。内压力比与内容积比的关系为=n螺杆式压缩机的p-V图p1p2或p1p2的情况额外功耗更多。 螺杆式压缩机的能量调节滑阀能量调节原理示意图 单螺杆压缩机半封闭单螺杆式压缩机结构图半封闭单螺杆式压缩机工作过程3.5 滚动转子式压缩机 结构与工作原理全封闭立式滚动转子式压缩机转子在汽缸内滚动2周完成吸汽压缩排汽过程。 能量调节（1）变速调节 常采用电源变频，改变电机转速（2）旁通调节全封闭滚动转子式压缩机旁通调节双缸滚动转子式压缩机旁通调节原理图3.6 涡旋式压缩机 结构与工作原理全封闭涡旋式压缩机结构图涡旋式压缩机的工作过程 能量调节（1）变速调节（2）脉冲宽度调节涡旋式压缩机脉冲宽度调节原理图电磁阀得电开启压缩机卸载电磁阀失电关闭压缩机正常负载运行设控制周期20s，电信号脉冲宽度6s（卸载），则一个周期内排汽量为14/20=0.7=70%。（3）旁通调节3.7 离心式压缩机 压缩机的结构半封闭离心式压缩机剖面图 压缩机需要的能量头和功率lgp-h图上单级离心式压缩机压缩过程设离心式压缩机的制冷剂流量为（kg/s），则压缩机的内功率（W或kW）为内功率由两部分组成可逆的多变压缩消耗的功率和内部损失消耗的功率单位质量可逆的多变压缩功（称多变能量头）wp（J/kg或kJ/kg）为内部损失用多变效率p来估算，p为内部损失也可用等熵效率s来估算，s为wp=（h2s-h1）p/s压缩机轴功率还需考虑摩擦损失，通常用机械效率m来估计，因此轴功率（W或kW）为 叶轮提供的能量头压缩机对制冷剂进行多变压缩的能量由叶轮所提供。叶轮提供的能量与叶轮的结构有关。叶轮中的速度图叶轮提供的理论能量头wth（J/kg）为wth=u2c2u-u1c1u当c1u0时上述能量头中主要用多变压缩，一小部分损失了，用水力效率h来估计，因此u2，叶轮提供的能头，u2提高是有限制的。受两个因素制约：（1）材料强度要求，u 300m/s。（2）气体动力特性要求，马赫数Mu2不太大。Mu2=u2/a1a1=R=8341/分子量愈大，a1愈小，允许的u2就小。 离心式压缩机的特性曲线因为 因此有 离心式压缩机特性曲线D设计点；M最大流量点；S喘振点 离心式压缩机能量调节（1）导叶调节离心式压缩机导叶调节的特性曲线调节范围40%100%（2）转速调节离心式压缩机转速调节的特性曲线调节范围60%110%（3）热气旁通调节在低负荷作辅助调节。3.8 冷 凝 器 冷凝器冷凝器 水冷式冷凝器（1）壳管式冷凝器有立式与卧式两类。建筑常用的是卧式。卧式壳管式冷凝器结构示意图适用于大、中、小型系统中。（2）套管式冷凝器套管式冷凝器适用于小型系统中。（3）焊接板式冷凝器焊接板式冷凝器适用于小型系统中 风冷式汽凝器建筑冷热源中常用的是强迫对流式风冷冷凝器风冷式冷凝器 蒸发式冷凝器按风机位置有吸入式和压送式两大类。蒸发式冷凝器结构示意图盘管/填料型蒸发式冷凝器 冷凝器比较建筑用冷水机组（提供冷冻水）4种冷凝器方案：A水冷式冷凝器+冷却塔B水冷式冷凝器，用江、河、湖水C蒸发式冷凝器，与压缩机分开设置D风冷式冷凝器，与压缩机等组成一体机方 案ABCD系统紧凑性水泵能耗冷凝温度制冷剂充注量耗水量差大较高较少少差大低较少大紧凑小较低较多少很紧凑高较少 冷凝器选择计算冷凝器选择计算是确定传热面积A（m2）。对于水冷式和风冷式冷凝器其中冷凝器热负荷（W）为传热系数k（W/（m2）采用推荐值，见建筑冷热源表3-4。平均温差水冷式、风冷式冷凝器制冷剂和冷却介质的温度沿传热面变化冷凝器冷却介质的流量（kg/s）用下式计算：对于蒸发式冷凝器蒸发式冷凝器制冷剂和冷却介质的温度变化hc、hai分别为与tc对应饱和空气比焓和入口空气比焓（kJ/kg），ke，u（kg/（cm2s）采用推荐值，见建筑冷热源表3-4。3.9 蒸 发 器 蒸发器种类蒸发器 液体冷却器（1）壳管式壳管式蒸发器结构示意图建筑冷源中应用普遍的一种蒸发器。（2）水箱式水箱式蒸发器（3）焊接板式蒸发器结构与焊接板式冷凝器一样。 直接蒸发式空气冷却器直接蒸发式空气冷却器空调用空气冷却器的结构：铜管串整张铝肋片；排数38排；片距23mm。迎面风速23m/s。分液器保证每一路的质量流量相等，汽液比例相同。3种典型分液器结构示意图 蒸发器选择计算蒸发器的选择计算是确定传热面积A（m2）。当已知蒸发器的制冷量，则式中 被冷却液体（水、乙二醇水溶液）或空气的质量流量，kg/s；c被冷却液体的比热，J/（kg）；t1、t2被冷却液体进、出蒸发器的温度，；h1、h2被冷却空气进、出蒸发器的比焓，J/kg。平均温差传热系数K（W/（m2）采用推荐值，见建筑冷热源表3-5。3.10 节 流 机 构 手动膨胀阀手动膨胀阀和阀芯形式 浮球膨胀阀氨用低压浮球膨胀阀的结构及安装示意图高压浮球膨胀阀结构示意图 热力膨胀阀外平衡式热力膨胀阀的结构与工作原理图 电子膨胀阀电动式膨胀阀工作原理图电磁式和脉冲调节式膨胀阀工作原理图 毛细管内径约为0.62.5mm，长度约为0.55m的紫铜管。3.11 其他辅助设备 油分离器油分离器分离油的方法：（1）过滤、阻挡（2）利用惯性原理（3）利用离心力的作用（4）利用冷却的方法卧式油分离器 液体分离器卤代烃用液体分离器氨液分离器及其应用原理图 储液器高压储液器储存高压液体低压储液器储存节流后的液体排液桶对蒸发器进行热气除霜时收集液体卧式储液器 回热器盘管式回热器 经济器经济器 过滤器与干燥器卤代烃用液体过滤器干燥过滤器第4章 制冷剂、冷媒和热媒4.1 制冷剂的热力学性质 压力制冷剂的压力水平用标准沸点来区分。标准沸点标准大气压（101.3kPa）下的沸点几种制冷剂标准沸点和不同温度下的饱和压力制冷剂标准沸点（）在下列温度下的饱和压力（MPa）-1553055R12327.870.0160.0410.110.247R134a-26.160.1640.2430.771.491R717-33.30.2370.5171.1692.31R22-40.760.2960.5841.1922.174R407C-40.790.3380.6651.3562.475R23-82.11.6322.853 单位容积制冷量几种制冷剂在tc/te=40/5时的qv值制冷剂R717R22R134aR123R407Cqv（kJ/m3）4443.33901.82480.5399.54000.5 tc、te均取泡点和露点的平均值。 制冷剂循环效率和排汽温度制冷剂R134aR22R717R123R，%80.481.284.291.3t2,4458.495.7404.2 制冷剂的物理、化学、安全等的性质 制冷剂与润滑油的溶解性制冷剂与油相溶解的优缺点：（1）润滑条件好。（2）换热表面油膜热阻。（3）会降低润滑油的黏度。（4）引起蒸发温度升高，沸腾时泡沫多。 制冷与水的溶解性制冷剂与水不溶解，在节流阀处可能出现结冰称冰塞。氨与水无限溶解，卤代烃与水溶解性差。 制冷剂的安全性毒性：A未发现毒性；B有明显毒性。可燃性：1在18、101kPa大气压的空气中不传播火焰。2在21、101kPa条件下，最低可燃极限浓度大于0.1kg/m3和燃烧热值 19000kJ/kg。 3在21、101kPa条件下，最低可燃极限浓度0.1kg/m3或燃烧热值19000 kJ/kg几种制冷剂的安全性等级安全性等级制 冷 剂安全性等级制 冷 剂A1R22，R134a，R125，R507A，RC318B1R123A2R32,R152aB2R717A3R50,R290,R600 制冷剂对材料的腐蚀性卤代烃：对金属（除镁、锌和含镁超过2%的铝合金）无腐蚀作用；对天然橡胶有溶解作用。氨：对铜、黄铜和铜合金（除磷青铜外）有腐蚀作用。 制冷剂对环境的影响对大气臭氧层的破坏作用评价指标ODP臭氧消耗潜能值，CFC11的ODP=1。温室效应评价指标GWP全球变暖潜能值，CO2的GWP=1.0。几种制冷剂的ODP和GWP值制冷剂R11R22R32R123R134aR152aR407CR507AODP1.00.03400.0120000GWP46001700550120130012017003900 摘自文献1第5章表1和表24.3 几种常用制冷剂的性质 R22传统制冷剂。2040年完全停用，是目前应用普遍的过渡性替代CFC的制冷剂。热力性质良好；无毒，无燃烧爆炸危险。 R134a替代R12的新制冷剂。是温室气体。热力性质良好；无毒，无燃烧爆炸危险。 R123替代R11的过渡性制冷剂。压力水平低；qv小；应采用回热循环，以保证干压缩；适宜用于离心式压缩中。 R407C非共沸混合制冷剂，性质与R22相近。 R717传统制冷剂，在冷库中广为应用。热力性质良好；与环境友好；有毒性，有燃烧爆炸危险。4.4 冷媒和热媒冷媒和热媒是用于传递冷量和热量的中间介质，冷媒又称载冷剂。 水优良的冷媒和热媒。作冷媒时称为冷冻水；作热媒时称为热水。比热大黏度小腐蚀性小无毒，无燃烧爆炸危险化学稳定性好来源充沛只能用于0以上场合 乙二醇、丙二醇水溶液用于0以下的系统作冷媒乙二醇、丙二醇的凝固点与浓度有关。乙二醇水溶液和丙二醇水溶液的凝固点质量浓度（）101520222426283035乙二醇水溶液-3.2-5.4-7.8-8.9-10.2-11.4-12.7-14.1-17.9丙二醇水溶液-3.3-5.1-7.1-8-9.1-10.2-11.4-12.7-16.4 摘自文献2第21章表4和表5。溶液性质：无色，无味，无电解性，无燃烧性，化学性质稳定；有腐蚀性，需添加缓蚀剂；乙二醇水溶液略有毒性，丙二醇水溶液无毒。溶液的密度、比热、导热系数、黏度与浓度及温度有关，参见建筑冷热源表4-6。 盐水溶液氯化钙和氯化钠水溶液。 蒸汽蒸汽作热媒的优点（1）靠压力流动，不需设泵。（2）密度小，用于高层建筑中不会给底层带来超压危险。（3）系统维修方便。（4）利用汽化潜热传递热量，质量流量小。缺点：（1）运行时，管路系统有“水击”发生。（2）凝结水管内有可能产生“二次蒸汽”，易产生跑冒蒸汽。（3）系统停止运行时，空气进入，管路易腐蚀。61