制冷系统及6缸制冷压缩机设计.doc

制冷系统及6缸制冷压缩机的设计 前 言1. 介绍当今制冷系统的发展状况2. 压缩机发展状况及特点。3. 设计压缩机的简要过程。 第一章 制冷系统一、 制冷系统组成 制冷系统由制冷主系统 制冷辅助系统 电器控制三大部分组成。 制冷主系统由压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀组成；制冷辅系统由储液器、干燥过滤器、截止阀、视液镜、电磁阀组成；电器控制部分由电动机等组成。1.1制冷主系统各部分作用1.压缩机作用：消耗一定的外界功率后，把蒸发器中气态制冷剂吸入，并压缩到冷凝压力后排入冷凝中。由液态变为气态；它起着压缩和输送制冷剂蒸汽作用；它是低压升高压（气体） （1） 压缩机的工作原理 压缩机是制冷系统的心脏，它从吸气管吸入低温低压的制冷剂气体，通过曲轴转动带动活塞对其进行压缩后，向排气管排出高温高压的制冷剂气体，为制冷循环提供动力，从而实现压缩冷凝膨胀蒸发 ( 吸热 ) 的制冷循环。压缩机一般由壳体、电动机、缸体、活塞、控制设备 ( 启动器和热保护器 ) 及冷却系统组成。 （2）压缩机的种类 压缩机都是容积式，其中又可分为往复式和旋转式。往复式压缩机使用的是活塞、曲柄、连杆机构或活塞、曲柄、滑管机构，旋转式使用的是转轴曲轴机构。 按应用范围又可分为低背压式、中背压式、高背压式。低背压式 ( 蒸发温度 -35 -15 ) ，中背压式 ( 蒸发温度 -20 0 ) ，高背压式 ( 蒸发温度 -5 15 。2.蒸发器作用：（1） 蒸发器：制冷剂在其中沸腾（蒸发）吸收被冷却介质的热量后，由液态变为气态；它是低温低压的（对外供冷）。（2） 膨胀阀（节流阀）：将冷凝后的高压液态制冷剂通过节流作用，降低到蒸发器所需的压力后，送入蒸发器中.（3） 冷凝器：气态制冷剂在冷凝中将热量传递给冷却介质（常温水或空气）后，冷凝成液体。 制冷主系统工作原理：用管道依次将这些设备连接，形成一个封闭式系统。系统工作时，压缩机将蒸发器所产生的低温低压制冷剂蒸气吸入汽缸内，经压缩机压缩，压力升高（温度也升高）到稍大于冷凝器内的压力时， 将其汽缸内的高压制冷制蒸气排到冷凝器中。（所以压缩机起着压缩与输送制冷剂作用）在冷凝内高温高压的制冷剂蒸气与温度较低的空气（或常温水）进行热交换而冷凝为液态制冷剂，这时液态制冷剂经过膨胀阀降温（降压）后入蒸发器，在蒸发器内吸收被冷却物体的热量后在汽化。这样被冷却物体便得到冷却而制冷剂蒸气又被压缩机吸走，因此在制冷系统中经过压缩、冷凝、膨胀、蒸发四个过程完成一个循环。压缩机冷凝器空气或水蒸发器膨胀阀（节流阀或毛细管）1.1 此图制冷系统架构图1.11制冷辅助系统各部分作用 (1)储液器（桶）：它是储存制冷剂液体的压力容器。 一是：安装在制冷系统中以储存制冷循环中制冷剂液体。 二是：作备用的储液器，供制冷系统添补制冷剂用。 总之：它可以根据负荷变化来调节蒸发器内供液量的变化。(2)干燥过滤器或过滤器 作用：防止焊接时管内有一部分焊渣和氧化皮粘接在接口周围；压缩机本身运行后产生金属粉未；制冷剂本身也有一定的杂质， 随着制冷剂在制冷系统内循环工作， 它们进入膨胀阀就会堵死，进入压缩机就会拉毛或刮伤汽缸，因此制冷系统装有清除杂质设备，这就是过滤器。干燥过滤器：同过滤器一样，但它可在制冷系统中所产生的水分或潮湿，通过干燥过滤器吸附系统中的水分。（3）截止阀：安装在制冷系统的管道中，以手动控制阀芯的启、闭来控制制冷的通与止。 截止阀的分类：制冷剂类型： 氟截止阀、氨截止阀；结构特点：直通阀 直角阀；通道数目：两通截止阀、三通截止阀、多通截止阀； 按用途分：出液阀、回没阀、高压截止阀、低压截止阀、旁通阀；（4）电磁阀：是制冷系统中一种重要的自动控制制冷剂通过或截止的部件。 直接启动式（小型设备常用） 开启方式分 导压开启式 它是由电流通过电磁铁产生电磁吸力直接吸动阀芯以启、闭阀口。（5）视液镜：安装在储液器出口阀端（汽车空调器上都装有视液镜） 当压缩机运转后，从视液镜中心玻璃窗可见到液态制冷剂的流动；正常时是见不到汽泡的，若运行中，总有气泡流动，说明制冷系统中的制冷剂不足； 若看到制冷剂的顔色是否变黄，来确定污物有多少，块定是否更换干燥过滤器。1.11电器控制系统部分作用 1、电动机制冷压缩机工作原理：单级蒸汽压缩制冷系统，是由制冷压缩机、冷凝器、蒸发器和节流阀四个基本部件组成。它们之间用管道依次连接，形成一个密闭的系统，制冷剂在系统中不断地循环流动，发生状态变化，与外界进行热量交换。其工作过程如图1所示。 图1. 制冷系统的基本原理 液体制冷剂在蒸发器中吸收被冷却的物体热量之后，汽化成低温低压的蒸汽、被压缩机吸入、压缩成高压高温的蒸汽后排入冷凝器、在冷凝器中向冷却介质(水或空气)放热，冷凝为高压液体、经节流阀节流为低压低温的制冷剂、再次进入蒸发器吸热汽化，达到循环制冷的目的。这样，制冷剂在系统中经过蒸发、压缩、冷凝、节流四个基本过程完成一个制冷循环。 在制冷系统中，蒸发器、冷凝器、压缩机和节流阀是制冷系统中必不可少的四大件，这当中蒸发器是输送冷量的设备。制冷剂在其中吸收被冷却物体的热量实现制冷。压缩机是心脏，起着吸入、压缩、输送制冷剂蒸汽的作用。冷凝器是放出热量的设备，将蒸发器中吸收的热量连同压缩机功所转化的热量一起传递给冷却介质带走。节流阀对制冷剂起节流降压作用、同时控制和调节流入蒸发器中制冷剂液体的数量，并将系统分为高压侧和低压侧两大部分。实际制冷系统中，除上述四大件之外，常常有一些辅助设备，如电磁阀、分配器、干燥器、集热器、易熔塞、压力控制器等部件组成，它们是为了提高运行的经济性，可靠性和安全性而设置的。) ， 前言 摘要 第一章 制冷系统 第二章 6缸制冷压缩机的设计 制冷压缩机热力计算开启式制冷压缩机用中小型单级活塞式压缩机进行热力计算。工质为氨（R717），机壳自由冷空气冷却。一、 中小型单级活塞式压缩机的主要参数：汽缸直径：D=0.125m活塞行程：S=0.1m汽缸数：i=6相对余隙容积：c=c值得确定还和压缩机的结构参数S/D有关。S/D大的压缩机较易获得较小的c值。现代中小型制冷压缩机的c值范围约为（26）%之间，低温机取接近下限值。c=Vc/Vp。转速：N=960rpm二、 计算工况三、 根据表（21）和表（22）有关标准规定的设计计算工况，将压缩机热力循环123451（图）中有关特点的状态参数值，经查R-717的热力性质图（即R717压焓图）后，列表如下：活塞式制冷压缩机动力学 活塞式制冷压缩机动力学，一胶就是指曲柄连杆机构的动力学。它所讨论的主要内容是：分析压缩机曲柄连杆机构的运动规律和受力情况，为进行零件的强度、刚度和磨损计算以及基础设计提供依据；分析压缩机中各种作用力和力矩对压缩机的振动和主轴旋转不均匀度的影响，确定必需的飞轮矩和寻找压缩机平衡的有效方法等。 活塞式压缩机的运动机构是在外界动力的驱动T，由主钠的旋转运动转化为活塞的往复运动，其运动零件在工作中受到各种力的作用。正是由于这些力之间的相互作用，于是产生了强度、平衡、振动等一系列问题。为此，首先有必要对压缩机运动机构的运动和受力情况有一个概括的了解。且以中小型压缩机中最常见的无十字头的曲柄连杆机构为例来进行分析。 当压缩机正常工作时，作用于曲柄连杆机构上的力主要有三种：(1)惯性力；(2)气体压力的作用力气体力；(3)摩擦力。至于各机件本身的重力，因其作用相对讲很小，故可忽略不计。下面将对这三种力逐个进行分析。在进行这些分析之前，先讨论曲柄连扦机构的运动关系。 曲柄连扦机构的运动关系沿联相连杆的运动可根据曲柄这杆机构的几何关系图3I)求得 一、活塞纳位移 活塞离曲柄旋转中心的最远位置(图3l中的G点)为外止点，最近位置(图3l中的o点)为内止点。活塞的位移从外止点算起为“。长度为工的连杆与气缸中心线的夹角为连扦 摆动角9。为了统一计算中的正负号和方向起见，我们且规定曲柄转角。，从外止点起氏依顺时针方向旋转为正。从固上的几何关系可以得出 X；OG一0j(工十r)一(rcoso十乙cos9)面 si。psin。；fLk e。sp了二而不了二zzZilz所以 2r(1一c。so)十工(1这是计算活塞位移的准确公式。 按照二项式定理展开1专L，sinl一于sLn。在制冷压缩机中， k通常在太一专的范围内，因而可略去A。以上各项 mpol令mz。；1尹1m2：，于是，可得活塞位移的近似公式 叫lc。sa?十(1M2M)m近似计算所造成的位移误差，当A专时为1， A专时为2。 当连杆长度L为M时， Lo。活塞位移公式则与简谐运动位移公式相同， x r(1一cosQ) 令活塞位移系数等于“2r，图32中表示出A太、十及专时的三条活塞位移系数曲线x2f(。)。虚线代表Ao的简谐运动曲线。可以看出，由于连杆长度不等于。当曲柄转角。不到90。时，活塞已行至其行程的一半，连扦愈短、则到达愈早。 总结cJ子长半三、活寨速度格式(32)对时间求导数，使得活塞速度c， L“m亏“n z“亏在压缩机中，曲抽的旋转可以认为是等速的，半。似计算式 当连扦长度为无限时GJ(；，少z。)。3其活塞速度与简诣运动速度相同，ab CAronQ 令cpo*为活塞速度系数，则从因32表示A；六、方及亏时的三条c，。r(。)曲线中可以看出，由于连仔的存在，c，的最大值发生在。90。以前。连杆愈短，发生得愈 参考文献11