第二章 容积型制冷压缩机的热力学基础

《制冷压缩机》考试大纲编写：马新灵1、教材：缪道平、吴业正主编，《制冷压缩机》，机械工业出版社，2002年，属于普通高等教育“九五”国家级重点教材。

2、课时：51学时。

3、课程性质，必修重点课程。

4、学分：3分。

5、考试方式：书面闭卷考试6、课程重点考试内容及所占分值：第一章：绪论（3－5分）制冷压缩机的种类、分类和发展概况。

第二章：容积型制冷压缩机的热力学基础（7－10分）容积型制冷压缩机的热力学基础理论,制冷压缩机的循环理论、容积型压缩机的性能、压缩机的内容积比效率,制冷压缩机的基本性能参数，如实际输气量、容积效率、制冷量、排热量、指示功率、指示效率、轴功率、轴效率、机械效率等。

第三章：往复式制冷压缩机（18－25分）往复式制冷压缩机的基本结构和工作原理，往复式压缩机的热力性能，影响其性能参数的因素，制冷系统压缩机的运行平衡点，了解驱动机构和机体部件、压缩机的气阀、内置电动机、润滑系统、压缩机的总体结构、振动和噪声、安全保护等，用力学平衡的观点计算简单的受力。

第四章：滚动转子式制冷压缩机（8－12分）滚动转子式制冷压缩机的工作过程和基本结构，热力学性能参数和压缩机结构参数，对压缩机的转子和滑片进行受力分析、输气量的调节和滚动转子式制冷压缩机的振动与噪声。

第五章：涡旋式制冷压缩机(10－15分)涡旋式制冷压缩机的流体的工作原理、总体结构及其特点，对它的热力过程和运动结构的受力进行分析，涡旋式压缩机的密封与防自转机构和输气量调节，涡旋式制冷压缩机的热力计算。

第六章：螺杆式制冷压缩机（16－22分）螺杆式制冷压缩机的基本结构和工作原理及螺杆转子齿型选择及结构参数，螺杆式压缩机的热力学能参数和转子的受力分析，它的吸排气孔口和输气量调节结构的设计、装置系统、噪声和震动及安全保护装置。

第七章：其它形式的容积型制冷压缩机（5－10分）滑片式制冷压缩机、旋叶式制冷压缩机、螺旋叶片式制冷压缩机等工作原理、热力分析、结构要点等。

容积式压缩机热力学性能实验指导书一、实验课程的教学目的和任务本实验课程为流体机械类课程中容积式压缩机基本实验课程之一。

本实验课程的任务是使学生掌握上述各专业方向专业课程(工程热力学、工程流体力学、传热学、过程机械等)所涉及的专业实验的测量原理、技术和测试方法，培养学生实验操作能力、理论联系实际以及分析问题和解决问题的能力，以适应市场经济条件下对工科人才培养的要求。

二、实验课程的基本要求1、通过实验教学，使学生直接了解和掌握本专业领域现代测试技术和检测仪表的性能、原理和使用方法。

掌握本专业实验方法、技能与数据处理方法，培养学生实践动手能力、专业实验技能和综合知识的运用能力，使学生具有专业领域内初步的科学实验工作能力。

2、借助通用仪表测量实验状态下压缩机进出口压力、温度、流量、功率、转速等多个实验参数，并进行数据处理，得出反映压缩机性能的结论。

3、将实测数据代入压缩机热力学公式进行计算，进一步加深理解和掌握书本上有关压缩机热力学过程的理论知识，从而对容积式压缩机的工作机理有更深刻的了解。

三、实验设备上海浪潮机器有限公司图1-1 OG－10A单螺杆空压机实验台单螺杆空压机（型号为OG －10A ，额定排气量：1 m 3/min ，排气压力：0.85 MPa ，电机功率：7.5KW ），通用变频器：IHF —75K ，全数字智能交流电量采集模块RemoDAQ-8203，RS232/RS485无源转换器MWE485-A ，台式计算机及IFIX3.0软件，指针压力计，玻璃转子流量计等。

单螺杆空压机螺杆直径：d 1=150mm ，螺杆头数Z 1=6；螺齿容积：3310.0254()e V d m = （3－1）螺杆压缩机结构容积流量：312(/min)e e q Z nV m = （3－2）式中：n ——压缩机转速，r/min四、实验基础理论1、理想气体状态方程pv RT = （4－1） pV MRT = （4－2）p —— 气体的绝对压力；PaT —— 气体的绝对温度；Kv —— 气体的比体积；kg m /3V —— 气体的体积；3m M —— 气体的质量；kgR —— 气体常数，)/(K kg J ⋅；8314R μ=μ —— 气体分子量，空气分子量：μ=29 M ——气体质量；kg理想气体.： p v R c c =- （4－3） 绝热指数（等熵指数）： p vc c k=（4－4）p c —— 气体的定压比热容；)/(K kg J ⋅，空气 1.005/.p c kJ kg K =v c —— 气体的定容比热容；)/(K kg J ⋅，空气0.718/.v c kJ kg K =常温下，压力小于10MPa 的空气、氧气、氢气等一般都可看作是理想气体。

一、课程基本信息课程代码：050007课程名称：压缩机原理英文名称：Principles of Compressor课程类别：专业限选课学时： 54学分：适用对象: 热能与动力工程专业本科生（建筑环境与设备方向）考核方式：考试，平时成绩占总成绩的30％先修课程：高等数学、普通物理二、课程简介中文简介该课程是热能与动力工程专业本科生（建筑环境与设备方向）一门重要的专业限选课，制冷压缩机可以说是蒸汽压缩式制冷机的＂心脏＂，没有它，制冷循环就无法实现，制冷系统也不可能正常工作，完善的空调系统也失去了必备的条件。

因此，该课程主要介绍了各种不同类型的制冷压缩机的工作原理和零部件的作用及结构特点，仔细分析了影响压缩机性能指标的各种因素，重点讲述了压缩机能量调节的各种方法，为后续课程的学习及今后的工作打下了基础。

英文简介It is an important course for the field of refrigerating and air condition. The refrigerating compressor is the heart of refrigerating system. The refrigerating cycle couldn’t be achieved, refrigerating system and air conditioning system couldn’t work normally without the compressor. So, the working principle and characteristics of different kinds of compressor is introduced. It is analyzed of different factor on characteristics of compressor. It is he main point of different kinds of regulating energy. It make the foundation for the future study and work.三、课程性质与教学目的本课程是热能与动力工程专业本科生（建筑环境与设备方向）的一门主要专业限选课。

《制冷压缩机》电子教案第一章容积型制冷压缩机的热力学基础容积型压缩机是蒸气压缩式制冷机中应用领域最广泛、使用数量最多的压缩机，它们的功率可以从几十瓦到几千千瓦的宽广范围。

尽管容积型压缩机的结构形式众多，但究其热力学基础还有许多部分是相同的。

第一节单级活塞式压缩机的理论循环单级活塞式压缩机的理论循环的假设条件：1、压缩机没有余隙容积2、吸汽与排汽过程中没有压力损失3、吸汽与排汽过程中无热量传递4、无漏汽损失5、无摩擦损失一、活塞式压缩机的理论输汽量1.气缸工作容积V p，单位为m32.理论容积输气量q vt(或称理论排量)，单位为m3/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。

(1-2)3.压缩机的理论质量输气量q m t，单位为kg/h(1-3)二、压缩机消耗的理论功率1.理论循环所消耗的理论功W ts，单位为J，W ts =∫12 Vd p (1-4 )2.即单位绝热理论功W t s为，单位为J，W ts = h 2 - h 1 (1-4a )3.压缩机所消耗的理论功率P ts，单位为kw第二节容积型压缩机的实际性能1、压缩机中的压力降2、制冷剂的受热3、气阀运动规律不完善带来的效率下降。

4、制冷剂泄漏的影响。

5、再膨胀的影响6、压缩过程偏离等熵过程7、压缩过程的过压缩和欠压缩。

8、润滑油循环量的影响。

9、压缩机的机械摩擦损失和内置电动机(封闭式压缩机)的电动机损失。

第三节内容积比固定的压缩机的附加功损失在那些具有固定内容积比的容积型压缩机中，在工作中会发生过压缩和欠压缩的压缩过程。

一、内容积比1.内容积比εV是指这类压缩机吸汽终了的最大容积V1与压缩终了的容积V2的比值，即( 1-6 )2.内压力比工作容积内压缩终了压力P2与吸汽压力P1的比值，称为内压力比二、附加功损失内压力比与外压力比不相等时，会产生附加功损失。

讨论三种情况：①P d>P2②P d = P2。

Δ第二章，活塞式制冷压缩机的工作原理和基本热力计算熟悉活塞式制冷压缩机的工作过程，掌握理论工作过程和实际工作过程的差异，能正确分析影响活塞式制冷压缩机输气量和输气系数的各种因素，掌握输气系数、制冷量、功率和效率的计算方法。

能正确运用性能曲线图。

第一节，单级活塞式制冷压缩机的工作原理和理想工作过程，分析工作原理就是要研究压缩机的工作过程，一般要通过它的工作循环来说明。

压缩机工作循环：是指活塞在汽缸内往复运动一次，缸内汽体经过一系列状态变化重现原始状态所经过的全部过程。

为了便于分析实际工作过程，我们设想存在没有余隙容积损失和能量损失的理想工作过程，将它作为实际工作过程的比较标准。

（便于简化分析）一、活塞式制冷压缩机理论工作过程的理想条件。

1、压缩机没有余隙容积，理论输气量与汽缸容积相等。

2、吸气和排气过程没有压力损失，（吸气压力等于蒸发压力，排气压力等于冷凝压力）3、吸气与排气过程中无热量传递，即汽体与汽缸壁无热交换，绝热压缩。

4、无漏气损失。

高低压汽体不发生串漏。

5、无摩擦损失。

运动机件在工作中没有摩擦，不消耗摩擦功。

（电机功率消耗全部转化为压缩功。

）二、压缩机理论工作过程的组成。

压缩机的理论工作过程由吸气过程、压缩过程、排气过程组成。

1、吸气过程。

活塞从外止点向右运动时缸内容积增大，压力降低，吸气管中压力为P1的汽体顶开吸气阀进入汽缸内，直到活塞一向内止点，吸气完毕。

吸气过程结束。

吸气过程体积增大，压力不变，过程线为0——1.2、压缩过程，当活塞从内止点向左移动时，吸气阀关闭，缸内容积缩小，汽体压力逐渐升高，当压力身高到排气管压力P2时，排气阀会打开，此时压缩过程结束，如图1——2点，特点：体积缩小压力升高。

3、排气过程。

当汽缸内压力升高到P2时，汽体顶开排气阀片进入排气管，活塞继续向左移动，缸内体积缩小，压力不变。

直到活塞移到外止点。

此时缸内汽体排尽，排气过程结束。

过程线2——3，特点：体积缩小，压力不变。

制冷技术的热力学基础制冷技术的热力学基础在制冷循环中,工质不断地进行着热力状态变化。

描述工质所处热力状态的物理量称为工质的热力状态参数,简称状态参数。

一定的状态，其状态参数有确定的数值.工质状态变化时，初、终状态参数之间的差值，仅与初、终状态有关，而与状态变化的过程无关。

制冷技术中常见的状态参数有：温度、压力、比容、内能、焓与熵等。

这些参数对于进行制冷循环的分析和热力计算，都是非常重要的。

一、温度温度是描述热力系统冷热状态的物理量,是标志物体冷热程度的参数。

物体的温度可采用测温仪表来测定。

为了使温度的测量准确一致，就要有一个衡量温度的标尺，简称温标，工程上常用的温标有：二、摄氏温标又叫国际百度温标,常用符号t表示，单位为℃。

2。

绝对温标常用符号T表示，单位为开尔文（代号为K）。

绝对温标与摄氏温标仅是起点不同而已（t=0℃时，T=273.16K），它们每度的温度间隔确是一致的。

在工程上其关系可表示为:T=273+t（K）二、压力压力是单位面积上所承受的垂直作用力，常用符号P表示。

压力可用压力表来测定。

在国际单位制中，压力单位为帕斯卡（Pa），实际应用时也可用兆帕斯卡（MPa)或巴（bar）表示，1MPa=106Pa而1bar=105 Pa。

压力的标记有绝对压力、表压力和真空度三种情况.绝对压力是指容器中气体的实际压力，用符号P表示;表压力（PB)是指压力表(或真空表）所指示的压力；而当气体的绝对压力比大气压力（B）还低时，容器内的绝对压力比大气压力低的数值,称为真空度(PK).三者之间的关系是:P=PB表压力+B大气压力或 P=B大气压力-PK真空度，作为工质的状态参数应该是绝对压力,而不是表压力或真空度。

三、比容比容是指单位质量工质所占有的容积，用符号υ表示。

比容是说明工质分子之间密集程度的一个物理量。

比容的倒数为工质的密度,即单位容积工质所具有的质量，用符号ρ表示。

比容和密度之间互为倒数关系。