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第五章、涡旋式制冷压缩机 工作原理、总体结构及特点 热力过程分析 运动机构受力及分析 密封与防自转机构 输气量调节 第一节涡旋式制冷 压缩机工作原理 一、涡旋式压缩机 工作原理 1、基元容积形成 静涡旋体与动涡旋体之间形成的月牙形的基元容积。 3、特点 无吸、排气阀，结构简单，噪声低 吸气排气同时进行，效率高 每三周完成一个工作循环 无余隙无膨胀过程，效率高 曲线形状复杂，加工精度高 4、总体结构1）全封闭立式涡旋式压缩机 3）汽车空调用 涡旋式压缩机 三、涡旋式压缩机特点 1、效率高 比往复式高10%， 2、力矩变化小 比往复式低10%， 压力变化小，噪声低 3、结构简单，体积小 往∶转∶涡=1∶3∶7 （零件数） 体积比往复式小40%，轻15% 可高速∶13000r/min 四、发展趋势 1、涡旋体线型研究开发 修正中心腔涡旋线，以降低涡旋体顶端接触应力 采用变基圆半径渐开线，以提高效率及可靠性 采用混合基圆半径渐开线或代数螺旋线以提高可靠性 采用双涡旋体型线以增加单机容量 2、扩大容量 变频涡旋机， 双机共壳 3、扩大应用范围 开发低温涡旋压缩机， 涡旋充气泵， 空气压缩机 4、理论研究 新线型， 优化设计 第二节 热力学过程分析 一、涡旋体型线 通常涡旋体型线为渐开线 1、圆的渐开线方程 基圆r,渐开角β，渐开角Ф，初始角α x=r[cos(Ф+α)+Фsin(Ф+α)] y=r[sin(Ф+α)-Фcos(Ф+α)] 2、涡旋体渐开线方程 内外涡旋体为+α，-α起始角； 内壁方程 x=r[cos(Фi+α)+Фisin(Фi+α)] y=r[sin(Фi+α)－Фicos(Фi＋α)] 外壁方程 x=r[cos(Ф0－α)+Ф0sin(Ф0－α)] y=r[sin(Ф0－α)－Ф0cos(Ф0-α)] 3、涡旋体参数 基圆半径r，渐开角α，涡旋体高h， 涡旋体壁厚t＝2rα，涡旋体节距P＝2πr 压缩腔气体数N，涡旋圈数m=N+1/4 4、加工方法：展成加工方法 二、压气室容积及吸气室容积 在动、静涡旋体之间围成三对月牙形 工作基元其面积由标号①②③所示 压缩机工作时这三对工作基元由外 向里平面运动形成吸排气过程 工作基元的容积就是内外涡旋体所 围成的渐开线面积之差 1、渐开线与基圆所围面积： 2、基元投影面积及容积： 1）工作基元投影面积 a)对于基元② S2=SL2-Ss2 动体内渐开线夹角及面积 静体外渐开线夹角及面积 b)对基元③： c)对任一基元： d)对基元① ： 2）吸气基元容积vs 吸气时θ=0；有N对涡旋体基元将进入压缩此时体积 3）压缩容积随θ变化曲线 a)θ=0，③气室闭合 b)θ=2π，③变为② c)θ=θ*时,②与①连通 三、涡旋式压缩机输气量 1、理论输气量 2、实际输气量 3、容积效率ηv 四、涡旋式压缩机内压缩 1、压缩过程p～θ、v～θ曲线： 1）0 ～θ1——吸气，v由0↑vx，p=ps0 2）θ1 ～θ*——压缩，v由vx↓，p由ps0↑pdk 3）θ* ～2π——排气，v↓，p=pdk 2、容积比与内容积比 1）容积比：吸气容积与任意转工作基元容积之比 2）内容积比：吸气容积与压缩终了工作基元容积之比 基元②的内容积比 3、压力比，内压力比 1）压力比： 工作基元压力与吸气压力之比 2）内压力比： 工作基元压缩终了压力与吸气压力之比 4、排气开始角θ* Ф0——干涉齿处渐开线展角 α——渐开线起始角 由排气口的流量所决定 五、压缩机的排气孔口流量 由气体的连续方程 六、涡旋压缩机的功率 1、指示功的计算 2、指示功率 3、轴功率 第三节、计算实例 用R134a代替R22计算性能系数 全封闭涡旋制冷压缩机结构参数 涡旋体节距：p=18mm 涡旋体壁厚：t=4mm 涡旋体高：h=24mm 涡旋体圈数：m=325 压缩机转速：n=2880r/min 给定空调工况 制冷剂：R134a 蒸发温度：t0=7.2°C 冷凝温度：tk=54.4°C 吸气温度：t1’=35°C 冷凝器出液温度：t4=46.1°C 热力计算 各制冷循环点状态参数：图5-24 1点：t1=t0=7.2°C,p1=p0=0.377MPa,v1=0.053m3/Kg 第四节、运动机构受力分析 涡旋体受力：气体力、惯性力、摩擦力 对压缩机影响：强度、刚度、摩擦、磨损、热力性能 一、切向力及阻力矩 1、 作用于涡旋体力： 切向力Ft：