【正文】 耗能量。所消耗的能量形式可以是機械能、電能、熱能、太陽能或其他可能的形式。 （一）制冷方式 制冷的方式很多，常見的有以下四種：液體汽化制冷、氣體膨脹制冷、渦流管制冷和熱電制冷。其中液體汽化制冷的應(yīng)用最為廣泛，它是利用液體汽化時的吸 熱效應(yīng)而實現(xiàn)制冷的。液體汽化制冷循環(huán)由制冷劑低壓下汽化、蒸汽升壓、高壓氣液化和高壓液體降壓四個基本過程組成。蒸氣壓縮式、吸收式、蒸氣噴射式和吸附式都屬于液體汽化制冷方式的一種。在實際使用中蒸氣壓縮式制冷機得到了最廣泛的應(yīng)用，因此它是本書的重點之一。 (蒸氣壓縮式制冷在一定的壓力下，液體溫度達到沸點（即飽和溫度）就會沸騰。在制冷技術(shù)中，常把這個飽和溫度稱為 蒸發(fā)溫度。在同一壓力下，不同的液體蒸發(fā)溫度不同，所吸收的氣化潛熱也不同。例如，在一個大氣壓力下，水的蒸發(fā)溫度是 100℃ ，氣化潛熱為 2258kJ/kg，而 R12 的蒸發(fā)溫度為℃ ，氣化潛熱為 。 與吸熱氣化的過程相反，在冷凝溫度下蒸氣放熱會凝結(jié)成液體。如果用環(huán)境介質(zhì)（水或空氣）來冷凝制冷劑蒸氣，蒸氣的冷凝溫度就要比環(huán)境介質(zhì)的溫度稍高一些。我們知道壓力較高的蒸氣其冷凝溫度也較高，因此制冷劑蒸氣只要用壓縮機壓縮到所需的冷凝溫度相對應(yīng)的飽和壓力，就能用環(huán)境介質(zhì)來冷卻，使在被冷卻對象中吸熱而氣化的制冷劑蒸氣重新冷凝成液體，再讓制冷劑液體在低溫下又吸熱氣化，這樣制冷劑在一個封閉的系統(tǒng)中，只消耗壓縮機的功就能反復(fù)地實現(xiàn)制冷劑由液體變蒸氣，再由蒸氣變液 體的相態(tài)變化，并通過這種相變將低溫處的熱量轉(zhuǎn)移到高溫處去。這就是蒸氣壓縮式制冷機的工作原理。 蒸氣壓縮制冷機主要由壓縮機、冷凝器、膨脹閥和蒸發(fā)器四個部件組成，并用管道連接形成一個封閉的循環(huán)系統(tǒng)。其工作過程如下： 制冷劑液體在蒸發(fā)器中吸收被冷卻物體的熱量而氣化成低壓低溫的蒸氣后被壓縮機吸入。壓縮機消耗一定的功率將制冷劑蒸氣壓縮成壓力、溫度較高的蒸氣并排入冷凝器。高壓、高溫的制冷劑蒸氣在冷凝器內(nèi)被環(huán)境空氣（或水）冷卻，制 冷工質(zhì)放出熱量而被冷凝成液體。由于制冷劑液體的溫度還高于環(huán)境介質(zhì)溫度，必須將其溫度降到低于被 冷卻對象的溫度送入蒸發(fā)器才能產(chǎn)生制冷效果。為此，先讓高壓、高溫的液體制冷劑經(jīng)過膨脹閥節(jié)流降壓，同時溫度也降低，然后再進入蒸發(fā)器。在蒸發(fā)器中，低壓、低溫的制冷劑又吸收被冷卻物體的熱量，蒸發(fā)成低壓、低溫的制冷劑蒸氣，再被壓縮機吸入，如此周而復(fù)始地循環(huán)。 這樣，制冷劑在封閉的制冷系統(tǒng)中要經(jīng)歷壓縮、冷凝、節(jié)流和蒸發(fā)等四個熱力過程才完成一次制冷循環(huán)。在循環(huán)中，壓縮機要消耗一定的功，才能將低溫物體放出的熱量轉(zhuǎn)移到高溫的環(huán)境介質(zhì)中去，以達到制冷的目的。 二、 制冷壓縮機 壓縮機是蒸氣壓縮式制冷裝置中的一個重要部分，它是推動制冷 劑在制冷系統(tǒng)中不斷循環(huán)的動力，起著壓縮和輸送制冷劑蒸氣的作用，因此制冷壓縮機常稱為蒸氣壓縮式制冷裝置的主機。 根據(jù)制冷壓縮機的工作原理不同，可分為容積型和速度型兩大類。容積型主要有活塞式壓縮機和螺桿式壓縮機，它們是通過活塞（或螺桿）在氣缸中運動所形成的可變工作容積來完成制冷劑蒸氣的壓縮和輸送的。速度型壓縮機是指透平式壓縮機，也稱離心式壓縮機，它是用高速旋轉(zhuǎn)的葉輪使制冷劑蒸氣產(chǎn)生壓力，同時獲得動能，然后再通過擴壓器、蝸殼 使蒸氣的動能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ埽瑥亩瓿蓧嚎s和輸送制冷工質(zhì)的任務(wù)。 活塞式制冷壓縮機發(fā)展較早，技 術(shù)也較成熟，應(yīng)用最廣。但是由于壓縮機的活塞作往復(fù)運動所引起的慣性力和振動較大，使其提高轉(zhuǎn)速和增大氣缸直徑與活塞行程都受到限制，因此適用于中、小型制冷裝置；離心式制冷壓縮機具有結(jié)構(gòu)緊湊、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、振動小、噪音低等特點。由于其轉(zhuǎn)速高，工質(zhì)在葉輪中的流速很大，葉輪尺寸又受加工工藝的限制不能做得太小，因而一般輸汽量很大，適用于大型制冷裝置；螺桿式制冷壓縮機與活塞式制冷壓縮機相比，由于用螺桿的回轉(zhuǎn)運動代替了活塞的往復(fù)運動，因此其結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕和振動小。近年來螺桿式制冷壓縮機發(fā)展較快，主要應(yīng)用于大、中型制冷裝 置，并有向小型制冷裝置發(fā)展的趨勢。但是，螺桿式制冷壓縮機的系統(tǒng)需要配備效率較高的油分離器，運轉(zhuǎn)時噪音也較大，變工況時的適應(yīng)性較差，而且螺桿精度要求較高，加工也比較困難，這些都是影響它被廣泛采用的重要因素。 車輛制冷裝置的容量均屬中、小型范圍，所以幾乎都是采用活塞式制冷壓縮機。我國部分軌道車輛的空調(diào)裝置還采用了小型螺桿式制冷壓縮機及渦旋式制冷壓縮機。在此主要討論活塞式制冷壓縮機的熱力工作過程，介紹活塞式制冷壓縮機的結(jié)構(gòu)。此外，對螺桿式壓縮機及渦旋式壓縮機的工作原理 和結(jié)構(gòu)等也作一簡單介紹。 （一）活塞式制冷壓縮 機 工作過程 從熱力學(xué)觀點來評價一臺壓縮機的完善程度主要有兩個指標(biāo)：壓縮機氣缸的利用程度和功率的消耗大小。 壓縮機的理論工作過程是由等壓吸氣、絕熱壓縮和等壓排氣過程組成的。但由于氣缸存在余隙容積，壓縮后的氣體不能排盡，因此實際上要比理論工作過程多增加一個膨脹過程，即活塞由上死點回程時，余隙內(nèi)剩余氣體開始膨脹，直至壓力低于吸入氣體的壓力。所以壓縮機實際工作過程與理論工作過程存在很大的差異，主要是： ① 實際上壓縮機有余隙容積。 ② 吸、排氣過程中存在流動阻力損失。 ③ 制冷劑氣體與氣缸等機件接觸處有熱交換。 ④ 吸、排氣閥和活塞環(huán)等處還有漏泄損失，以及在工作時運動機構(gòu)的摩擦面要消耗摩擦功等。由于這些因素的影響，使得壓縮機實際工作過程的輸氣量要小于理論過程，而功率消耗則大于理論過程。 活塞式制冷壓縮機的結(jié)構(gòu) 活塞式制冷壓縮機的結(jié)構(gòu)式樣有多種，按壓縮機與電動機的組合方式的不同可分為開啟式、半封閉式和全封閉式三種。 1）開啟式是壓縮機和電動機分開，壓縮機的曲軸有一端伸出機體，并通過聯(lián) 軸器與電機相連。 2）半封閉式壓縮機是壓縮機與電機共同組裝在一個可拆的密 封機殼內(nèi)，壓縮機的曲軸和電機的轉(zhuǎn)子軸是一根整體軸，壓縮機沒有伸 出機體之外的轉(zhuǎn)動部件。 3）全封閉式壓縮機是將壓縮機與電機共同組裝在一個封閉的機殼內(nèi)，機殼的接縫用焊接的方法焊式。 上海地鐵一號線車輛的空調(diào)采用的就是全封閉壓縮機，全封閉壓縮機具有足夠的可靠性和壽命，一般不需維修，若有損壞則采取整個更換的方法。 （二）螺桿式制冷壓縮機 螺桿式壓縮機又分為雙螺桿和單螺桿壓縮機。通常為簡化起見，也稱雙螺桿壓縮機為螺桿式壓縮機。單螺桿壓縮機，又稱蝸桿壓縮機，它由一根螺桿和兩個星輪組成。它在很多方面與雙螺桿壓縮機類似，而且具有更加理想的力平衡性，故在國內(nèi)外得到了較快的發(fā)展，不過目前 在制冷方面使用還不廣泛。 工作特點 螺桿式制冷壓縮機作為回轉(zhuǎn)式制冷壓縮機的一種，同時具有活塞式和速度式兩者的特點。 1）與往復(fù)活塞式制冷壓縮機相比，具有轉(zhuǎn)速高，重量輕，體積小，占地面積小以及排氣脈動低等一系列優(yōu)點。 2）螺桿式制冷壓縮機沒有往復(fù)質(zhì)量慣性力，動力平衡性能好，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，機座振動小，基礎(chǔ)可作得較小。 3）螺桿式制冷壓縮機結(jié)構(gòu)簡單，機件數(shù)量少，沒有象氣閥、 活塞環(huán)等易損件，它的主要摩擦件如轉(zhuǎn)子、軸承等，強度和耐磨程度都比較高，而且潤滑條件良好，因而機加工量少，材料消耗低，運行周期長，使用比較可靠， 維修簡單，有利于實現(xiàn)操縱自動化。 4）與速度式壓縮機相比，螺桿式壓縮機具有強制輸氣的特點，即排氣量幾乎不受排氣壓力的影響，在小排氣量時不發(fā)生喘振現(xiàn)象，在寬廣的工況范圍內(nèi)，仍可保持較高的效率。 5）采用了滑閥調(diào)節(jié)，可實現(xiàn)能量元級調(diào)節(jié)。 6）螺桿壓縮機對進液不敏感，可以采用噴油冷卻，故在相同的壓力比下，排溫比活塞式低得多，因此單級壓力比高。 7）沒有余隙容積，因而容積效率高。 螺桿式制冷壓縮機尚存在以下缺陷： 1）制冷劑氣體周期性地高速通過吸、排氣孔口，通過縫隙的泄漏等原因，使壓縮機