《城市軌道交通車輛空調(diào)》 課件 項目4 制冷裝置主要部件

制冷壓縮機城軌車輛空調(diào)制冷壓縮機的類型4.1.1活塞式制冷壓縮機4.1.2渦旋式制冷壓縮機4.1.3CONTENTS目錄螺桿式制冷壓縮機4.1.4制冷壓縮機的類型4.1.14.1.1制冷壓縮機的類型制冷壓縮機按工作原理不同可分為容積型和速度型兩大類。容積型壓縮機是通過改變工作容積來完成氣體的壓縮和輸送的。容積型壓縮機主要有活塞式、螺桿式和渦旋式壓縮機。制冷壓縮機按標準工況下制冷量的大小分為小型、中型和大型三種類型。4.1.1制冷壓縮機的類型速度型壓縮機是使氣體在高速轉(zhuǎn)動的葉輪中提高速度，而后通過導(dǎo)向器使氣體的動能轉(zhuǎn)化為壓力能，進而來完成氣體的壓縮和輸送任務(wù)。目前常采用的速度型壓縮機是離心式壓縮機。標準工況制冷量小于58kW為小型標準工況制冷量在58～580kW范圍內(nèi)為中型標準工況制冷量大于580kW為大型。4.1.1制冷壓縮機的類型目前國內(nèi)城軌車輛空調(diào)裝置主要采用螺桿式壓縮機和渦旋式壓縮機，均為全封閉式?；钊綁嚎s機因為其體積大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，振動差等缺點，已基本退出城軌車輛空調(diào)市場?；钊街评鋲嚎s機鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院4.1.21.活塞式制冷壓縮機基本結(jié)構(gòu)4.1.2活塞式制冷壓縮機活塞式制冷壓縮機基本結(jié)構(gòu)活塞式制冷壓縮機的結(jié)構(gòu)形式看很多種，但其基本組成不外乎以下幾部分：由機體和各種蓋板組成的機體組件；由氣缸、活塞和吸、排氣閥片等構(gòu)成容積可變的工作空間；由曲軸、連桿等構(gòu)成的傳動機構(gòu)；由油泵、軸封等構(gòu)成的潤滑和密封設(shè)施。4.1.2活塞式制冷壓縮機4.1.2活塞式制冷壓縮機壓縮機的工作是靠壓縮機電機輸入功率后，電機的軸帶動壓縮機的曲軸轉(zhuǎn)動，曲軸通過連桿帶動活塞在氣缸中作往復(fù)運動，同時氣缸頂部的吸排氣閥片配合活塞運動開啟或關(guān)閉，從而使壓縮機完成對制冷劑蒸氣的壓縮和輸送作。曲軸每旋轉(zhuǎn)一周，活塞就作一次往復(fù)運動，壓縮機就完成一次工作循環(huán)。4.1.2活塞式制冷壓縮機下面以JH514YZ型壓縮機為例介紹其結(jié)構(gòu)。JH514YZ型壓縮機為全封閉式壓縮機，它被廣泛使用在KLD-29型單元式空調(diào)機組中。其主要技術(shù)參數(shù)為2.典型結(jié)構(gòu)氣缸直徑44.45mm活塞行程24mm氣缸數(shù)3個轉(zhuǎn)速2880r/min制冷劑R22制冷量12.7kW(空調(diào)工況)電動機功率3.75kW4.1.2活塞式制冷壓縮機圖4.4JH514YZ壓縮機結(jié)構(gòu)圖11一曲軸箱；12一下彈簧；13一下軸承；14一支承架；15一活塞連桿；16一氣缸蓋；17一高壓室；18一橫彈簧；19一上殼體；20一排氣管。1一電動機殼；2一吊具；3--端子箱，4一上彈簧；5一定子線圈；6一轉(zhuǎn)子；7一吸氣管；8排氣消音器；9一下殼體；10一曲軸；4.1.2活塞式制冷壓縮機JH514YZ型壓縮機為全封閉式壓縮機，它被廣泛使用在KLD-29型單元式空調(diào)機組中。壓縮機工作時，低壓氟里昂蒸氣經(jīng)吸氣管進入機殼內(nèi)，并充滿整個機殼，使電機獲得較好的冷卻。然后經(jīng)電機定子內(nèi)側(cè)機體上的吸氣通道進入機體內(nèi)腔。當(dāng)活塞由上死點向下運動時，低壓蒸氣經(jīng)閥板上的吸氣孔頂開吸氣閥進入氣缸。壓縮后高溫高壓蒸氣頂開排氣閥排入高壓室，再經(jīng)氣缸蓋上與排氣消音器的連接管排入排氣消音器，然后通過排氣消音器上的排氣管排出壓縮機。排氣消音器不僅起消音作用，而且使高壓氣體壓力均勻穩(wěn)定。渦旋式制冷壓縮機鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院4.1.34.1.3渦旋式制冷壓縮機渦旋式壓縮機是回轉(zhuǎn)式壓縮機的一種。它發(fā)明于1905年，但直到80年代初才在日本首次應(yīng)用到制冷及空調(diào)領(lǐng)域中。原先主要應(yīng)用在汽車空調(diào)及2.2～4.4kW的家用熱泵型空調(diào)器中，現(xiàn)城軌車輛空調(diào)大量采用該結(jié)構(gòu)。下圖為鄭州地鐵一號線采用的ZRH78KTE-TFD-650型臥式渦旋式壓縮機。4.1.3渦旋式制冷壓縮機11一電動機；12—油；13--曲軸；14—軸承；15—密封；16一軸承；17一背壓腔；18一十字滑環(huán)；19--排氣管；20—吸氣腔。1一吸氣管；2一排氣口；3—密封外殼，4一排氣腔；5一固定渦旋盤；6一排氣通道；7一旋轉(zhuǎn)渦旋盤；8一背壓腔；9一電動機腔；10一支架；4.1.3渦旋式制冷壓縮機渦旋式制冷壓縮機基本結(jié)構(gòu)主要由兩個渦旋盤相錯180o對置而成，其中一個是固定渦旋盤，而另一個是旋轉(zhuǎn)渦旋盤，它們在幾條直線(在橫截面上則是幾個點)上接觸并形成一系列月牙形容積。1.渦旋式制冷壓縮機的工作原理4.1.3渦旋式制冷壓縮機圖4.12渦旋式制冷壓縮機工作原理工作過程：吸氣口設(shè)在固定渦旋盤的外側(cè)面，由于曲柄的轉(zhuǎn)動(順時針)，氣體由邊緣吸入，并被封閉在月牙形容積內(nèi)，隨著接觸線沿渦旋面向中心推進，月牙形容積逐漸縮小而壓縮氣體。而高壓氣體則通過固定渦旋盤上的軸向中心孔排出。螺桿式制冷壓縮機鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院4.1.44.1.4螺桿式制冷壓縮機螺桿式制冷壓縮機是一種容積型回轉(zhuǎn)壓縮機。它是由一對互相嚙合的螺桿轉(zhuǎn)子的旋來實現(xiàn)對制冷劑蒸氣的壓縮和輸送的。螺桿式制冷壓縮機的制冷量介于活塞式和離心式之間。下圖為南京地鐵二號線采用的VSK4161-25Y型全封閉螺桿式壓縮機。4.1.4螺桿式制冷壓縮機1.螺桿式制冷壓縮機的基本結(jié)構(gòu)圖4.16所示的全封閉式的螺桿式制冷壓縮機的結(jié)構(gòu)。它主要由壓縮機的機體、陽轉(zhuǎn)子、陰轉(zhuǎn)子及電機等組成。兩個互相嚙合的轉(zhuǎn)子平行地安裝在機體內(nèi)，彼此反向旋轉(zhuǎn)。一般主動轉(zhuǎn)子的端面齒形是凸齒，稱為陽轉(zhuǎn)子或陽螺桿；從動轉(zhuǎn)子的端面齒形是凹齒，稱為陰轉(zhuǎn)子或陰螺桿。陽轉(zhuǎn)子與陰轉(zhuǎn)子的齒數(shù)比一般取4：6，以使兩個轉(zhuǎn)子的剛度大致相等。4.1.4螺桿式制冷壓縮機2.雙螺桿式制冷壓縮機的工作原理螺桿式(即雙螺桿)制冷壓縮機具有一對互相嚙合、相反旋向的螺旋形齒的轉(zhuǎn)子。其齒面凸起的轉(zhuǎn)子稱為陽轉(zhuǎn)子，齒面凹下的轉(zhuǎn)子稱為陰轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子的齒相當(dāng)于活塞，轉(zhuǎn)子的齒槽、機體的內(nèi)壁面和兩端端蓋等共同構(gòu)成的工作容積，相當(dāng)于氣缸。機體的兩端設(shè)有成對角線布置的吸、排氣孔口。隨著轉(zhuǎn)子在機體內(nèi)的旋轉(zhuǎn)運動，使工作容積由于齒的侵入或脫開而不斷發(fā)生變化，從而周期性地改變轉(zhuǎn)子每對齒槽間的容積，來達到吸氣、壓縮和排氣的目的。換熱器城軌車輛空調(diào)冷凝器4.2.1蒸發(fā)器4.2.2CONTENTS目錄冷凝器4.2.1

HEATEXCHANGER換熱器是將兩種或兩種以上溫度的流體進行熱量傳遞的設(shè)備，冷凝器和蒸發(fā)器是制冷裝置的重要換熱設(shè)備，它們的結(jié)構(gòu)類型雖然很多，但基本傳熱方式大都是冷熱兩種流體被金屬壁面隔開而進行相互傳熱的，屬于表面式換熱設(shè)備。而換熱器的結(jié)構(gòu)對傳熱系數(shù)的影響已無法改變，污垢對傳熱系數(shù)的影響也只能靠勤清理而改善，因此，提高換熱器的換熱系數(shù)主要是如何提高換熱器兩側(cè)流體的換熱系數(shù)。如果制冷機的設(shè)備、工作條件已經(jīng)確定，提高換熱器工作效率的主要途徑是提高傳熱系數(shù)K。冷凝器是一個制冷劑向系統(tǒng)外放熱的換熱器。在制冷系統(tǒng)中，自壓縮機經(jīng)油分離器來的制冷劑蒸氣進入冷凝器后，向冷卻介質(zhì)(水或空氣)放熱，其狀態(tài)由過熱蒸氣變成飽和液體過冷液體或制冷劑在冷凝器中放出的熱量包括兩部分：通過蒸發(fā)器從被冷卻物體吸取的熱量；在壓縮機中被壓縮時，外界機械功轉(zhuǎn)化的熱量。4.2.1冷凝器冷凝器/CONDENSER按其冷卻介質(zhì)和冷卻方式，可以分為水冷式冷凝器蒸發(fā)式冷凝器空氣冷卻式（或稱風(fēng)冷式）冷凝器三種類型。用水作為冷卻介質(zhì)，使高溫、高壓的氣態(tài)制冷劑冷凝的設(shè)備，稱為水冷式冷凝器。用水和空氣作為冷卻介質(zhì)，主要是靠水的蒸發(fā)把熱量帶走。蒸發(fā)式冷凝器特別適用于缺水的地區(qū)，尤其是當(dāng)氣候較干燥時，應(yīng)用效果更好。蒸發(fā)式冷凝器的主要缺點是管外易結(jié)水垢、易腐蝕，且維修困難。4.2.1冷凝器空氣冷卻式冷凝器又稱為風(fēng)冷式冷凝器。在這種冷凝器中，制冷劑冷卻凝結(jié)放出的熱量被空氣帶走?？諝饫鋮s式冷凝器多為蛇管式，制冷劑蒸氣在管內(nèi)冷凝，空氣在管外流動。根據(jù)空氣運動的方式，又分為自然對流式和強迫對流式兩種形式。4.2.1冷凝器強迫對流空氣冷卻式冷凝器broadcastingequipment1-液體集管2-蒸氣集管3-肋片管組4-風(fēng)機的擴散器4.2.1冷凝器其過程一般可分為以下3個過程01過熱蒸氣冷卻成為干飽和蒸氣。02干飽和蒸氣冷卻為飽和液體。03飽和液體進一步被冷卻為過冷液體。蒸發(fā)器鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院4.2.2

4.2.2蒸發(fā)器EVAPORATOR蒸發(fā)器是制冷系統(tǒng)中的一種吸熱設(shè)備。在蒸發(fā)器中，制冷劑液體在較低的溫度下沸騰，轉(zhuǎn)變?yōu)檎魵?，利用制冷劑的蒸發(fā)潛熱，吸收被冷卻介質(zhì)的熱量而使被冷卻介質(zhì)的溫度降低，達到制冷的目的。因此，蒸發(fā)器是制冷系統(tǒng)中制取和輸出冷量的設(shè)備。蒸發(fā)器車輛制冷系統(tǒng)中，采用的蒸發(fā)器均為直接蒸發(fā)式空氣冷卻器。自節(jié)流裝置過來的氣液混合狀態(tài)（液體占80％以上）制冷劑進入蒸發(fā)器，低溫低壓的制冷劑液體在蒸發(fā)器中不斷吸收被冷卻介質(zhì)的熱量而汽化成低溫低壓氣體。DIRECTEVAPORATIVEAIRCOOLER.該過程習(xí)慣上被叫做蒸發(fā)過程，實際上是沸騰過程。4.2.2蒸發(fā)器4.2.2蒸發(fā)器一般可分為以下2個過程1濕蒸氣汽化成干飽和蒸氣2干飽和蒸氣進一步過熱成過熱蒸氣節(jié)流機構(gòu)城軌車輛空調(diào)熱力膨脹閥4.3.1毛細管節(jié)流裝置4.3.2CONTENTS目錄熱力膨脹閥4.3.1

4.3.1熱力膨脹閥是一種能自動調(diào)節(jié)供液量的節(jié)流降壓機構(gòu)它是利用蒸發(fā)器出口處制冷劑蒸氣的過熱度來調(diào)節(jié)制冷劑流量的。在分裝式客車空調(diào)制冷裝置制冷系統(tǒng)中，均采用熱力膨脹閥作為節(jié)流裝置。熱力膨脹閥按平衡方式的不同，可分為內(nèi)平衡式和外平衡式兩種。熱力膨脹閥4.3.1熱力膨脹閥熱力膨脹閥結(jié)構(gòu)及原理圖(a)結(jié)構(gòu)圖(b)工作圖(c)受力圖1-毛細管2-閥體3-閥座4-閥芯5-彈簧6-調(diào)整桿7-感溫包8-膜片9-推桿4.3.1熱力膨脹閥熱力膨脹閥的工作原理是建立在力平衡的基礎(chǔ)上工作時，感溫包內(nèi)工質(zhì)感受制冷劑離開蒸發(fā)器時的溫度，與該溫度相對應(yīng)的感溫系統(tǒng)中蒸氣的飽和壓力經(jīng)毛細管傳至膜片上方，使膜片受一向下的推力。經(jīng)過閥孔節(jié)流后制冷劑的壓力，通過傳動桿與閥體間的空隙傳遞到膜片下方膜片下方承受兩個向上的力一個是另一個是閥針下面彈簧的彈力，通過傳動桿作用在膜片下方。膜片在這三個力作用下保持平衡，即4.3.1熱力膨脹閥當(dāng)蒸發(fā)器的供液量相對于蒸發(fā)器的熱負荷來說顯得較少時，蒸發(fā)器出口處制冷劑蒸氣的過熱度增大，因而使感溫包中蒸氣溫度升高，壓力增大。由于，使膜片向下彎曲，并通過傳動桿壓縮閥針下面的彈簧使閥針下移，閥孔開大，供液量增加；反之，當(dāng)供液量較多時，蒸發(fā)器出口處制冷劑蒸氣過熱度減小，感溫系統(tǒng)中的壓力降低，，使膜片向上彎曲，閥針上移，將閥孔關(guān)小，供液量隨之減少。4.3.1熱力膨脹閥外平衡式熱力膨脹閥的結(jié)構(gòu)與內(nèi)平衡式熱力膨脹閥基本相同，如圖所示外平衡式熱力膨脹閥結(jié)構(gòu)1-閥桿螺母2-彈簧3-調(diào)節(jié)桿4-閥桿

5-閥體6-外平衡接頭7-感溫包Externalbalancethermalexpansionvalvestructure4.3.1熱力膨脹閥THERMOSTATICEXPANSIONVALVE不同之處是前者的膜片下方不與供人蒸發(fā)器的制冷劑相通，而是設(shè)有一個空腔，用一根平衡管與蒸發(fā)器出口連通。它的膜片下方不再承受蒸發(fā)器進口處制冷劑壓力，而是蒸發(fā)器出口處制冷劑的壓力。當(dāng)蒸發(fā)器冷卻盤管較長，阻力