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第二章 制冷剂与载冷剂
第一节 制冷剂
制冷剂：在制冷循环中工作的物质 。
一、作为制冷剂应符合的基本要求
1.热力学性质方面
(1) 工作温度范围内有合适的压力。
?蒸发压力 ≧ 大气压力
?冷凝压力不要过高
为什么？
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A：因为当蒸发器中制冷剂的压力低于大气压力
时，外部的空气就有可能从密封不严处进入制
冷系统，降低制冷效率。
B：因为这样可以降低制冷设备承受的压力，减
少制冷剂向外泄漏的可能性。
(2) 单位容积制冷量 qv较大。
为什么？
因为在 Q0一定时，单位容积制冷量越大，所需的
压缩机尺寸越小。
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(3)绝热指数要小
为什么？
等熵压缩终了温度 t2不能太高，以免润滑条件
恶化或制冷剂自身在高温下分解。
(4)临界温度要高，凝固温度要低。
为什么？
临界温度高，便于用常温水或空气进行冷凝液
化，凝固温度低，可以工作在较低的蒸发温度
下。
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2.物理与化学性质方面
(1) 粘度、密度尽量小。以减少流动阻力。
(2) 导热系数大，可提高蒸发器与冷凝器的传热系
数，减少两者的传热面积。
(3)化学稳定性。制冷剂应不燃烧、不爆炸、高温下不
分解，对金属和其他材料不产生腐蚀作用。
3.其它
(1)原料来源充足，制造工艺简单，价格便宜。
(2)对大气环境无破坏作用。
(3)无毒。
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二,制冷剂分类与命名
制冷剂按其化学组成主要有五类
无机化合物
氟里昂
饱和碳氢化合物
非饱和碳氢化合物及其卤素衍生物
共沸溶液
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字母, R‖和它后面的一组数字或字母
表示制冷剂 根据制冷剂分子组成按一定规则编写
1.无机化合物
?简写符号规定为 R7( )( )
括号中填入的数字是该无机物分子量的整数部分。
编写规则
制冷剂的简写符号
例：氨 ----R717 二氧化碳 ---R744
水 ----R718 二氧化硫 ---R764
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2.氟里昂
含义：主要指甲烷和乙烷的卤素衍生物，
即甲烷、乙烷中的 H原子部分或全部被卤素
(F,CL,Br)取代后的产物。
?符号规定为 R(m-1)(n+1)(x)B(z)
数值为零时省去写 (注意 )，同分异构体则在其最后
加小写英文字母以示区别。
设氟里昂的通式为 CmHnFxCLyBrz
n+x+y+z=2m+2
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化合物名称 分子式 m,n,x,y,z值 符号
一氟三氯甲烷 CFCl3 m=1,n=0,x=1,y=3 R11
二氟二氯甲烷 CF2Cl2 m=1,n=0,x=2,y=2 R12
二氟一氯甲烷 CHF2Cl m=1,n=1,x=2,y=1 R22
三氟二氯乙烷 C2HF3Cl2 m=2,n=1,x=3,y=2 R123
四氟乙烷 C2H2F4 m=2,n=2,x=4,y=0 R134a
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3.烷烃 (饱和碳氢化合物 )
如甲烷、乙烷
符合规定同氟里昂。
例：
化合物名称 分子式 m,n,x,y,z值 符号
甲烷 CH4 m=1,n=4,x=0,y=0 R50
乙烷 C2H6 m=2,n=6,x=0,y=0 R170
丙烷 C3H8 m=3,n=8,x=0,y=0 R290
正丁烷和异丁烷例外，用 R600和 R600a表示,
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4.非饱和碳氢化合物及其卤素衍生物
如：乙烯、丙烯等
符号,R1+同氟里昂
例：乙烯 C2H4----R1150
丙烯 C3H6----R1270
5.共沸溶液
?简写符号为 R5( )( )
括号中的数字为该工质命名的先后顺序号，从 00开始
含义：由两种或两种以上单一制冷剂组成的
混合物，它在某一压力下沸腾时，具有恒定
沸点且组分不变。
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几种共沸制冷剂的组成和沸点
代号 组分 质量成分 分子
量
沸点
(℃ )
共沸
温度
各组分的
沸点 (℃ )
R500 R12/152a 73.8/26.2 99.3 -33.5 0 -29.8/-25
R501 R22/12 84.5/15.5 93.1 -41.5 -41 -40.8/-29.8
R502 R22/115 48.8/51.2 111.6 -45.4 19 -40.8/-38
R503 R23/13 40.1/59.9 87.6 -88.0 88 -82.2/-81.5
R504 R32/115 48.2/51.8 79.2 -59.2 17 -51.2/-38
R505 R12/31 78.0/22.0 103.5 -30 115 -29.8/-9.8
R506 R31/114 55.1/44.9 93.7 -12.5 18 -9.8/3.5
R507 R125/143a 50.0/50.0 98.9 -46.7 － -48.8/-47.7
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三、制冷剂的物理化学性质
1.与水的溶解性
―冰堵现象,
?当制冷剂与水的溶解性较差时，且温度降到
0℃ 以下时，水结成冰而堵塞节流阀或毛细管的
通道形成, 冰堵,,致使制冷机不能正常工作。
?特点：反复发生。
?措施：系统内设置干燥器。位置？
2.泄漏性 (检漏 )
氨有强烈臭气，靠嗅觉易判是否泄漏 ;易溶于
水且呈碱性,用酚酞试剂和试纸检漏
氟利昂无色无臭,肥皂水、卤素喷灯 和 电子检
漏仪 检漏
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3.与润滑油的溶解性
根据制冷剂在润滑油中的可溶性，可分为 有限溶于润滑油
和无限溶于润滑油 两种。
无限溶于润滑油的制冷剂,
优点：润滑油随制冷剂一起渗透到压缩机的各个部件，压
缩机润滑良好，并不会在冷凝器、蒸发器的表面上形成油
膜而影响传热。
缺点：蒸发温度升高，制冷量减少，蒸发器液面不稳定。
有限溶于润滑油的制冷剂,
分层 (一层为少油层，一层为多油层 )，需设置油分离器，
并定期放油。
注意, 1.随着温度的不同，无限溶解可以转变为有限溶
解。 2.随着润滑油的品种不同，制冷剂与润滑油的溶解
性也会发生变化。
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表 1–10 水分在一些制冷剂中的溶解度（ 25℃ ）
制冷剂
代 号
溶解度
(质量 %)
制冷剂
代 号
溶解度
(质量 %)
制冷剂
代 号
溶解度
(质量 %)
R11 0.0098 R124 0.07 R290 na
R12 0.01 R125 0.07 R500 0.05
R22 0.13 R134a 0.11 R502 0.06
R23 0.15 R142b 0.05 R600a na
R32 0.12 R143a 0.08
R123 0.08 R152a 0.17
注,na表示没有找到可用的数据。
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氟里昂溶油的临界曲线
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氟里昂溶油的临界曲线：
1、临界曲线以上，制冷剂可以无限溶于润滑油，曲线下
面所包括的区域为有限溶解区。例如，图中 A点含油浓度
为 20％，润滑油完全溶解在制冷剂中；含油浓度不变，温
度降低，如图中 B点，对氟里昂 114和 12来说，仍处于完全
溶解状态，而对于氟里昂 22来说，则处于有限溶解状态，
制冷剂与润滑油分为两层，少油层为状态 B′,多油层为
状态 B″ ；温度下降，如如图中 C点，氟里昂 12也将转变为
有限溶解，一部分为状态 C ′,另一部分几乎是纯润滑
油。由于氟里昂 12在低温 -40℃ 条件下，仍呈完全溶解状
态，因此一般认为氟里昂 12在低温下也能和润精油很好的
溶合在一起。
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R22溶油的临界曲线：
从图中可看出，氟里昂 22较易溶于环烃族润滑油中，
其临界温度低于石蜡族润滑油。
1,2一环烃族
润滑油；
3--环烃 -石蜡
润滑油；
4--石蜡族润滑
油
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沸点 -33.4℃,凝固点 -77.7℃ ；
氨蒸气无色，具有强烈的刺激性臭味；
对人体有危害；
以任意比与水互溶；
但在矿物润滑油中的溶解度很小，
氨液比重比矿物润滑油小，油沉积下部需定期放出。
4.常用制冷剂性质
1)
氨
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2)氟利昂
(1) R12（二氟二氯甲烷 CF2Cl2）
沸点 -29.8℃,凝固点 -158℃ 。
无色，有较弱芳香味，毒性小，不燃不爆，安全。
系统里应严格限制含水量，一般规定不得超过 0.001%
常用温度范围内能与矿物性润滑油以任意比互溶
不腐蚀一般金属但能腐蚀镁及含镁量超过 2%铝镁合金。
(2) R134a（四氟乙烷 CH2FCF3）
毒性非常低，不可燃，安全。
与矿物润滑油不相溶，
化学稳定性很好，溶水性比 R12强得多，对系统干燥
和清洁性要求更高,用与 R12不同的干燥剂 。
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(3) R11（一氟三氯甲烷 CFCl3）
沸点 23.8℃,凝固点 -111℃ 。
毒性比 R12更小，安全。
水在 R11中的溶解能力与 R12相接近。
对金属及矿物润滑油的作用关系也与 R12大致相似。
(4) R22（二氟一氯甲烷 CHF2Cl）
沸点 -40.8℃,凝固点 -160℃ 。
毒性比 R12略大，无色无味，不燃不爆，安全。
。
部分 与矿物润滑油互溶 。
溶水性稍大于 R12，系统内应装设干燥器。
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3)碳氢化合物
(1) R600a（异丁烷 C4H10）
(2) R290（丙烷 C3H8）
沸点和凝固点比 R600a低，容积制冷量比 R600a
大，其他制冷特性及安全特性均与 R600a相似。
沸点 -11.73℃,凝固点 -160℃ 。
毒性非常低，在空气中可燃，应注意防火防爆。
与矿物润滑油能很好互溶，
与水的溶解性很差。
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小结：高温、中温、低温制冷剂
根据制冷剂在一个标准大气压力下的沸点来分：
高温制冷剂, t>0℃
例,R11,R21,R113
应用：离心式冷水机组
中温制冷剂, -60℃≤t≤ 0℃
例,R717,R12,R22,R502
应用：一般冷水机组
低温制冷剂, t<-60℃
例,R13,R14
应用：复叠式制冷
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四、制冷剂的限制使用与替代
1.为简单定性判别制冷剂对臭氧层的破坏能力
CL-+O3→ CLO - +O2
CLO-+O→ CL - +O2
1)将氯氟烃类物质 (不含氢、含氯的氟里昂 )
代号中的 R改用字母 CFC
2)氢氯氟烃类物质 (含氢、含氯的氟里昂 )
代号中的 R改用字母 HCFC
例,CF2CL2→R12→CFC12
CFC11,CFC113,CFC114,CFC115
例,CHF2CL→R22→HCFC22
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3)氢氟烃类物质 (含氢、不含氯的氟里昂 )
代号中的 R改用字母 HFC
对大气臭氧层破坏程度从重到轻排列顺序是：
CFC>HCFC>HFC
2.替代物的选择
原则,HCFC作为过渡物质,HFC,HC作为最终
目标。
4)碳氢化合物代号中的 R改用字母 HC，数字编号
不变
例,C3H8→R290→HC290 C 4H10→R600a→HC600a
例,CHF3→R23→HFC23
HFC32,HFC134a
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ODP值：表示对大气臭氧层消耗的潜能值，以 R11为基准。
GWP值：表示具有全球变暖的潜能值，以 CO2为基准 。
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按照联合国环保组织于 1987年在加拿大蒙特利尔市签署
的, 关于消耗大气臭氧层物质的蒙特利尔议定书, 的规
定,CFC类物质对于空调制冷而言，主要有 CFCl2,CFCll，
发达国家已于 1996,1,1禁止使用；发展中国家将于
2010年禁止使用。按规定 HCFC类物质 (以 HCFC22为代表 )
属于过渡性物质,2030年禁用。目前，它们的替代物主
要有以下几种：
CFCll的替代物：
目前约克、特灵均有 HCFCl23离心式冷水机组产品。
该制冷剂的优点是：
①属高温低压制冷剂，热力性质与 CFCll相近；
②原使用的 CFCll冷水机组不做大的改动情况下，改用
HCFCl23比较容易，这点对全世界原使用 CFCll的近 10万
台离心式冷水机组的改造具有重要作用；
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③ 其 ODP值很小仅有 CFCll的 1／ 50,GWP值在目前广为使
用的制冷剂中，属最小的。因此，它对削减温室气体排放，
防止地球变暖具有重要的意义。
HCFCl23的缺点是：
① HCFCl23比 CFCll制冷机的制冷量低 8％ -15％，但近年
约克生产的 HCFCl23离心式冷水机组做了很大改进，其性
能与使用 CFCll的机组相比，已相差很少；
②对机组的密封性和对金属的腐蚀性比 CFC11高。
CFCl2的替代物
1)HFCl34a热力性质与 CFCl2很接近，两者可兼容，其充
注制冷剂量比 CFCl2少 20％左右。使用 HFCl34a工质，需
注意的主要问题是：
① GWP高，属, 京都议定书, 限制的温室气体；
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② 系统应采用专用干燥剂；
③系统洁净度要求高，否则会造成毛细管和节流孔堵塞；
④ HFCl34a排入大气分解后会形成酸雨。
(2)HC物质
主要是 R290和 R600a，国内海尔、容声等厂家均有使
用该制冷剂的电冰箱产品出售。这两种替代物质的主要
特点是：
① ODP=O,GWP二 O； ·
② 易取，价格低廉，只相当于 HFCl34a的 1／ 30~1／ 40：
③汽化潜热大，系统流量小，流动阻力低，系统充液量
只相当于 CFCl2的 1／ 2,HFCl34a的 40％；
④ HC和 CFCl2系统可兼容，不需多加处理
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使用 HC类工质的主要问题是：
①有可燃性、爆炸性，需加大安全措施,R290在空气中
的可燃极限 2%-10%,R600a为 1.4%-8.4％。
② R600a的单位容积制冷量较 CFCl2小 2／ 3，表明制取
同样冷量，压缩机的吸气容积要加大 2／ 3；而 R290的比
CFCl2大 2／ 3，表明制取同样冷量，压缩机吸气容积要
小 2／ 3左右。根据以上特点，一般倾向于采用 R290／
R600a(各 50％ )压缩机改动不大。
(3)混合制冷剂替代物
目前常用的有 HCFC22／ HFCl52a(使用这种工质的有万
宝、长岭等冰箱 ),R401A,R401B,后两者在美国、
东南亚已用在汽车空调和冷柜上，替代 CFCl2制冷剂。
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HCFC22的替代物
HCFC物质以 HCFC22为代表，它广泛应用于中央空调
及家用、商用空调产品中，是目前应用最广泛的一种制冷
剂。按蒙特利尔议定书规定属于过渡性物质,2030年禁用，
但随着大气 O3层破坏的加剧和地球温室效应增大 (HCFC22
的 GWP=1600)，世界上禁用 HCFC22的呼声很高，特别是欧
洲，很多国家都制定了在新的制冷空调设备上不允许使用
HCFC22的时间表 。 各国禁用的时间 是欧盟 2014年、瑞典
1998年、德国 2000年、奥地利 2002年、瑞士 2005年、意
大利 2008年。因此我们也必须注意 HCFC22的替代工质的
使用及其开发工作，目前应用较多的有：
① R717(NH3),R717是成熟的制冷剂，其 ODP,O,GWP,O，
热力性质优于 HCFC22,主要问题是有可燃性和毒性,对
人身体有害。欧洲、美国都修订了使用 NH3的安全规程，
允许采取必要的措施后，在空调中使用 R717。目前认为，
有关 NH3制冷机的技术问题已解决，因此很多专家认为；
目前推广 NH3制冷机的条件已成熟。
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② HFCl34a：有关内容前面已述，近 1--2年内 HCFC22的离心式冷水机
组将不会再生产。
③ R290：粘度比 HCFC22小，流动阻力小；潜热比 HCFC22大 1,84倍，
因此 同样系统其充注量要少 50％ —60％ ； 绝热指数 K小,因此排气温
度低；对使用 HCFC22的机组在不做大的变动情况下，可直接使用
R290。 R290的问题关键是 可燃性和爆炸性,欧洲一些国家认为,2kg
或 2kg以下的充注量可满足安全要求。
④ C02作为制冷剂是目前讲座的一个热门课题，很多文献都报导了这
方面的研究成果。 C02的 ODP=0,GWP=1，比任何 HFC和 HCFC物质都小。
C02作为制冷剂可回收原本要排人大气的废物，丝毫不增加向大气的
排放量，自然就谈不上对全球变暖的影响。化学稳定性好，不传播
火焰，安全无毒，蒸发潜热大，流动阻力小，传热性能好，易取并
价格低廉，堪称为理想的, 天然, 制冷剂。其 主要问题是临界点低,
一般由于其临界点低，用在制冷空调上常为 跨临界 过程的单级压缩
制冷系统,
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⑤ R407C(HFC32／ HFCl25／ HFCl34a--23％／ 25％／ 52％ )：
R407C系全 HFC混合物质，属杜邦专利产品，其性能与
HCFC22相近。由于 R407C中含有 HFCl34a工质．因此使用
R407C的制冷系统要求应和使用 HFCl34a的系统相同，如
使用润滑油、干燥剂及系统清洁度等。
⑥ R4lOa(HFC32／ HFCl25--50％／ 50％ ),R410a属英国
IAl公司专利产品，由于 R410a中无 HFCl34a存在，所以制
冷机组的润滑油、干燥剂等的要求与 HCFC22相同，因此其
总费用较低。
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第三章 制冷压缩机
作用：, 心脏,
从蒸发器吸气，提高压力温度后，向冷凝器排气。
第一节 活塞式制冷压缩机的基本构造和工作原理
活塞式制冷压缩机是应用曲柄连杆机构或其它方法，
把原动机的旋转运动转变为活塞在气缸内作往复运动而进
行压缩气体的。
一、活塞式制冷压缩机的工作过程
(一 )理想工作过程
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吸气过程,当活塞从最上端位置向下移动时，进气阀门自
动打开，低压蒸气便不断地由蒸发器经吸气管和吸气阀进
入气缸，直到活塞到达最下端位置为止。这一过程称为吸
气过程。
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术 压缩过程,当活塞处于最下端位置时，吸气过程结束，吸气阀关闭，气缸内
充满了由蒸发器吸入的低压蒸气。活塞在曲柄连杆机构的带动下开始向上移
动时，气缸的工作容积逐渐减小，密闭在气缸内的蒸气的压力和温度逐步升
高；当活塞移动到某一位置时，气缸内的蒸气压力升高到等于排气管的压力
时，排气阀门便自动打开，开始排气。制冷剂蒸气在气缸内，从进气时的低
压 p1升高到排气压力 p2的过程，称为压缩过程。
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术 排气过程,活塞继续向上运动，气缸内的蒸气压力不再升
高，而是不断地排出气缸，经过排气阀向排气管输送，直
到活塞运动到最高位置，排气过程结束。蒸气从气缸向排
气管输送的过程，称为排气过程。
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相关术语：
1.活塞的上止点和下止点,活塞在气缸内上下往复运动
时，最上端的位置称为上止点 (又称上死点 )，最下端的
位置称为下止点 (又称下死点 )。
2.活塞行程,上止点与下止点之间的距离称为活塞行程，
它也是活塞向上或向下运动一次所走的路程，通常用 L
表示。
3.气缸工作容积,上、下止点之间气缸工作室的容积。
用 Vg表示,
Vg=π D2L/4 m3
如果压缩机有个 z气缸，转数为 n(r/min)，则活塞式制
冷压缩机的理论排气量为：
smLn zD
nzV
V gh /
24060
32???
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(二 )活塞式制冷压缩机的实际工作过程
1、余隙容积,当活塞运动到上止点时，活塞顶与气阀座
之间的容积，第一道活塞环以上的环形空间以及气阀通
道 (与气缸一直相通的 )的三部分容积组成称为余隙容积。
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由于实际压缩机不可避免地存在有余隙容积，当活塞运动到上止
点时，缸内气体不可能全排出，而在余隙容积内存留有高压气体。
当活塞由上止点开始向下运动时，吸气阀在压差作用下不能打开，
吸气管内的低压蒸气不能进入气缸，而首先是残留在气缸内的高压
蒸气因容积增大而膨胀，压力下降，直至气缸内的气体压力下降到
稍低于吸气管内的压力时，吸气阀才自动开启，开始吸气过程。由
此可知，压缩机的实际工作过程是由 膨胀、吸气、压缩，排气四个
工作过程 组成的。
2、容积效率
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η ν 的大小反映了实际工作过程中存在的诸多因素对压缩
机输气量的影响，也表示了压缩机气缸工作容积的有效
利用程度，故也称为压缩机的容积效率。通常可用 容积
系数 λ v（余隙系数）、压力系数 λ p（节流系数）、温
度系数 λ t（预热系数）、泄漏系数 λ l（气密系数）的
乘积来表示。
1)容积系数 它反映了压缩机中余隙容积的存在对压缩机
输气量的影响。
由于余隙容积的存在，工作过程中出现了膨胀过程，
占据了一定的气缸工作容积，使部分活塞行程失去了吸气
作用，导致压缩机吸气量的减少，亦即压缩机的实际输气
量的减少。
活塞式制冷压缩机的实际输气量 Vr永远小于理论输气量
Vh(即活塞排量 )。两者之间的比值称为压缩机的输气系数，
用 η ν 表示 (η ν <1)，即
η ν = Vr / Vh
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2)压力系数 它反映了吸气压力损失对压缩机输气量的影
响。
在压缩机的吸气过程中，由于吸气阀开启时要克服气
阀弹簧力，以及气体流过气阀时，通道截面较小，流动速
度较高，故产生一定的流动阻力，使吸气过程中气缸内的
压力恒低于吸入管中的压力。要使气缸内的压力升高到，
则要损失一部分活塞行程，使压缩机的实际吸气量减少。
3)温度系数 它反映在吸气过程中，因气体的预热对输气
量的影响。
吸入气体在吸气过程中，不断地受到所接触的各种壁
面的加热，使吸入气体的温度升高，比容增大。从而使吸
入气体量减少。吸入气体与壁面的热交换是一个复杂的过
程，与制冷剂的种类，压力比、气缸尺寸、压缩机转速、
气缸冷却情况等因素有关。 λ t的数值通常用经验公式计
算。
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4)泄漏系数 它反映压缩机工作过程中由于泄漏所引起的
对输气量的影响。
压缩机的泄漏主要是由于活塞环与气缸壁面之间的不
密封，吸、排气阀关闭不及时或不严密，造成制冷蒸气从
高压侧泄漏到低压侧，从而引起输气量的下降。
二、活塞式制冷压缩机的基本构造
（一）开启式
制
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开启式压缩机的曲轴功率输入端伸出机体，它通过联轴器
或皮带轮和原动机相连接。它的特点是容易拆卸、维修，
但密封性较差，工质易泄漏，因此带有轴封装置。
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(1)活塞组 (piston group)
制
冷
技
术
活塞组是活塞、活塞销、活塞环等的总称。 活塞组在连杆
的带动下，在气缸内作往复运动，在气阀部件的配合下完
成吸入、压缩和输送气体的作用。 典型的筒形活塞组部件
图。它由活塞、气环、油环、活塞销、弹簧挡圈组成
1)活塞 (piston) 筒形活塞分顶部、环部和裙部三部分。
活塞上面封闭圆筒部分称为顶部,活塞上装活塞环及油环
的部位称环部。环部以下称裙部，裙部有活塞销座。
制
冷
技
术
2)活塞销 (piston pin)
活塞销用来连接活塞和连杆小头，连杆通过活塞销带动活
塞作往复运动。 活塞销结构简单，一般制成中空的圆柱体。
为了防止活塞销轴向位移而伸出活塞时擦伤气缸，销座孔
内可以采用软金属塞或采用弹簧挡圈。也有采用螺钉固定。
制
冷
技
术
3)活塞环 (piston ring) 活塞环有气环和油环两种。 气
环的作用是密封气缸的工作容积，防止压缩气体通过气缸
壁处间隙泄漏到曲轴箱。油环的作用是刮下附着于气缸壁
上多余的润滑油，并使壁面上油膜分部均匀。
制
冷
技
术
(2)连杆组 (connecting rod)
连杆的作用是将活塞与曲轴连接起来，将曲轴的旋转运动
变为活塞的往复运动。 连杆与曲轴相连的一端称连杆大头，
作旋转运动；另一端通过活塞销与活塞相连的部分，称为
连杆小头，作往复运动；大头与小头之间称为连杆体，作
往复与摆动的复合运动。
制
冷
技
术
(3)曲轴 (crankshaft)
曲轴是压缩机的重要部件之一，压缩机的全部功率都通
过曲轴输入。
制
冷
技
术
(4)轴封装置 (shaft sealing instrument)
轴封装置是开启式压缩机的重要部件之一。 它的作用是防
止曲轴箱内的制冷剂不致通过曲轴伸出端向外泄漏，或者
压缩机在真空下运行时，不致使外界空气通过曲轴伸出端
向曲轴箱内泄漏。
制
冷
技
术
(5)气阀组
它的正常工作才能保证压缩机实现吸气、压缩、排气、膨
胀四个工作过程。 气阀主要由阀座、阀片、弹簧和阀盖
(阀片的升高限制器 )组成。气阀的启闭是依靠阀片二侧的
压力差来实现的。
簧片阀的结构如图所示。吸、排气阀片均为簧片式分装于
阀板 1的下、上两侧。吸气阀呈舌形，它的一端用销钉固
定在阀板 1上，另一端可以自由运动，并伸入气缸端面相
应的凹槽中。凹槽的深度限制了阀片的升程，起到升高限
制器的作用。吸气通道为四个按菱形分布的小孔，被吸气
阀片所遮盖。
排气阀片呈弓形，两端用螺钉固定在阀板 l上，阀片上面
装有缓冲弹簧片，弹簧片上面还有一弓形盖板，作为排气
阀升高限制器。排气通道为四个按弧形分布的小孔，被排
气阀片所遮盖。 簧片阀阀片的形状很多。随阀座上气流
通道和阀片的固定位置而异。
制
冷
技
术
制
冷
技
术
(6)机体及缸套
机体是支承压缩机全部质量并保证各零部件之间有正确的
相对位置的部件。 机体包括 气缸体和曲轴箱 两个部分。安
装气缸套的部位称为气缸体，安装曲轴的部位称曲轴箱。
（ 7）制冷压缩机的输气量调节 (能量调节 )
压缩机制冷量的大小与运转情况有关。当外界条件或被冷
却对象的负荷发生变化时，为了既保持室 (库 )内所需要的
低温，又要实现经济运行，就必须根据外界条件的变化，
调节压缩机的产冷量，也就是调节压缩机的输气量，使其
和当时的外界负荷相适应。采用不同的调节方法，它所获
得的经济效果是不一样的。目前常用的调节方法有以下两
种。
压缩机的间歇运行、顶开吸气阀片调节输气量
顶开吸气阀片的调节机构有如下几种：
1)油缸 -拉杆顶开机构 2)油压直接顶开机构
3)电磁阀控制的能量调节机构 4)电磁式输气量调节
制
冷
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（二）半封闭式制冷压缩机
半封闭式制冷压缩机的机体和电动机的外壳铸成一体。电
动机的转子直接装在压缩机曲轴的悬臂部分，因而不需要
轴封和联轴器。它比开启式压缩机结构更为紧凑，密封性
能好，噪声低，比全封闭式压缩机易于拆卸和修理。
制
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（三）封闭式制冷压缩机
全封闭式制冷压缩机的特点，是将压缩机与电动机一起组
装在一个密闭的罩壳内，形成一个整体，从外表上看只有
压缩机进、排气管和电动机引线。
制
冷
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术
全封闭压缩机的外部罩壳由钢板冲压而成，分上下两部分，
装配完毕后 焊死 。它比半封闭压缩机更为紧凑，密封性更
好。电动机布置在上部，这样可避免电动机绕组浸泡在润
滑油中，且轴下端可作为油泵使用。电动机定子的外壳与
气缸体铸成一体，气缸呈 卧式 布置。
为了减震和消音，利用电动机室内空腔容积作为吸气消音
器，排气通道上装有稳压室。整个机芯安装在弹性减震器
上，以减少工作时的振动。
小结：
1、在各种类型的制冷压缩机中，活塞式压缩机是问世最早、至今还
广为应用的一种机型，这无疑是因为它具有一系列其它类型压缩机
所不及的优点：
1)能适应较广阔的压力范围和制冷量要求。
2)热效率较高，单位耗电量较少，特别是在偏离设计工况运行时更
为明显。
3)对材料要求低，多用普通钢铁材料，加工比较容易，造价也较低
廉。
制
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4)技术上较为成熟，生产使用上积累了丰富的经验。
5)装置系统比较简单。相比之下，螺杆式制冷系统中需要装设大容
量油分离器；离心式制冷机系统中要配置工艺要求高的增速齿轮箱、
复杂的润滑油系统和密封油系统等。
活塞式压缩机的上述优点使它在各种制冷用途，特别是在中小制冷
量范围内，成为制冷机中应用最广、生产批量最大的一种机型。但
是，与此同时，也要看到活塞式压缩机也有其不足之处：
1)因为是往复运动，转速不宜太高,
2)气缸工作腔有余隙容积
3)气缸工作腔必须设置吸、排气阀，使吸、排气过程产生阻力损失
4)结构复杂，零部件多
5)往复式压缩机不允许吸气带液
6)输气不连续。
一般倾向认为将活塞式制冷机的制冷量上限维持在 350～ 550kW以下
是较为合适的。
2、活塞式制冷压缩机的分类
制
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高温压缩机 － 10～ +10℃
中温压缩机 － 20～－ 10℃
低温压缩机 － 45～－ 20℃
2)按压缩机的转速分类
压缩机按其转速可分为低速、中速和高速三种。尽管单从转速出发
而不顾及压缩机的尺寸大小来衡量其高速性是不全面的，而且实际
上亦未曾定出明确的界限标准。可是，根据一般习惯认为，转速在
300r／ min以下的为低速,300～ 1000r／ min之间的为中速,1000r／
min以上的属于高速。
1)按压缩机工作的蒸发温度范围分类
对于单级制冷压缩机，在其运转的蒸发温度最低到－ 45℃ 的范围内，
可以按其工作的蒸发温度分为高温、中温和低温压缩机三种。但在
具体蒸发温度区域的划分上并不统一。下面列举其大致蒸发温度范
围：
制
冷
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第三节 回转式制冷压缩机
一、滚动转子式制冷压缩机
（一 )基本结构 具有一个圆筒形气缸，其上部
(或端盖上 )有吸、排气孔，排气
孔上装有排气阀，以防止排出的
气体倒流。
气缸中心是带偏心轮的主轴
(偏心轮轴，偏心距为 e)，偏心轮
轴上套装一个可以转动的套筒状
滚动活塞。主轴旋转时，滚动活
塞沿气缸内表面滚动，从而形成
一个月牙形工作腔，其位置随主
轴旋转而变动；
制
冷
技
术
制
冷
技
术
（二）工作过程
气体压力变化是依靠容积
变化来实现的，而容积的
变化又是通过压缩机的转
子在气缸里作 旋转运动 来
达到的。气缸上部的纵向
槽缝内装有滑板，靠弹簧
作用力，使其下端与滚动
活塞表面紧密接触，从而
将气缸工作腔分隔为两部
分
吸气腔：具有吸气孔口部分
压缩腔：具有排气孔口部分 (排气阀未打开）
排气腔,具有排气孔口部分，且压力大于冷凝器压力（排
气阀已打开）
制
冷
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术
（二）工作过程
位置 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ
吸气腔 吸
气
吸
气
吸气 吸气 吸气结束
排气腔 压
缩
压
缩
开始排气 排气结束 与吸气腔连
通
气体压力变化是依靠容积
变化来实现的，而容积的
变化又是通过压缩机的转
子在气缸里作旋转运动来
达到的。
制
冷
技
术
（三）特点
1）滚动活塞和滑板的两侧，可 同时进行 吸气与压缩 (或
排气 )过程。
2)由圆筒形气缸和作回转运动的滚动活塞相互配合而直
接进行 旋转压缩,因而它不需要将旋转运动转化为往复
运动的转换机构，所以滚动活塞式压缩机的零部件少，
特别是易损件少，结构简单，体积小，重量轻，同活塞
式压缩机比较，体积可减小 40％～ 50％，重量也可减轻
40％～ 50％。
3)仅滑片有较小的往复惯性力，旋转惯性力可完全平衡，
因此振动小,运转平稳 ；
4)没有吸气阀，吸气时间长，并且直接吸气，减小了吸
气有害过热，所以其 效率高 。 但 其加工及装配精度要求
高。
近年来，在电冰箱中使用小型滚动转子压缩机的越来越
多，而在空调器中有完全取代活塞式压缩机的趋势。
制
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二、涡旋式制冷压缩机
涡旋式压缩机是回转式压缩机的一种。它发明于 1905年，但直到 80年代初才
在日本首次应用到制冷及空调领域中。因此，目前还是一种较为新型的制冷
压缩机。
（一）基本结构及工作原理
制
冷
技
术 (a)表示正好吸入完了的位置,(b)示出了涡旋外围为吸入过程，中
间为压缩过程，中心处为排气过程,(c,d)示出了连续而同时进行
着吸入和压缩过程。在曲柄轴的每一转中，都形成一个新的吸气容
积，所以上述过程不断重复，依次完成。
主要由静涡盘和动涡
盘组成，两个涡旋盘
相错 180o对置而成。
气态制冷剂从 静涡盘
的外部 被吸入，在静
涡盘与动涡盘所形成
的空间中压缩，被压
缩后的高压气态制冷
剂，从 静涡盘中心 排
出。动涡盘绕偏心轴
进行公转，为了防止
动涡盘自转，设有防
自转环。
注意 4条接触线的
位置变化。
制
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技
术
（二）特点
从结构及工作原理看，小型涡旋式压缩机具有如下的特点：
1)效率高 涡旋压缩机吸气、压缩、排气 连续进行, 直接吸气,因而
吸入气体有害过热小；没有余隙容积中气体的膨胀过程，因而输气
系数高。同时，两相邻压缩腔中的压差小，气体泄漏少。另外，旋
转涡旋盘上所有接触线转动半径小，摩擦速度低，损失小，加之吸、
排气阀流动损失小，因而效率高。
2)力矩变化小、振动小、噪声低,涡旋压缩机压缩过程较慢，并可
同时进行两三个压缩过程，机器运转平稳，而且曲轴转动力矩变化
小；其次，气体基本连续流动，吸、排气压力脉动小。
3)结构简单，体积小，重量轻，运动零部件少；没有吸、排气阀，
易损件少，可靠性好,涡旋式压缩机同活塞式压缩机相比，体积小
40％，重量减轻 15％，效率高 10％，噪声低 5dB(A)。
但其制造需高精度的加工设备及精确的调心装配技术，这就限制了
它的制造及应用。
制
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三、螺杆式制冷压缩机
（一）基本结构及工作原理
螺杆式 (即双螺杆 )制冷压缩机具有一对互相啮合、相反旋
向的螺旋形齿的转子。其齿面凸起的转子称为阳转子，齿
面凹下的转子称为阴转子。
阳转子 4个齿，阴转子 6个
槽，一般阳转子与电动机
联接为主动转子，传递转
矩，同时、通过啮合关系
带动阴转子 (从动转子 )旋
转。
制
冷
技
术
制
冷
技
术
制
冷
技
术
转子的齿槽、机体的内壁面和两端端盖等共同构成的工作容积,机
体的两端设有成对角线布置的吸、排气孔口。随着转子在机体内的
旋转运动，阴、阳转子和机体之间形成的呈 "V"字型 的一对齿间容积
(基元容积 )的大小，随转子的旋转而变化，使工作容积由于齿的侵
入或脱开而不断发生变化，从而周期性地改变转子每对齿槽间的容
积，来达到吸气、压缩和排气的目的。
图 3-31表示了基元容积的工作过程：
吸气过程,阳转子带动阴转
子旋转至 A点位置，一个 v形
密封空间与吸气口相通，开
始吸气；随着转子的旋转,v
形密封空间的容积不断增大，
气体逐渐进入该空间。当转
于旋转至 B点位置时，此 v形
密封空间开始不与吸气口相
通，吸气过程结束；此时，
该空间容积达到最大。
制
冷
技
术 压缩过程,从 B点起，阴转子继续旋转，两个转于之间形成的密封啮合线向排气侧移动，此 v形密封空间的逐渐缩
小，空间中的气体被压缩。压缩过程一直进行到位置 C，
v形密封空间与排气口相通为止。
制
冷
技
术 排气过程,气体从位置 c开始与排气口相通，随着阴、阳转子继续旋转,v形密封空间中的气体被压人排气管；直
到转子旋转至 D点,v形密封空间中的气体完全被排出时，
结束排气过程。
制
冷
技
术
从以上过程的分析可知，两转子转向互相迎合的一侧，即
凸齿与凹齿彼此迎合嵌入的一侧，气体受压缩并形成较高
压力，称为高压力区；相反，螺杆转向彼此相背离的一侧，
即凸齿与凹齿彼此脱开的一侧，齿间容积在扩大形成较低
压力，称为低压力区。此两区域借助于机壳、转子相互啮
合的接触线而隔开。
（ 二）输气量调节装置
螺杆制冷压缩机常用 滑阀 调节能量，即在两个转子高
压侧，装上一个能够轴向移动的滑阀，来调节能量。滑阀
调节能量的原理，是利用滑阀在螺杆的轴向移动，以改变
螺杆的有效轴向工作长度，使能量在 100％和 l0％之间连
续无级调节。能量调节主要与转子有效的工作长度有关。
图为滑阀的移动与能量调节的原理图。
制
冷
技
术
图 (a)示出全负荷时滑
阀的位置。当滑阀尚
未移动时，滑阀的后
缘与机体上滑阀滑动
缺口的底边紧贴，滑
阀的前缘则与滑动缺
口的剩余面积组成径
向排气口。此时，基
元容积中，充气最大。
由吸入端吸入的气体
经转子压缩后，从排
气口全部排出，其能
量为 100％，
制
冷
技
术
泄逸通道的大小取决于所需要的排气量大小。滑阀前缘与滑动缺口
形成的排气口面积 (即径向孔口 )同时缩小，达到改变排气量的目的。
当滑阀继续向排出端移动时，制冷量随排量的减少而连续地降低。
因而能量便可进行无级调节。
当高压油推动油活塞和滑阀
向排出端方向移动时，滑阀
后缘随之被推离固定的滑动
缺口的底边，形成一个通向
径向吸气孔口的、可为压缩
过程中气体的泄逸孔道，如
图 3-7(c)所示，减少了螺杆
的工作长度，即减少了吸入
气体的基元容积，排出气体
减少，而吸进的气体，未进
行压缩 (此时接触线尚未封
闭 )就通过旁通口进入压缩
机的吸气侧，因此减少了吸
气量和制冷剂的流量，起到
了能量调节的作用。
制
冷
技
术
能量调节分手动和自动，但控制的基本原理都是采用油驱动调节。
该系统基本上由三部分构成：供油、控制和执行机构。供油机构有
油泵及压力调节阀；控制机构有四通电磁阀或油分配阀；执行机构
有滑阀、油活塞及油缸等
（三）特点
螺杆式制冷压缩机作为回转式制冷压缩机的一种，同时具有活塞式
和动力式（速度式）两者的特点。
1)与往复活塞式制冷压缩机相比，螺杆式制冷压缩机具有转速高，
重量轻，体积小，占地面积小以及排气脉动低等一系列优点。
2)螺杆式制冷压缩机没有往复质量惯性力，动力平衡性能好，运转
平稳，机座振动小，基础可作得较小。
3)螺杆式制冷压缩机结构简单，机件数量少，没有像气阀、活塞环
等易损件，它的主要摩擦件如转子、轴承等，强度和耐磨程度都比
较高，而且润滑条件良好，因而机加工量少，材料消耗低，运行周
期长，使用比较可靠，维修简单，有利于实现操纵自动化。
4)与速度式压缩机相比，螺杆式压缩机具有强制输气的特点，即排
气量几乎不受排气压力的影响，在小排气量时不发生喘振现象，在
宽广的工况范围内，仍可保持较高的效率。
制
冷
技
术
5)采用了滑阀调节，可实现 能量无级调节 。
6)螺杆压缩机对进液不敏感，可以采用喷油冷却，故在相同的压力
比下，排温比活塞式低得多，因此单级压力比高。
7)没有余隙容积，因而容积效率高。
螺杆式制冷压缩机尚存在以下缺陷：
1)制冷剂气体周期性地高速通过吸、排气孔口，通过缝隙的泄漏等
原因，使压缩机有很大噪声，需要采取消音减噪措施。
2)螺旋形转子的空间曲面的加工精度要求高，需用专用设备和刀具
来加工。
3)由于间隙密封和转子刚度等的限制，目前螺杆式压缩机还不能像
往复式压缩机那样达到较高的终了压力。
制
冷
技
术
小结：
回转式制冷压缩机的型式和结构类型较多，故有多种分类法。
通常都按其结构元件的特征来区分和命名。目前广为使用的有 螺杆
式制冷压缩机、滚动转子式制冷压缩机和涡旋式制冷压缩机 等，它
们在各种冷冻、冷藏及空调装置中得到了日益广泛的应用。其中，
制冷量在 1.1kW以下时，滚动转子式制冷压缩机效率较好；制冷量在
1~15kW范围内，涡旋式制冷压缩机效率最高；制冷量大于 15kW时，
螺杆式制冷压缩机效率最好。因此，回转式制冷压缩机的应用，已
进入活塞式制冷压缩机的世袭领地。
但是，回转式制冷压缩机也有它的缺点,主要 是它的运动机件
表面多呈曲面形状，这些曲面的加工及检测均较复杂，有的还需使
用专用设备。 其次 是回转式制冷压缩机运动机件之间或运动机件与
固定机件之间，常需保持一定的运动间隙，气体通过间隙势必引起
泄漏，这就限制了回转式制冷压缩机达到较大的压力比，同时，为
了不降低回转式制冷压缩机的效率，又必须控制运动间隙尽可能小，
势必造成加工和装配精度较高
制
冷
技
术
第四节 离心式制冷压缩机
一、离心式制冷压缩机的基本结构及工作原理
学习时借助离心式水泵来理解。
它是依靠动能的变化来提高气体的压力的。
制
冷
技
术
1）叶轮 (工作轮 )：是一个最重要的部件，通过叶轮将能
量传递给气体，使气体获得较大动能。
2)扩压器,扩压器是固定部件中最重要的一个部件。它
的作用是将叶轮出口的高速气体的动能转化为压力能，提
高气体压力。
3）蜗壳,蜗壳的作用是把扩压器流出的气体汇集起来，
集中排至冷凝器。蜗壳在径向面上的形状似蜗牛壳，外径
和流通截面逐渐扩大，也起到使气流减速和扩压的作用。
制
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技
术
制
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技
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制
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术
制
冷
技
术
4）弯道和回流器,在多级离心式制冷压缩机中，弯道回
流器是为了把由扩压器流出的气体导至下一级叶轮。气体
在弯道和回流器的流动，可以认为压力和速度不变，仅改
变气体的流动方向。 弯道的作用 是将扩压器出口的气流引
导至回流器进口，使气流的方向从离开轴心变为向轴心方
向。 回流器 则是把气流均匀地导向下一级叶轮的进口，为
此，在回流器流道中设有叶片，使气体按叶片弯曲方向流
动，沿轴向进入下一级工作轮。
5）吸入室,吸入室的作用是将从蒸发器来的气体，均匀
地引导至叶轮的进口，以减少气流的扰动和分离损失。
6）进口导流器, 进口导流器安装在第一级进口前的机壳
上。它由一组彼此联动旋转的小叶片组成，叶片呈放射状
分布，每一个叶片均有一个小圆锥齿轮与一个大锥形齿轮
圈啮合，如图 4-7所示。可以通过伺服电动机自动控制大
锥形齿轮圈的转动，也可用手动控制。小圆锥齿轮则带动
全部叶片转动，从而改变叶轮进口处的流通截面，达到输
气量调节的目的。
制
冷
技
术
7）平衡盘 由于叶轮两侧的压力不相等，在转子上受到一
个指向叶轮进口方向的轴向椎力。为了减少止推轴承的载
荷，往往在末级之后设置一个平衡盘，如图所示。因平衡
盘左侧为高压，右侧与进气压力相通，因而形成一个相反
的轴向推力，减轻了止推轴承的负荷。
思考,N级离心式压缩机的结构中含有叶轮、扩压器、弯
道、回流器、蜗壳的个数？
制
冷
技
术
二、离心式制冷压缩机的特性
1)蒸发温度对性能的影响,当转速和冷凝温度不变时，
制冷量随蒸发温度的变化情况如图所示。从图中可以看出，
蒸发温度愈低，制冷量下降愈剧烈。蒸发温度对性能的影
响较大。
制
冷
技
术
2)冷凝温度对性能的影响,当转速和蒸发温度不变时，
制冷量随玲凝温度变化时的情况如图所示。从图中可以看
出，当冷凝温度高于设计值时，离心式制冷压缩机的制冷
量将急剧下降。
制
冷
技
术
3)转速对性能的影响,由于离心式压缩机产生的能量头
与转速的平方成正比，因此随转速的降低能量头急剧下降，
因而制冷量也将急剧下降，如图所示。
制
冷
技
术
三、离心式制冷压缩机的能量调节
离心式制冷压缩机有三种能量调节方式。
1、大多数离心式制冷压缩机采用叶轮入口可旋转导流叶
片调节，这种调节方法的优点是控制简单，投资少，能在
20％ -100％间进行无级能量调节，但在负荷低于 50％时，
此种调节方法对压缩机的效率影响较大。
2、有些离心式制冷压缩机，采用叶轮进口导流叶片与叶
轮出口扩压器宽度可调相结合的双重调节方法，使制冷量
可以在 10％ -100%范围内连续调节。
3、也有根据用户需要，生产采用入口导流叶片与变频调
速相结合的调节方法的离心式制冷压缩机。这种调节方法
是控制电源的频率和电压，自动调节电机转速，同时配以
调节入口导流叶片开度，达到调节压缩机制冷量的目的，
以保证压缩机获得最大的部分负荷效率。
制
冷
技
术
四、离心式制冷压缩机的特点
主要优点：
（ 1） 制冷能力大,而且大型离心式制冷压缩机的效率接
近现代大型立式活塞式制冷压缩机。,
(2)结构紧凑，质量轻，比同等制冷能力的活塞式制冷
压缩机轻 80％ ~90％，占地面积可减少一半左右。
(3)没有磨损部件，工作可靠，维护费用低。
(4)运行平稳，振动小，噪声较低；运行时,制冷剂中
不混有润滑油，蒸发器和冷凝器的传热性能好 。
但是，离心式制冷压缩机的转数很高，对于材料强度、
加工精度和制造质量均要求严格，否则易于损坏，且不安
全。此外，小型离心式制冷压缩机的总效率低于活塞式制
冷压缩机，故更适用于大型或特殊用途的场合。
制
冷
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小结：
制
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冷
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第二章 制冷剂与载冷剂
第一节 制冷剂
制冷剂：在制冷循环中工作的物质 。
一、作为制冷剂应符合的基本要求
1.热力学性质方面
(1) 工作温度范围内有合适的压力。
?蒸发压力 ≧ 大气压力
?冷凝压力不要过高
为什么？
制
冷
技
术
A：因为当蒸发器中制冷剂的压力低于大气压力
时，外部的空气就有可能从密封不严处进入制
冷系统，降低制冷效率。
B：因为这样可以降低制冷设备承受的压力，减
少制冷剂向外泄漏的可能性。
(2) 单位容积制冷量 qv较大。
为什么？
因为在 Q0一定时，单位容积制冷量越大，所需的
压缩机尺寸越小。
制
冷
技
术
(3)绝热指数要小
为什么？
等熵压缩终了温度 t2不能太高，以免润滑条件
恶化或制冷剂自身在高温下分解。
(4)临界温度要高，凝固温度要低。
为什么？
临界温度高，便于用常温水或空气进行冷凝液
化，凝固温度低，可以工作在较低的蒸发温度
下。
制
冷
技
术
2.物理与化学性质方面
(1) 粘度、密度尽量小。以减少流动阻力。
(2) 导热系数大，可提高蒸发器与冷凝器的传热系
数，减少两者的传热面积。
(3)化学稳定性。制冷剂应不燃烧、不爆炸、高温下不
分解，对金属和其他材料不产生腐蚀作用。
3.其它
(1)原料来源充足，制造工艺简单，价格便宜。
(2)对大气环境无破坏作用。
(3)无毒。
制
冷
技
术
二,制冷剂分类与命名
制冷剂按其化学组成主要有五类
无机化合物
氟里昂
饱和碳氢化合物
非饱和碳氢化合物及其卤素衍生物
共沸溶液
制
冷
技
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字母, R‖和它后面的一组数字或字母
表示制冷剂 根据制冷剂分子组成按一定规则编写
1.无机化合物
?简写符号规定为 R7( )( )
括号中填入的数字是该无机物分子量的整数部分。
编写规则
制冷剂的简写符号
例：氨 ----R717 二氧化碳 ---R744
水 ----R718 二氧化硫 ---R764
制
冷
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2.氟里昂
含义：主要指甲烷和乙烷的卤素衍生物，
即甲烷、乙烷中的 H原子部分或全部被卤素
(F,CL,Br)取代后的产物。
?符号规定为 R(m-1)(n+1)(x)B(z)
数值为零时省去写 (注意 )，同分异构体则在其最后
加小写英文字母以示区别。
设氟里昂的通式为 CmHnFxCLyBrz
n+x+y+z=2m+2
制
冷
技
术
化合物名称 分子式 m,n,x,y,z值 符号
一氟三氯甲烷 CFCl3 m=1,n=0,x=1,y=3 R11
二氟二氯甲烷 CF2Cl2 m=1,n=0,x=2,y=2 R12
二氟一氯甲烷 CHF2Cl m=1,n=1,x=2,y=1 R22
三氟二氯乙烷 C2HF3Cl2 m=2,n=1,x=3,y=2 R123
四氟乙烷 C2H2F4 m=2,n=2,x=4,y=0 R134a
制
冷
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3.烷烃 (饱和碳氢化合物 )
如甲烷、乙烷
符合规定同氟里昂。
例：
化合物名称 分子式 m,n,x,y,z值 符号
甲烷 CH4 m=1,n=4,x=0,y=0 R50
乙烷 C2H6 m=2,n=6,x=0,y=0 R170
丙烷 C3H8 m=3,n=8,x=0,y=0 R290
正丁烷和异丁烷例外，用 R600和 R600a表示,
制
冷
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4.非饱和碳氢化合物及其卤素衍生物
如：乙烯、丙烯等
符号,R1+同氟里昂
例：乙烯 C2H4----R1150
丙烯 C3H6----R1270
5.共沸溶液
?简写符号为 R5( )( )
括号中的数字为该工质命名的先后顺序号，从 00开始
含义：由两种或两种以上单一制冷剂组成的
混合物，它在某一压力下沸腾时，具有恒定
沸点且组分不变。
制
冷
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几种共沸制冷剂的组成和沸点
代号 组分 质量成分 分子
量
沸点
(℃ )
共沸
温度
各组分的
沸点 (℃ )
R500 R12/152a 73.8/26.2 99.3 -33.5 0 -29.8/-25
R501 R22/12 84.5/15.5 93.1 -41.5 -41 -40.8/-29.8
R502 R22/115 48.8/51.2 111.6 -45.4 19 -40.8/-38
R503 R23/13 40.1/59.9 87.6 -88.0 88 -82.2/-81.5
R504 R32/115 48.2/51.8 79.2 -59.2 17 -51.2/-38
R505 R12/31 78.0/22.0 103.5 -30 115 -29.8/-9.8
R506 R31/114 55.1/44.9 93.7 -12.5 18 -9.8/3.5
R507 R125/143a 50.0/50.0 98.9 -46.7 － -48.8/-47.7
制
冷
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三、制冷剂的物理化学性质
1.与水的溶解性
―冰堵现象,
?当制冷剂与水的溶解性较差时，且温度降到
0℃ 以下时，水结成冰而堵塞节流阀或毛细管的
通道形成, 冰堵,,致使制冷机不能正常工作。
?特点：反复发生。
?措施：系统内设置干燥器。位置？
2.泄漏性 (检漏 )
氨有强烈臭气，靠嗅觉易判是否泄漏 ;易溶于
水且呈碱性,用酚酞试剂和试纸检漏
氟利昂无色无臭,肥皂水、卤素喷灯 和 电子检
漏仪 检漏
制
冷
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3.与润滑油的溶解性
根据制冷剂在润滑油中的可溶性，可分为 有限溶于润滑油
和无限溶于润滑油 两种。
无限溶于润滑油的制冷剂,
优点：润滑油随制冷剂一起渗透到压缩机的各个部件，压
缩机润滑良好，并不会在冷凝器、蒸发器的表面上形成油
膜而影响传热。
缺点：蒸发温度升高，制冷量减少，蒸发器液面不稳定。
有限溶于润滑油的制冷剂,
分层 (一层为少油层，一层为多油层 )，需设置油分离器，
并定期放油。
注意, 1.随着温度的不同，无限溶解可以转变为有限溶
解。 2.随着润滑油的品种不同，制冷剂与润滑油的溶解
性也会发生变化。
制
冷
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术
表 1–10 水分在一些制冷剂中的溶解度（ 25℃ ）
制冷剂
代 号
溶解度
(质量 %)
制冷剂
代 号
溶解度
(质量 %)
制冷剂
代 号
溶解度
(质量 %)
R11 0.0098 R124 0.07 R290 na
R12 0.01 R125 0.07 R500 0.05
R22 0.13 R134a 0.11 R502 0.06
R23 0.15 R142b 0.05 R600a na
R32 0.12 R143a 0.08
R123 0.08 R152a 0.17
注,na表示没有找到可用的数据。
制
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氟里昂溶油的临界曲线
制
冷
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氟里昂溶油的临界曲线：
1、临界曲线以上，制冷剂可以无限溶于润滑油，曲线下
面所包括的区域为有限溶解区。例如，图中 A点含油浓度
为 20％，润滑油完全溶解在制冷剂中；含油浓度不变，温
度降低，如图中 B点，对氟里昂 114和 12来说，仍处于完全
溶解状态，而对于氟里昂 22来说，则处于有限溶解状态，
制冷剂与润滑油分为两层，少油层为状态 B′,多油层为
状态 B″ ；温度下降，如如图中 C点，氟里昂 12也将转变为
有限溶解，一部分为状态 C ′,另一部分几乎是纯润滑
油。由于氟里昂 12在低温 -40℃ 条件下，仍呈完全溶解状
态，因此一般认为氟里昂 12在低温下也能和润精油很好的
溶合在一起。
制
冷
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R22溶油的临界曲线：
从图中可看出，氟里昂 22较易溶于环烃族润滑油中，
其临界温度低于石蜡族润滑油。
1,2一环烃族
润滑油；
3--环烃 -石蜡
润滑油；
4--石蜡族润滑
油
制
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沸点 -33.4℃,凝固点 -77.7℃ ；
氨蒸气无色，具有强烈的刺激性臭味；
对人体有危害；
以任意比与水互溶；
但在矿物润滑油中的溶解度很小，
氨液比重比矿物润滑油小，油沉积下部需定期放出。
4.常用制冷剂性质
1)
氨
制
冷
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2)氟利昂
(1) R12（二氟二氯甲烷 CF2Cl2）
沸点 -29.8℃,凝固点 -158℃ 。
无色，有较弱芳香味，毒性小，不燃不爆，安全。
系统里应严格限制含水量，一般规定不得超过 0.001%
常用温度范围内能与矿物性润滑油以任意比互溶
不腐蚀一般金属但能腐蚀镁及含镁量超过 2%铝镁合金。
(2) R134a（四氟乙烷 CH2FCF3）
毒性非常低，不可燃，安全。
与矿物润滑油不相溶，
化学稳定性很好，溶水性比 R12强得多，对系统干燥
和清洁性要求更高,用与 R12不同的干燥剂 。
制
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(3) R11（一氟三氯甲烷 CFCl3）
沸点 23.8℃,凝固点 -111℃ 。
毒性比 R12更小，安全。
水在 R11中的溶解能力与 R12相接近。
对金属及矿物润滑油的作用关系也与 R12大致相似。
(4) R22（二氟一氯甲烷 CHF2Cl）
沸点 -40.8℃,凝固点 -160℃ 。
毒性比 R12略大，无色无味，不燃不爆，安全。
。
部分 与矿物润滑油互溶 。
溶水性稍大于 R12，系统内应装设干燥器。
制
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3)碳氢化合物
(1) R600a（异丁烷 C4H10）
(2) R290（丙烷 C3H8）
沸点和凝固点比 R600a低，容积制冷量比 R600a
大，其他制冷特性及安全特性均与 R600a相似。
沸点 -11.73℃,凝固点 -160℃ 。
毒性非常低，在空气中可燃，应注意防火防爆。
与矿物润滑油能很好互溶，
与水的溶解性很差。
制
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小结：高温、中温、低温制冷剂
根据制冷剂在一个标准大气压力下的沸点来分：
高温制冷剂, t>0℃
例,R11,R21,R113
应用：离心式冷水机组
中温制冷剂, -60℃≤t≤ 0℃
例,R717,R12,R22,R502
应用：一般冷水机组
低温制冷剂, t<-60℃
例,R13,R14
应用：复叠式制冷
制
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四、制冷剂的限制使用与替代
1.为简单定性判别制冷剂对臭氧层的破坏能力
CL-+O3→ CLO - +O2
CLO-+O→ CL - +O2
1)将氯氟烃类物质 (不含氢、含氯的氟里昂 )
代号中的 R改用字母 CFC
2)氢氯氟烃类物质 (含氢、含氯的氟里昂 )
代号中的 R改用字母 HCFC
例,CF2CL2→R12→CFC12
CFC11,CFC113,CFC114,CFC115
例,CHF2CL→R22→HCFC22
制
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3)氢氟烃类物质 (含氢、不含氯的氟里昂 )
代号中的 R改用字母 HFC
对大气臭氧层破坏程度从重到轻排列顺序是：
CFC>HCFC>HFC
2.替代物的选择
原则,HCFC作为过渡物质,HFC,HC作为最终
目标。
4)碳氢化合物代号中的 R改用字母 HC，数字编号
不变
例,C3H8→R290→HC290 C 4H10→R600a→HC600a
例,CHF3→R23→HFC23
HFC32,HFC134a
制
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ODP值：表示对大气臭氧层消耗的潜能值，以 R11为基准。
GWP值：表示具有全球变暖的潜能值，以 CO2为基准 。
制
冷
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术
按照联合国环保组织于 1987年在加拿大蒙特利尔市签署
的, 关于消耗大气臭氧层物质的蒙特利尔议定书, 的规
定,CFC类物质对于空调制冷而言，主要有 CFCl2,CFCll，
发达国家已于 1996,1,1禁止使用；发展中国家将于
2010年禁止使用。按规定 HCFC类物质 (以 HCFC22为代表 )
属于过渡性物质,2030年禁用。目前，它们的替代物主
要有以下几种：
CFCll的替代物：
目前约克、特灵均有 HCFCl23离心式冷水机组产品。
该制冷剂的优点是：
①属高温低压制冷剂，热力性质与 CFCll相近；
②原使用的 CFCll冷水机组不做大的改动情况下，改用
HCFCl23比较容易，这点对全世界原使用 CFCll的近 10万
台离心式冷水机组的改造具有重要作用；
制
冷
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术
③ 其 ODP值很小仅有 CFCll的 1／ 50,GWP值在目前广为使
用的制冷剂中，属最小的。因此，它对削减温室气体排放，
防止地球变暖具有重要的意义。
HCFCl23的缺点是：
① HCFCl23比 CFCll制冷机的制冷量低 8％ -15％，但近年
约克生产的 HCFCl23离心式冷水机组做了很大改进，其性
能与使用 CFCll的机组相比，已相差很少；
②对机组的密封性和对金属的腐蚀性比 CFC11高。
CFCl2的替代物
1)HFCl34a热力性质与 CFCl2很接近，两者可兼容，其充
注制冷剂量比 CFCl2少 20％左右。使用 HFCl34a工质，需
注意的主要问题是：
① GWP高，属, 京都议定书, 限制的温室气体；
制
冷
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术
② 系统应采用专用干燥剂；
③系统洁净度要求高，否则会造成毛细管和节流孔堵塞；
④ HFCl34a排入大气分解后会形成酸雨。
(2)HC物质
主要是 R290和 R600a，国内海尔、容声等厂家均有使
用该制冷剂的电冰箱产品出售。这两种替代物质的主要
特点是：
① ODP=O,GWP二 O； ·
② 易取，价格低廉，只相当于 HFCl34a的 1／ 30~1／ 40：
③汽化潜热大，系统流量小，流动阻力低，系统充液量
只相当于 CFCl2的 1／ 2,HFCl34a的 40％；
④ HC和 CFCl2系统可兼容，不需多加处理
制
冷
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术
使用 HC类工质的主要问题是：
①有可燃性、爆炸性，需加大安全措施,R290在空气中
的可燃极限 2%-10%,R600a为 1.4%-8.4％。
② R600a的单位容积制冷量较 CFCl2小 2／ 3，表明制取
同样冷量，压缩机的吸气容积要加大 2／ 3；而 R290的比
CFCl2大 2／ 3，表明制取同样冷量，压缩机吸气容积要
小 2／ 3左右。根据以上特点，一般倾向于采用 R290／
R600a(各 50％ )压缩机改动不大。
(3)混合制冷剂替代物
目前常用的有 HCFC22／ HFCl52a(使用这种工质的有万
宝、长岭等冰箱 ),R401A,R401B,后两者在美国、
东南亚已用在汽车空调和冷柜上，替代 CFCl2制冷剂。
制
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HCFC22的替代物
HCFC物质以 HCFC22为代表，它广泛应用于中央空调
及家用、商用空调产品中，是目前应用最广泛的一种制冷
剂。按蒙特利尔议定书规定属于过渡性物质,2030年禁用，
但随着大气 O3层破坏的加剧和地球温室效应增大 (HCFC22
的 GWP=1600)，世界上禁用 HCFC22的呼声很高，特别是欧
洲，很多国家都制定了在新的制冷空调设备上不允许使用
HCFC22的时间表 。 各国禁用的时间 是欧盟 2014年、瑞典
1998年、德国 2000年、奥地利 2002年、瑞士 2005年、意
大利 2008年。因此我们也必须注意 HCFC22的替代工质的
使用及其开发工作，目前应用较多的有：
① R717(NH3),R717是成熟的制冷剂，其 ODP,O,GWP,O，
热力性质优于 HCFC22,主要问题是有可燃性和毒性,对
人身体有害。欧洲、美国都修订了使用 NH3的安全规程，
允许采取必要的措施后，在空调中使用 R717。目前认为，
有关 NH3制冷机的技术问题已解决，因此很多专家认为；
目前推广 NH3制冷机的条件已成熟。
制
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术
② HFCl34a：有关内容前面已述，近 1--2年内 HCFC22的离心式冷水机
组将不会再生产。
③ R290：粘度比 HCFC22小，流动阻力小；潜热比 HCFC22大 1,84倍，
因此 同样系统其充注量要少 50％ —60％ ； 绝热指数 K小,因此排气温
度低；对使用 HCFC22的机组在不做大的变动情况下，可直接使用
R290。 R290的问题关键是 可燃性和爆炸性,欧洲一些国家认为,2kg
或 2kg以下的充注量可满足安全要求。
④ C02作为制冷剂是目前讲座的一个热门课题，很多文献都报导了这
方面的研究成果。 C02的 ODP=0,GWP=1，比任何 HFC和 HCFC物质都小。
C02作为制冷剂可回收原本要排人大气的废物，丝毫不增加向大气的
排放量，自然就谈不上对全球变暖的影响。化学稳定性好，不传播
火焰，安全无毒，蒸发潜热大，流动阻力小，传热性能好，易取并
价格低廉，堪称为理想的, 天然, 制冷剂。其 主要问题是临界点低,
一般由于其临界点低，用在制冷空调上常为 跨临界 过程的单级压缩
制冷系统,
制
冷
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术
⑤ R407C(HFC32／ HFCl25／ HFCl34a--23％／ 25％／ 52％ )：
R407C系全 HFC混合物质，属杜邦专利产品，其性能与
HCFC22相近。由于 R407C中含有 HFCl34a工质．因此使用
R407C的制冷系统要求应和使用 HFCl34a的系统相同，如
使用润滑油、干燥剂及系统清洁度等。
⑥ R4lOa(HFC32／ HFCl25--50％／ 50％ ),R410a属英国
IAl公司专利产品，由于 R410a中无 HFCl34a存在，所以制
冷机组的润滑油、干燥剂等的要求与 HCFC22相同，因此其
总费用较低。
制
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第三章 制冷压缩机
作用：, 心脏,
从蒸发器吸气，提高压力温度后，向冷凝器排气。
第一节 活塞式制冷压缩机的基本构造和工作原理
活塞式制冷压缩机是应用曲柄连杆机构或其它方法，
把原动机的旋转运动转变为活塞在气缸内作往复运动而进
行压缩气体的。
一、活塞式制冷压缩机的工作过程
(一 )理想工作过程
制
冷
技
术
吸气过程,当活塞从最上端位置向下移动时，进气阀门自
动打开，低压蒸气便不断地由蒸发器经吸气管和吸气阀进
入气缸，直到活塞到达最下端位置为止。这一过程称为吸
气过程。
制
冷
技
术 压缩过程,当活塞处于最下端位置时，吸气过程结束，吸气阀关闭，气缸内
充满了由蒸发器吸入的低压蒸气。活塞在曲柄连杆机构的带动下开始向上移
动时，气缸的工作容积逐渐减小，密闭在气缸内的蒸气的压力和温度逐步升
高；当活塞移动到某一位置时，气缸内的蒸气压力升高到等于排气管的压力
时，排气阀门便自动打开，开始排气。制冷剂蒸气在气缸内，从进气时的低
压 p1升高到排气压力 p2的过程，称为压缩过程。
制
冷
技
术 排气过程,活塞继续向上运动，气缸内的蒸气压力不再升
高，而是不断地排出气缸，经过排气阀向排气管输送，直
到活塞运动到最高位置，排气过程结束。蒸气从气缸向排
气管输送的过程，称为排气过程。
制
冷
技
术
相关术语：
1.活塞的上止点和下止点,活塞在气缸内上下往复运动
时，最上端的位置称为上止点 (又称上死点 )，最下端的
位置称为下止点 (又称下死点 )。
2.活塞行程,上止点与下止点之间的距离称为活塞行程，
它也是活塞向上或向下运动一次所走的路程，通常用 L
表示。
3.气缸工作容积,上、下止点之间气缸工作室的容积。
用 Vg表示,
Vg=π D2L/4 m3
如果压缩机有个 z气缸，转数为 n(r/min)，则活塞式制
冷压缩机的理论排气量为：
smLn zD
nzV
V gh /
24060
32???
制
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术
(二 )活塞式制冷压缩机的实际工作过程
1、余隙容积,当活塞运动到上止点时，活塞顶与气阀座
之间的容积，第一道活塞环以上的环形空间以及气阀通
道 (与气缸一直相通的 )的三部分容积组成称为余隙容积。
制
冷
技
术
由于实际压缩机不可避免地存在有余隙容积，当活塞运动到上止
点时，缸内气体不可能全排出，而在余隙容积内存留有高压气体。
当活塞由上止点开始向下运动时，吸气阀在压差作用下不能打开，
吸气管内的低压蒸气不能进入气缸，而首先是残留在气缸内的高压
蒸气因容积增大而膨胀，压力下降，直至气缸内的气体压力下降到
稍低于吸气管内的压力时，吸气阀才自动开启，开始吸气过程。由
此可知，压缩机的实际工作过程是由 膨胀、吸气、压缩，排气四个
工作过程 组成的。
2、容积效率
制
冷
技
术
η ν 的大小反映了实际工作过程中存在的诸多因素对压缩
机输气量的影响，也表示了压缩机气缸工作容积的有效
利用程度，故也称为压缩机的容积效率。通常可用 容积
系数 λ v（余隙系数）、压力系数 λ p（节流系数）、温
度系数 λ t（预热系数）、泄漏系数 λ l（气密系数）的
乘积来表示。
1)容积系数 它反映了压缩机中余隙容积的存在对压缩机
输气量的影响。
由于余隙容积的存在，工作过程中出现了膨胀过程，
占据了一定的气缸工作容积，使部分活塞行程失去了吸气
作用，导致压缩机吸气量的减少，亦即压缩机的实际输气
量的减少。
活塞式制冷压缩机的实际输气量 Vr永远小于理论输气量
Vh(即活塞排量 )。两者之间的比值称为压缩机的输气系数，
用 η ν 表示 (η ν <1)，即
η ν = Vr / Vh
制
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术
2)压力系数 它反映了吸气压力损失对压缩机输气量的影
响。
在压缩机的吸气过程中，由于吸气阀开启时要克服气
阀弹簧力，以及气体流过气阀时，通道截面较小，流动速
度较高，故产生一定的流动阻力，使吸气过程中气缸内的
压力恒低于吸入管中的压力。要使气缸内的压力升高到，
则要损失一部分活塞行程，使压缩机的实际吸气量减少。
3)温度系数 它反映在吸气过程中，因气体的预热对输气
量的影响。
吸入气体在吸气过程中，不断地受到所接触的各种壁
面的加热，使吸入气体的温度升高，比容增大。从而使吸
入气体量减少。吸入气体与壁面的热交换是一个复杂的过
程，与制冷剂的种类，压力比、气缸尺寸、压缩机转速、
气缸冷却情况等因素有关。 λ t的数值通常用经验公式计
算。
制
冷
技
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4)泄漏系数 它反映压缩机工作过程中由于泄漏所引起的
对输气量的影响。
压缩机的泄漏主要是由于活塞环与气缸壁面之间的不
密封，吸、排气阀关闭不及时或不严密，造成制冷蒸气从
高压侧泄漏到低压侧，从而引起输气量的下降。
二、活塞式制冷压缩机的基本构造
（一）开启式
制
冷
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制
冷
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术
制
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技
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开启式压缩机的曲轴功率输入端伸出机体，它通过联轴器
或皮带轮和原动机相连接。它的特点是容易拆卸、维修，
但密封性较差，工质易泄漏，因此带有轴封装置。
制
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(1)活塞组 (piston group)
制
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活塞组是活塞、活塞销、活塞环等的总称。 活塞组在连杆
的带动下，在气缸内作往复运动，在气阀部件的配合下完
成吸入、压缩和输送气体的作用。 典型的筒形活塞组部件
图。它由活塞、气环、油环、活塞销、弹簧挡圈组成
1)活塞 (piston) 筒形活塞分顶部、环部和裙部三部分。
活塞上面封闭圆筒部分称为顶部,活塞上装活塞环及油环
的部位称环部。环部以下称裙部，裙部有活塞销座。
制
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2)活塞销 (piston pin)
活塞销用来连接活塞和连杆小头，连杆通过活塞销带动活
塞作往复运动。 活塞销结构简单，一般制成中空的圆柱体。
为了防止活塞销轴向位移而伸出活塞时擦伤气缸，销座孔
内可以采用软金属塞或采用弹簧挡圈。也有采用螺钉固定。
制
冷
技
术
3)活塞环 (piston ring) 活塞环有气环和油环两种。 气
环的作用是密封气缸的工作容积，防止压缩气体通过气缸
壁处间隙泄漏到曲轴箱。油环的作用是刮下附着于气缸壁
上多余的润滑油，并使壁面上油膜分部均匀。
制
冷
技
术
(2)连杆组 (connecting rod)
连杆的作用是将活塞与曲轴连接起来，将曲轴的旋转运动
变为活塞的往复运动。 连杆与曲轴相连的一端称连杆大头，
作旋转运动；另一端通过活塞销与活塞相连的部分，称为
连杆小头，作往复运动；大头与小头之间称为连杆体，作
往复与摆动的复合运动。
制
冷
技
术
(3)曲轴 (crankshaft)
曲轴是压缩机的重要部件之一，压缩机的全部功率都通
过曲轴输入。
制
冷
技
术
(4)轴封装置 (shaft sealing instrument)
轴封装置是开启式压缩机的重要部件之一。 它的作用是防
止曲轴箱内的制冷剂不致通过曲轴伸出端向外泄漏，或者
压缩机在真空下运行时，不致使外界空气通过曲轴伸出端
向曲轴箱内泄漏。
制
冷
技
术
(5)气阀组
它的正常工作才能保证压缩机实现吸气、压缩、排气、膨
胀四个工作过程。 气阀主要由阀座、阀片、弹簧和阀盖
(阀片的升高限制器 )组成。气阀的启闭是依靠阀片二侧的
压力差来实现的。
簧片阀的结构如图所示。吸、排气阀片均为簧片式分装于
阀板 1的下、上两侧。吸气阀呈舌形，它的一端用销钉固
定在阀板 1上，另一端可以自由运动，并伸入气缸端面相
应的凹槽中。凹槽的深度限制了阀片的升程，起到升高限
制器的作用。吸气通道为四个按菱形分布的小孔，被吸气
阀片所遮盖。
排气阀片呈弓形，两端用螺钉固定在阀板 l上，阀片上面
装有缓冲弹簧片，弹簧片上面还有一弓形盖板，作为排气
阀升高限制器。排气通道为四个按弧形分布的小孔，被排
气阀片所遮盖。 簧片阀阀片的形状很多。随阀座上气流
通道和阀片的固定位置而异。
制
冷
技
术
制
冷
技
术
(6)机体及缸套
机体是支承压缩机全部质量并保证各零部件之间有正确的
相对位置的部件。 机体包括 气缸体和曲轴箱 两个部分。安
装气缸套的部位称为气缸体，安装曲轴的部位称曲轴箱。
（ 7）制冷压缩机的输气量调节 (能量调节 )
压缩机制冷量的大小与运转情况有关。当外界条件或被冷
却对象的负荷发生变化时，为了既保持室 (库 )内所需要的
低温，又要实现经济运行，就必须根据外界条件的变化，
调节压缩机的产冷量，也就是调节压缩机的输气量，使其
和当时的外界负荷相适应。采用不同的调节方法，它所获
得的经济效果是不一样的。目前常用的调节方法有以下两
种。
压缩机的间歇运行、顶开吸气阀片调节输气量
顶开吸气阀片的调节机构有如下几种：
1)油缸 -拉杆顶开机构 2)油压直接顶开机构
3)电磁阀控制的能量调节机构 4)电磁式输气量调节
制
冷
技
术
（二）半封闭式制冷压缩机
半封闭式制冷压缩机的机体和电动机的外壳铸成一体。电
动机的转子直接装在压缩机曲轴的悬臂部分，因而不需要
轴封和联轴器。它比开启式压缩机结构更为紧凑，密封性
能好，噪声低，比全封闭式压缩机易于拆卸和修理。
制
冷
技
术
（三）封闭式制冷压缩机
全封闭式制冷压缩机的特点，是将压缩机与电动机一起组
装在一个密闭的罩壳内，形成一个整体，从外表上看只有
压缩机进、排气管和电动机引线。
制
冷
技
术
全封闭压缩机的外部罩壳由钢板冲压而成，分上下两部分，
装配完毕后 焊死 。它比半封闭压缩机更为紧凑，密封性更
好。电动机布置在上部，这样可避免电动机绕组浸泡在润
滑油中，且轴下端可作为油泵使用。电动机定子的外壳与
气缸体铸成一体，气缸呈 卧式 布置。
为了减震和消音，利用电动机室内空腔容积作为吸气消音
器，排气通道上装有稳压室。整个机芯安装在弹性减震器
上，以减少工作时的振动。
小结：
1、在各种类型的制冷压缩机中，活塞式压缩机是问世最早、至今还
广为应用的一种机型，这无疑是因为它具有一系列其它类型压缩机
所不及的优点：
1)能适应较广阔的压力范围和制冷量要求。
2)热效率较高，单位耗电量较少，特别是在偏离设计工况运行时更
为明显。
3)对材料要求低，多用普通钢铁材料，加工比较容易，造价也较低
廉。
制
冷
技
术
4)技术上较为成熟，生产使用上积累了丰富的经验。
5)装置系统比较简单。相比之下，螺杆式制冷系统中需要装设大容
量油分离器；离心式制冷机系统中要配置工艺要求高的增速齿轮箱、
复杂的润滑油系统和密封油系统等。
活塞式压缩机的上述优点使它在各种制冷用途，特别是在中小制冷
量范围内，成为制冷机中应用最广、生产批量最大的一种机型。但
是，与此同时，也要看到活塞式压缩机也有其不足之处：
1)因为是往复运动，转速不宜太高,
2)气缸工作腔有余隙容积
3)气缸工作腔必须设置吸、排气阀，使吸、排气过程产生阻力损失
4)结构复杂，零部件多
5)往复式压缩机不允许吸气带液
6)输气不连续。
一般倾向认为将活塞式制冷机的制冷量上限维持在 350～ 550kW以下
是较为合适的。
2、活塞式制冷压缩机的分类
制
冷
技
术
高温压缩机 － 10～ +10℃
中温压缩机 － 20～－ 10℃
低温压缩机 － 45～－ 20℃
2)按压缩机的转速分类
压缩机按其转速可分为低速、中速和高速三种。尽管单从转速出发
而不顾及压缩机的尺寸大小来衡量其高速性是不全面的，而且实际
上亦未曾定出明确的界限标准。可是，根据一般习惯认为，转速在
300r／ min以下的为低速,300～ 1000r／ min之间的为中速,1000r／
min以上的属于高速。
1)按压缩机工作的蒸发温度范围分类
对于单级制冷压缩机，在其运转的蒸发温度最低到－ 45℃ 的范围内，
可以按其工作的蒸发温度分为高温、中温和低温压缩机三种。但在
具体蒸发温度区域的划分上并不统一。下面列举其大致蒸发温度范
围：
制
冷
技
术
第三节 回转式制冷压缩机
一、滚动转子式制冷压缩机
（一 )基本结构 具有一个圆筒形气缸，其上部
(或端盖上 )有吸、排气孔，排气
孔上装有排气阀，以防止排出的
气体倒流。
气缸中心是带偏心轮的主轴
(偏心轮轴，偏心距为 e)，偏心轮
轴上套装一个可以转动的套筒状
滚动活塞。主轴旋转时，滚动活
塞沿气缸内表面滚动，从而形成
一个月牙形工作腔，其位置随主
轴旋转而变动；
制
冷
技
术
制
冷
技
术
（二）工作过程
气体压力变化是依靠容积
变化来实现的，而容积的
变化又是通过压缩机的转
子在气缸里作 旋转运动 来
达到的。气缸上部的纵向
槽缝内装有滑板，靠弹簧
作用力，使其下端与滚动
活塞表面紧密接触，从而
将气缸工作腔分隔为两部
分
吸气腔：具有吸气孔口部分
压缩腔：具有排气孔口部分 (排气阀未打开）
排气腔,具有排气孔口部分，且压力大于冷凝器压力（排
气阀已打开）
制
冷
技
术
（二）工作过程
位置 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ
吸气腔 吸
气
吸
气
吸气 吸气 吸气结束
排气腔 压
缩
压
缩
开始排气 排气结束 与吸气腔连
通
气体压力变化是依靠容积
变化来实现的，而容积的
变化又是通过压缩机的转
子在气缸里作旋转运动来
达到的。
制
冷
技
术
（三）特点
1）滚动活塞和滑板的两侧，可 同时进行 吸气与压缩 (或
排气 )过程。
2)由圆筒形气缸和作回转运动的滚动活塞相互配合而直
接进行 旋转压缩,因而它不需要将旋转运动转化为往复
运动的转换机构，所以滚动活塞式压缩机的零部件少，
特别是易损件少，结构简单，体积小，重量轻，同活塞
式压缩机比较，体积可减小 40％～ 50％，重量也可减轻
40％～ 50％。
3)仅滑片有较小的往复惯性力，旋转惯性力可完全平衡，
因此振动小,运转平稳 ；
4)没有吸气阀，吸气时间长，并且直接吸气，减小了吸
气有害过热，所以其 效率高 。 但 其加工及装配精度要求
高。
近年来，在电冰箱中使用小型滚动转子压缩机的越来越
多，而在空调器中有完全取代活塞式压缩机的趋势。
制
冷
技
术
二、涡旋式制冷压缩机
涡旋式压缩机是回转式压缩机的一种。它发明于 1905年，但直到 80年代初才
在日本首次应用到制冷及空调领域中。因此，目前还是一种较为新型的制冷
压缩机。
（一）基本结构及工作原理
制
冷
技
术 (a)表示正好吸入完了的位置,(b)示出了涡旋外围为吸入过程，中
间为压缩过程，中心处为排气过程,(c,d)示出了连续而同时进行
着吸入和压缩过程。在曲柄轴的每一转中，都形成一个新的吸气容
积，所以上述过程不断重复，依次完成。
主要由静涡盘和动涡
盘组成，两个涡旋盘
相错 180o对置而成。
气态制冷剂从 静涡盘
的外部 被吸入，在静
涡盘与动涡盘所形成
的空间中压缩，被压
缩后的高压气态制冷
剂，从 静涡盘中心 排
出。动涡盘绕偏心轴
进行公转，为了防止
动涡盘自转，设有防
自转环。
注意 4条接触线的
位置变化。
制
冷
技
术
（二）特点
从结构及工作原理看，小型涡旋式压缩机具有如下的特点：
1)效率高 涡旋压缩机吸气、压缩、排气 连续进行, 直接吸气,因而
吸入气体有害过热小；没有余隙容积中气体的膨胀过程，因而输气
系数高。同时，两相邻压缩腔中的压差小，气体泄漏少。另外，旋
转涡旋盘上所有接触线转动半径小，摩擦速度低，损失小，加之吸、
排气阀流动损失小，因而效率高。
2)力矩变化小、振动小、噪声低,涡旋压缩机压缩过程较慢，并可
同时进行两三个压缩过程，机器运转平稳，而且曲轴转动力矩变化
小；其次，气体基本连续流动，吸、排气压力脉动小。
3)结构简单，体积小，重量轻，运动零部件少；没有吸、排气阀，
易损件少，可靠性好,涡旋式压缩机同活塞式压缩机相比，体积小
40％，重量减轻 15％，效率高 10％，噪声低 5dB(A)。
但其制造需高精度的加工设备及精确的调心装配技术，这就限制了
它的制造及应用。
制
冷
技
术
三、螺杆式制冷压缩机
（一）基本结构及工作原理
螺杆式 (即双螺杆 )制冷压缩机具有一对互相啮合、相反旋
向的螺旋形齿的转子。其齿面凸起的转子称为阳转子，齿
面凹下的转子称为阴转子。
阳转子 4个齿，阴转子 6个
槽，一般阳转子与电动机
联接为主动转子，传递转
矩，同时、通过啮合关系
带动阴转子 (从动转子 )旋
转。
制
冷
技
术
制
冷
技
术
制
冷
技
术
转子的齿槽、机体的内壁面和两端端盖等共同构成的工作容积,机
体的两端设有成对角线布置的吸、排气孔口。随着转子在机体内的
旋转运动，阴、阳转子和机体之间形成的呈 "V"字型 的一对齿间容积
(基元容积 )的大小，随转子的旋转而变化，使工作容积由于齿的侵
入或脱开而不断发生变化，从而周期性地改变转子每对齿槽间的容
积，来达到吸气、压缩和排气的目的。
图 3-31表示了基元容积的工作过程：
吸气过程,阳转子带动阴转
子旋转至 A点位置，一个 v形
密封空间与吸气口相通，开
始吸气；随着转子的旋转,v
形密封空间的容积不断增大，
气体逐渐进入该空间。当转
于旋转至 B点位置时，此 v形
密封空间开始不与吸气口相
通，吸气过程结束；此时，
该空间容积达到最大。
制
冷
技
术 压缩过程,从 B点起，阴转子继续旋转，两个转于之间形成的密封啮合线向排气侧移动，此 v形密封空间的逐渐缩
小，空间中的气体被压缩。压缩过程一直进行到位置 C，
v形密封空间与排气口相通为止。
制
冷
技
术 排气过程,气体从位置 c开始与排气口相通，随着阴、阳转子继续旋转,v形密封空间中的气体被压人排气管；直
到转子旋转至 D点,v形密封空间中的气体完全被排出时，
结束排气过程。
制
冷
技
术
从以上过程的分析可知，两转子转向互相迎合的一侧，即
凸齿与凹齿彼此迎合嵌入的一侧，气体受压缩并形成较高
压力，称为高压力区；相反，螺杆转向彼此相背离的一侧，
即凸齿与凹齿彼此脱开的一侧，齿间容积在扩大形成较低
压力，称为低压力区。此两区域借助于机壳、转子相互啮
合的接触线而隔开。
（ 二）输气量调节装置
螺杆制冷压缩机常用 滑阀 调节能量，即在两个转子高
压侧，装上一个能够轴向移动的滑阀，来调节能量。滑阀
调节能量的原理，是利用滑阀在螺杆的轴向移动，以改变
螺杆的有效轴向工作长度，使能量在 100％和 l0％之间连
续无级调节。能量调节主要与转子有效的工作长度有关。
图为滑阀的移动与能量调节的原理图。
制
冷
技
术
图 (a)示出全负荷时滑
阀的位置。当滑阀尚
未移动时，滑阀的后
缘与机体上滑阀滑动
缺口的底边紧贴，滑
阀的前缘则与滑动缺
口的剩余面积组成径
向排气口。此时，基
元容积中，充气最大。
由吸入端吸入的气体
经转子压缩后，从排
气口全部排出，其能
量为 100％，
制
冷
技
术
泄逸通道的大小取决于所需要的排气量大小。滑阀前缘与滑动缺口
形成的排气口面积 (即径向孔口 )同时缩小，达到改变排气量的目的。
当滑阀继续向排出端移动时，制冷量随排量的减少而连续地降低。
因而能量便可进行无级调节。
当高压油推动油活塞和滑阀
向排出端方向移动时，滑阀
后缘随之被推离固定的滑动
缺口的底边，形成一个通向
径向吸气孔口的、可为压缩
过程中气体的泄逸孔道，如
图 3-7(c)所示，减少了螺杆
的工作长度，即减少了吸入
气体的基元容积，排出气体
减少，而吸进的气体，未进
行压缩 (此时接触线尚未封
闭 )就通过旁通口进入压缩
机的吸气侧，因此减少了吸
气量和制冷剂的流量，起到
了能量调节的作用。
制
冷
技
术
能量调节分手动和自动，但控制的基本原理都是采用油驱动调节。
该系统基本上由三部分构成：供油、控制和执行机构。供油机构有
油泵及压力调节阀；控制机构有四通电磁阀或油分配阀；执行机构
有滑阀、油活塞及油缸等
（三）特点
螺杆式制冷压缩机作为回转式制冷压缩机的一种，同时具有活塞式
和动力式（速度式）两者的特点。
1)与往复活塞式制冷压缩机相比，螺杆式制冷压缩机具有转速高，
重量轻，体积小，占地面积小以及排气脉动低等一系列优点。
2)螺杆式制冷压缩机没有往复质量惯性力，动力平衡性能好，运转
平稳，机座振动小，基础可作得较小。
3)螺杆式制冷压缩机结构简单，机件数量少，没有像气阀、活塞环
等易损件，它的主要摩擦件如转子、轴承等，强度和耐磨程度都比
较高，而且润滑条件良好，因而机加工量少，材料消耗低，运行周
期长，使用比较可靠，维修简单，有利于实现操纵自动化。
4)与速度式压缩机相比，螺杆式压缩机具有强制输气的特点，即排
气量几乎不受排气压力的影响，在小排气量时不发生喘振现象，在
宽广的工况范围内，仍可保持较高的效率。
制
冷
技
术
5)采用了滑阀调节，可实现 能量无级调节 。
6)螺杆压缩机对进液不敏感，可以采用喷油冷却，故在相同的压力
比下，排温比活塞式低得多，因此单级压力比高。
7)没有余隙容积，因而容积效率高。
螺杆式制冷压缩机尚存在以下缺陷：
1)制冷剂气体周期性地高速通过吸、排气孔口，通过缝隙的泄漏等
原因，使压缩机有很大噪声，需要采取消音减噪措施。
2)螺旋形转子的空间曲面的加工精度要求高，需用专用设备和刀具
来加工。
3)由于间隙密封和转子刚度等的限制，目前螺杆式压缩机还不能像
往复式压缩机那样达到较高的终了压力。
制
冷
技
术
小结：
回转式制冷压缩机的型式和结构类型较多，故有多种分类法。
通常都按其结构元件的特征来区分和命名。目前广为使用的有 螺杆
式制冷压缩机、滚动转子式制冷压缩机和涡旋式制冷压缩机 等，它
们在各种冷冻、冷藏及空调装置中得到了日益广泛的应用。其中，
制冷量在 1.1kW以下时，滚动转子式制冷压缩机效率较好；制冷量在
1~15kW范围内，涡旋式制冷压缩机效率最高；制冷量大于 15kW时，
螺杆式制冷压缩机效率最好。因此，回转式制冷压缩机的应用，已
进入活塞式制冷压缩机的世袭领地。
但是，回转式制冷压缩机也有它的缺点,主要 是它的运动机件
表面多呈曲面形状，这些曲面的加工及检测均较复杂，有的还需使
用专用设备。 其次 是回转式制冷压缩机运动机件之间或运动机件与
固定机件之间，常需保持一定的运动间隙，气体通过间隙势必引起
泄漏，这就限制了回转式制冷压缩机达到较大的压力比，同时，为
了不降低回转式制冷压缩机的效率，又必须控制运动间隙尽可能小，
势必造成加工和装配精度较高
制
冷
技
术
第四节 离心式制冷压缩机
一、离心式制冷压缩机的基本结构及工作原理
学习时借助离心式水泵来理解。
它是依靠动能的变化来提高气体的压力的。
制
冷
技
术
1）叶轮 (工作轮 )：是一个最重要的部件，通过叶轮将能
量传递给气体，使气体获得较大动能。
2)扩压器,扩压器是固定部件中最重要的一个部件。它
的作用是将叶轮出口的高速气体的动能转化为压力能，提
高气体压力。
3）蜗壳,蜗壳的作用是把扩压器流出的气体汇集起来，
集中排至冷凝器。蜗壳在径向面上的形状似蜗牛壳，外径
和流通截面逐渐扩大，也起到使气流减速和扩压的作用。
制
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技
术
制
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技
术
制
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技
术
制
冷
技
术
4）弯道和回流器,在多级离心式制冷压缩机中，弯道回
流器是为了把由扩压器流出的气体导至下一级叶轮。气体
在弯道和回流器的流动，可以认为压力和速度不变，仅改
变气体的流动方向。 弯道的作用 是将扩压器出口的气流引
导至回流器进口，使气流的方向从离开轴心变为向轴心方
向。 回流器 则是把气流均匀地导向下一级叶轮的进口，为
此，在回流器流道中设有叶片，使气体按叶片弯曲方向流
动，沿轴向进入下一级工作轮。
5）吸入室,吸入室的作用是将从蒸发器来的气体，均匀
地引导至叶轮的进口，以减少气流的扰动和分离损失。
6）进口导流器, 进口导流器安装在第一级进口前的机壳
上。它由一组彼此联动旋转的小叶片组成，叶片呈放射状
分布，每一个叶片均有一个小圆锥齿轮与一个大锥形齿轮
圈啮合，如图 4-7所示。可以通过伺服电动机自动控制大
锥形齿轮圈的转动，也可用手动控制。小圆锥齿轮则带动
全部叶片转动，从而改变叶轮进口处的流通截面，达到输
气量调节的目的。
制
冷
技
术
7）平衡盘 由于叶轮两侧的压力不相等，在转子上受到一
个指向叶轮进口方向的轴向椎力。为了减少止推轴承的载
荷，往往在末级之后设置一个平衡盘，如图所示。因平衡
盘左侧为高压，右侧与进气压力相通，因而形成一个相反
的轴向推力，减轻了止推轴承的负荷。
思考,N级离心式压缩机的结构中含有叶轮、扩压器、弯
道、回流器、蜗壳的个数？
制
冷
技
术
二、离心式制冷压缩机的特性
1)蒸发温度对性能的影响,当转速和冷凝温度不变时，
制冷量随蒸发温度的变化情况如图所示。从图中可以看出，
蒸发温度愈低，制冷量下降愈剧烈。蒸发温度对性能的影
响较大。
制
冷
技
术
2)冷凝温度对性能的影响,当转速和蒸发温度不变时，
制冷量随玲凝温度变化时的情况如图所示。从图中可以看
出，当冷凝温度高于设计值时，离心式制冷压缩机的制冷
量将急剧下降。
制
冷
技
术
3)转速对性能的影响,由于离心式压缩机产生的能量头
与转速的平方成正比，因此随转速的降低能量头急剧下降，
因而制冷量也将急剧下降，如图所示。
制
冷
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术
三、离心式制冷压缩机的能量调节
离心式制冷压缩机有三种能量调节方式。
1、大多数离心式制冷压缩机采用叶轮入口可旋转导流叶
片调节，这种调节方法的优点是控制简单，投资少，能在
20％ -100％间进行无级能量调节，但在负荷低于 50％时，
此种调节方法对压缩机的效率影响较大。
2、有些离心式制冷压缩机，采用叶轮进口导流叶片与叶
轮出口扩压器宽度可调相结合的双重调节方法，使制冷量
可以在 10％ -100%范围内连续调节。
3、也有根据用户需要，生产采用入口导流叶片与变频调
速相结合的调节方法的离心式制冷压缩机。这种调节方法
是控制电源的频率和电压，自动调节电机转速，同时配以
调节入口导流叶片开度，达到调节压缩机制冷量的目的，
以保证压缩机获得最大的部分负荷效率。
制
冷
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术
四、离心式制冷压缩机的特点
主要优点：
（ 1） 制冷能力大,而且大型离心式制冷压缩机的效率接
近现代大型立式活塞式制冷压缩机。,
(2)结构紧凑，质量轻，比同等制冷能力的活塞式制冷
压缩机轻 80％ ~90％，占地面积可减少一半左右。
(3)没有磨损部件，工作可靠，维护费用低。
(4)运行平稳，振动小，噪声较低；运行时,制冷剂中
不混有润滑油，蒸发器和冷凝器的传热性能好 。
但是，离心式制冷压缩机的转数很高，对于材料强度、
加工精度和制造质量均要求严格，否则易于损坏，且不安
全。此外，小型离心式制冷压缩机的总效率低于活塞式制
冷压缩机，故更适用于大型或特殊用途的场合。
制
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小结：
制
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