容積式製冷壓縮機

容積式壓縮機的工作原理是依靠工作腔容積的變化來壓縮氣體或蒸汽，因而它具有容積可週期變化的工作腔 ^[1]  。

按工作腔和運動部件形狀，容積式壓縮機可分為“往復式”和“迴轉式”兩大類。前者的運動部件進行往復運動，後者的運動部件做單方向迴轉運動。

1、工作腔的容積變化規律只取決於機構的尺寸，故機器壓力與流量關係不大，工作的穩定性較好；壽命一般較長，比如 優耐特斯壓縮機，壽命達30年以上。

2、氣體的吸入和排出是靠工作腔容積變化，與氣體性質關係不大，故機器適應性強並容易達到較高的壓 力；

3、機器的熱效率較高。

4、一般來講結構比較複雜，尤其是往復式壓縮機易於損壞的零件多，一些壓縮機的氣體吸入和排出是間隙的，容易引起振動 ^[2]  。

蒸汽壓縮式製冷和熱泵系統，在當今製冷應用中佔據主導地位。壓縮機作為壓縮式製冷系統的關鍵部件，其在系統中的作用在於：抽取來自蒸發器的製冷劑蒸汽，並提高蒸汽温度和壓力後，將它排向冷凝器；在冷凝器中，高壓制冷劑過熱蒸汽在冷凝温度下放熱冷凝；而後通過節流元件，降壓後的氣液混合物流向蒸發器，在蒸發器中吸熱沸騰，變為蒸汽後進入壓縮機，從而實現了製冷系統中製冷劑的不斷循環流動。當前應用較為廣泛的製冷壓縮機包括: 往復式壓縮機、轉子式壓縮機、渦旋式壓縮機、螺桿式壓縮機以及離心式壓縮機。

往復式壓縮機迄今還是應用最廣泛的一種機型，其中活塞壓縮機發展歷史悠久，具有豐富的設計、研究、製造和運行經驗，由於在惡劣的工況下仍有高度的可靠性及良好的性能，在各個領域中依然被應用和發展着。雖然活塞壓縮機的市場份額在不斷的減小，它必須在小製冷量範圍內和轉子式壓縮機及渦旋式壓縮機，在大製冷量範圍內和螺桿式壓縮機進行競爭，但是在冰箱用製冷壓縮機方面活塞式壓縮機佔有主導地位，近乎99%為活塞壓縮機。因此要採用新技術來力保其自身的市場範圍，其方法是應用熱力學和流體力學的新成果，優化氣閥結構、摩擦副等的設計，降低系統的噪聲，提高壓縮機的效率，此外考慮到環境保護，還要加大壓縮機制冷劑替代方面的研究。

渦旋壓縮機最早於1905年提出，直到20世紀70年代數控銑牀的出現，才為渦旋壓縮機的發展帶來了機遇。渦旋壓縮機具有高效率、轉矩變化小、對製冷劑液滴(即液擊) 的容許度大、可靠性高、噪聲低、重量小及體積小等特點，即兼有迴轉式和容積式的優勢，而被廣泛使用在房間空調器、組合式空調器、變製冷劑流量系統以及小型冷水機組上。當前渦旋壓縮機主要的研究方面有: 渦旋壓縮機的幾何特性、工作原理、泄漏及密封、加工工業及材料、型線修正及通用線型、整體優化等。隨着人們對環境保護以及節能的認識不斷增強，大容量、壓縮機制冷劑替代、變頻、變工況及變容量的研究是以後渦旋壓縮機的發展方向與趨勢。

轉子式壓縮機首先是從美國20世紀30年代發展起來的，大約有70年的歷史。因其具有體積小、結構簡單、運轉平穩、噪聲低等特點，在小型空調、熱泵、家用冰箱、房間空調器以及除濕機中得到越來越廣泛的應用。對於轉子式的壓縮機研究已相當深入，主要包括以下幾個方面: 模擬及數學模型、性能改進、摩擦學損失、振動及噪聲的改善等。隨着世界的能源緊缺和環境保護的呼聲越來越高，為了適應節能降耗和舒適性的要求，轉子式壓縮機應不斷提高改進氣性能，向着高效節能、保護環境、低噪聲和智能控制方向發展。例如，考慮到環境保護，進行壓縮機制冷劑替代的研究，包括相應於新制冷劑的壓縮機的熱力性能的計算，新型潤滑油的開發，新制冷劑與潤滑油的相容性研究等；以及變頻、可調節制冷量的研究。

螺桿壓縮機最早是由德國人H.Krigar 在1878年提出，直到1934年瑞典皇家理工學院A.Lysholm才奠定了螺桿式壓縮機SRM技術，並開始在工業上應用。20 世紀50年代時，噴油螺桿壓縮機開始應用在製冷裝置上，發展到如今，在製冷與熱泵系統上已得到了廣泛的應用，主要應用場合是中、高容量的空調設備，如冷水機組和空氣源熱泵機組等。與其他型式的壓縮機相比，螺桿壓縮機結構較為簡單，易損件少，能在大的壓力差或壓比的工況下工作，且排氣温度低，對製冷劑含有的潤滑油液滴不敏感，有良好的輸氣量調節特性等特點。隨着螺桿壓縮機應用越來越廣泛，對其的研究較為深入，主要集中於以下幾個方面: 線型和轉子幾何，間隙、氣體泄漏及油的影響，熱力學過程研究，刀具計算與研究，生產實際中的問題研究，轉子振動與噪聲，轉子碰撞與摩擦、噴液螺桿機研究等；另外螺桿壓縮機是定內容積比的，怎樣調節內容積比以及輸氣量，與實際應用相符合，將是螺桿壓縮機今後的發展方向與趨勢。

離心式製冷壓縮機是一種速度型壓縮機，與前述幾種壓縮機工作原理不同。與其他型式的壓縮機相比: 尺寸小、重量輕、效率高，易磨損零件少，容易實現多級壓縮，混入的潤滑油極少等優點；但也有缺點，如: 轉子轉速較高，必須應用與中高流量場合，不適合小流量場合使用；有喘振，這是離心壓縮機固有的缺點，機組中必須添加防喘振系統；一般要用增速齒輪傳動，轉速較高，對軸端密封要求高，這些均造成了製造上的困難和結構上的複雜性。離心壓縮機主要應用與大容量空調系統，如冷水機組等。當前對於離心式壓縮機的研究，除了對其本身的基本結構的研究，如葉輪的設計、防喘振系統設計、潤滑、密封和軸承研究等外，如何做到節能、高效是離心式壓縮機的研究核心內容，在國內外也有不少的這方面的相關研究，主要有以下措施：採用節能高效的三元葉輪、採用採用小間隙軟密封；採用光滑氣流通道；採用幹氣密封；採用磁懸浮軸承；採用可轉動的進口導葉調節或葉片擴壓器的葉片調節；降低壓縮機各段的進口温度；合理匹配級與級之間的參數等，這也是離心式壓縮機發展的方向與趨勢 ^[3]  。