单级压缩（单级压缩）

形式

在普通制冷范围内，只有单级和双级压缩之分。单级压缩形式就是在制冷系统中将压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器四大部件，依次用管道连接起来，形成一个最基本的单级压缩系统。制冷剂在系统中经过压缩、冷凝、节流、蒸发四个过程，即可完成一个制冷循环，如图所示。

单级压缩系统基本构成

局限性

要达到更低的蒸发温度，就要求更低的蒸发压力，采用单级压缩时压力比P/P必然很大。当压缩机压力比P/P很大时，压缩机的输气能力极其低下，甚至不能吸气。因此，通常规定，单级氨压缩机最大压缩比不超过8，氟利昂压缩机则不超过10。照此限制条件计算，采用R22、R717制冷剂的单级压缩所能达到的最低蒸发温度大致如表所示。当需要更低的蒸发温度时，就需要采用两级压缩制冷系统和复叠式制冷系统。

R22、R717单级压缩所能达到的最低蒸发温度

制冷系统

蒸气压缩式制冷是利用低沸点的液态制冷剂（如R134a，沸点-26.2℃），即使在低温（例如-10℃）环境下仍然吸热汽化（因为-10℃高于-26．2℃），从而使环境介质（-10℃的空气）温度再下降，达到制冷降温的目的。

单级压缩制冷系统原理图

单级压缩制冷系统基本组成有四大件：蒸发器、压缩机、冷凝器和节流装置。

蒸气压缩式制冷工作程序是：蒸发（沸腾）→压缩→冷凝→节流的不断循环。

1．蒸发器与蒸发过程

蒸发器由一组或几组盘管组成，是制冷系统的冷量输出端。

高压过冷的制冷剂液体通过节流阀节流降压后进入蒸发器，成为低温低压制冷剂湿蒸气（液体和气体的混合体），在蒸发器内从蒸发器周围介质（空气、水、盐水等）中吸热而沸腾，从而使周围介质降温，达到制冷的目的。

制冷剂在蒸发器内的压力称为蒸发压力（P），在蒸发器内的温度称为蒸发温度（t）。

因为制冷剂在蒸发器内处于饱和状态。所以蒸发压力与蒸发温度是一一对应的，可通过制冷剂饱和状态性质表进行对应的查找。

在工作过程中，蒸发压力与蒸发温度将根据降温的需要，通过调节节流装置的供液量或调整压缩机的工作能力，以使蒸发器内的压力和温度到一定的数值，并维持其稳定运行。

如果不考虑制冷剂在蒸发器内的流动压力降，在整个吸热过程中，蒸发器内前后压力是保持不变的。

2．压缩机与压缩过程

压缩机是由电动机带动增压机用来压缩蒸气的，因此，压缩机要消耗外界能量。

活塞式压缩机工作过程包括膨胀、吸气过热、压缩和排气过热四个工作段。

螺杆式压缩机工作过程包括吸气过热、压缩和排气过热三个工作段。

1）吸气过热段 压缩机与蒸发器通过吸气管连接，压缩机不断地通过吸气管吸人制冷剂蒸气，压缩机吸气口制冷剂蒸气的压力称为吸气压力（P）。

小型制冷系统的吸气管道很短，如果不考虑制冷剂在吸气管内流动的阻力，可近似地认为压缩机的吸气压力和蒸发器内的蒸发压力在数值上相等。

压缩机吸气口制冷剂蒸气的温度称为吸气温度（t）。

制冷剂低压蒸气从蒸发器出来到压缩机吸气口的过程中，制冷剂蒸气还在不断地从外界吸热升温，这一吸气升温过程称为吸气过热。因此，制冷剂的吸气温度将高于蒸发温度，吸气温度与蒸发温度的温差称为过热度。

常常把制冷剂蒸气离开蒸发器后的过热温度作为节流装置调节供液量的依据。

因为压缩机吸入的制冷剂蒸气处于过热状态，所以吸气压力与吸气温度不是对应的关系，也就不能通过制冷剂饱和状态性质表进行对应的查找。

在安全保护装置中，采用压力控制器控制最低允许的吸气压力，即低压保护；采用温度控制器控制最低允许的吸气温度，即低温保护。

2）压缩段压缩段是采用压缩机把低压制冷剂蒸气的压力提高到与冷凝温度对应的冷凝压力，从而保证制冷剂蒸气能在常温下被冷凝液化。

被压缩机吸入的制冷剂气体经压缩后，温度和压力急剧升高，变成过热的高温高压气体，并排出压缩机，经排气管被送至冷凝器。

压缩机的压缩过程可近似地看成制冷剂与外界没有热量转换的等熵过程，即等熵压缩过程。

3）排气过热段 被排出压缩机制冷剂蒸气的压力称为排气压力（P）。

小型制冷系统的排气管道很短，往往忽视其阻力带来的损失，把压缩机的排气压力和冷凝器内的冷凝压力在数值上近似看作相等。

被排出压缩机制冷剂蒸气的温度称为排气温度（t）。

因为压缩机排出的制冷剂蒸气处于过热状态，所以排气压力与排气温度不是对应的关系，也就不能通过制冷剂饱和状态性质表进行对应的查找。

在安全保护装置中，采用压力控制器控制最高允许的排气压力，即高压保护；采用温度控制器控制最高允许的排气温度，即高温保护。

3．冷凝过程

制冷剂蒸气被压缩机排出，从压缩机排气口至冷凝器内，再从冷凝器出来到节流阀前，这是一直散热的过程，制冷剂蒸气在冷凝器内转化为液体。

制冷剂在冷凝器内的压力称为冷凝压力（P），在冷凝器内的温度称为冷凝温度（t）。

因为制冷剂在冷凝器内处于饱和状态，所以冷凝压力与冷凝温度是一一对应的，可通过制冷剂饱和状态性质表对应查找。

在工作过程中，冷凝压力与冷凝温度将根据运行的需要，通过调节冷却工质（水、风等）量或调节冷凝面积，以使冷凝器内的压力和温度到一定的数值，并维持其稳定运行。

如果不考虑制冷剂管内的流动阻力，在整个放热过程中，冷凝器前后的冷凝压力是保持不变的。

4．节流过程

节流装置大多采用节流阀或毛细管。冷凝后得到的液态制冷剂经节流阀或毛细管的绝热节流，将压力和温度降至需要的蒸发压力和蒸发温度后进入蒸发器进行吸热汽化制冷。

因为把节流过程近似看作是绝热过程，所以节流过程被看作是等焓节流。

在节流过程中，液态制冷剂因吸收摩擦热和消耗自身的部分潜热，将有少量液体汽化为蒸气，此蒸气称为闪发气体，因此，尽量减少闪发气体的产生。

冷凝器散热过程可分为三个阶段分析：

（1）具有排气温度的高压高温制冷剂过热蒸气，将热量传给冷却介质（水或空气等），放出显热，其温度下降至冷凝温度，这一阶段为冷却过程。手感烫手。

（2）当继续向冷却介质放热时，制冷剂放出潜热，温度不变，转化为液体，这一阶段为制冷剂的冷凝过程，制冷剂液化过程占整个冷凝过程热交换量的85%以上。手感较热。

（3）已经凝结为液体的制冷剂再向冷却介质放热时，将放出显热，温度下降，成为过冷液体，这一阶段为制冷剂的过冷过程。手感常温。

若装有过冷装置，手感是凉的，因此此段应包隔热层，减少与外界的热交换。

节流阀前制冷剂温度就是供液温度，供液温度低于冷凝温度的值称为过冷度，提高过冷度可提高单位质量制冷剂的制冷量。

对于安全运行来讲，制冷压缩机有两个重要指标：压力差（简称压差）和压缩比（简称压比），压力差是指排气压力与吸气压力的差值；压缩比是指排气压力与吸气压力的比值。

通常把排气压力（P）近似看成冷凝压力（P）；把吸气压力（P）近似看成蒸发压力（P）。则：

压力差△P（MPa）

△P=P-P=（P+0.1）- （P+0.1）=P- P式中 P——冷凝压力（）绝对压力）（MPa）；

P——蒸发压力（绝对压力）（MPa）。

压缩比τ

τ=P/P

制冷系统运行时应始终保证这两个参数在允许的范围内，例如我国标准系列制冷压缩机使用规定：对于R717（NH）制冷机的压缩比不应大于8，而R22制冷机的压缩比不应大于10。既然压缩比有个最大值，那么在冷凝温度不变时就会有最低的合理蒸发温度。例如氨制冷在t=40℃时P=1.59 MPa，P=P/8=0.20 MPa，所对应的最低蒸发温度t=19.5℃。

简介

单级压缩机主要的型式有立式和V型单流式压缩机和双作用（非单流式）卧式压缩机。

单流式压缩机用于各种生产量和采用任何一种制冷剂的装置内。这种型式的压缩机的两个主要方案是大家所知道的。第一方案是具有二曲柄，它们支承在二主轴承上，有时支承在一外轴承上。汽缸是配置成立式、V型和W型，而相应的渣杆则是并列的配装在轴的主轴颈上。汽缸体的配置采用辐射式秸构。单流式压精机的第二方案汽缸是单独铸造的，并布成立式系列，而曲柄（甚至有4个曲拐）是配置在主轴承中间。

二缸压缩机的工作系数比小尺寸的多缸压糖机高。但是多缸压精机有较好的动平衡，故启动时所需发动机的起动转矩小，没有扭转力矩的尖峰，在很多情况下，容许高速压缩机直接与电动机相连。在多缸压缩机内可利用个别汽缸和汽缸组空转的方法，很方便地来调节压缩机的生产量S。

卧式双作用压缩机在现时已不采用，而以高速立式和角度式压缩机来代替。新式的大制冷量（600 000标准大卡/小时或更大）的卧式氨压缩机在秤多方面均和气体压缩机相类似。这些压缩机的特点：阀门一一平板式；活塞杆的填料一一金属材料；预填料函——软填料，汽缸的润滑和滑油是由洼油器加入填料盖的；汽缸没有水冷却；启动时无负荷（提起吸入阀）和压缩机的生产量可以进行调节。不同直径的汽缸可装配在相同的机身上。缸径小的压缩机可应用于高冷凝压力（这称为“热带条件”）的装置内。在这类压缩机内，S/D的变化范围较大（1.2～1.6）。如使压缩机成对，也就是有一总的曲轴（复式压缩机），则曲轴的两曲柄可配置成相差90°。