1. 研究目的与意义（文献综述）

制冷压缩机是制冷系统的核心和心脏，其能力和特征决定了制冷系统的能力和特征。它从吸气管吸入低温低压的制冷剂气体，通过电机运转带动活塞对其进行压缩后，向排气管排出高温高压的制冷剂气体，为制冷循环提供动力，从而实现压缩→冷凝（放热）→膨胀→蒸发(吸热)的制冷循环。制冷压缩机也是制冷系统的核心耗能部件，提高制冷系统效率的最直接有效手段是提高压缩机的效率，它将带来系统能耗的显著降低。因此，世界各国制冷行业无不在制冷压缩机的研究上投入了大量的精力，新的研究方向和研究成果不断出现[1]。本实验的主要目的是在国家标准规定的工况下和行业标准规定的工况下,通过改变不同的温度、压力等因素，对实验室现有的试验台架作制冷压缩机的性能测试，根据实验所测得数据计算制冷压缩机的性能系数COP，分析影响其性能系数COP的主要因素，并绘制出压缩机的性能曲线图，包括制冷能力、功率、电流、流量等测试工况在随冷凝温度和蒸发温度变化的曲线图和表。根据压缩机性能图和表[2]，结合系统匹配目标，可以初步判定压缩机是否满足制冷系统要求。压缩机的性能曲线图不仅可以指导研发人员空调系统开发选型，为制冷系统优化指明方向，通过分析压缩机性能测试和目前节能空调系统匹配工况差异，指出压缩机设计测试工况应考虑改变，以适应开发高效空调系统需要，还可以针对用户的要求专门设计。同时压缩机性能曲线经过修正后可以指导整机性能匹配，并可以根据系统状态预测空调性能。
1831年，第一台以乙醚为工质的蒸汽压缩机压缩式制冷机问世[3]，随着制冷剂氨的发现与运用，蒸汽压缩式制冷机开始占统治地位，到了20世纪20年代，离心式压缩机被开发出来，开始取代在19世纪和20世纪辉煌的往复式压缩机，主要原因是离心式压缩机所压缩的气体不会被润滑油所污染，同时中间冷却器的传热性能得到改善，可省去油分离装置。20世纪50年代，螺杆式压缩机得到飞速发展，但是范围有限，只能取代使用范围的其他制冷压缩机。
制冷压缩机按照原理不同，可分为容积型制冷压缩机和速度型制冷压缩机。容积型主要分为往复式（活塞式）、螺杆式、涡旋式和滚动转子式等[4]。
往复式压缩机是使一定容积的气体顺序地吸入和排出封闭空间提高静压力的压缩机。在曲轴在电动机的带动下旋转，活塞在内止点和外止点之间作往复运动，完成吸气、压缩、排气和余隙内的气体膨胀等过程[5]。
螺杆式压缩机是一种回转式容积式压缩机。它利用螺杆的齿槽容积和位置的变化来完成蒸汽的吸入、压缩和排气过程[6]。螺杆式压缩机分为双螺杆和单螺杆两大类，双螺杆压缩机习惯上称为螺杆式压缩机。
涡旋式制冷压缩机[7]由一个固定的静盘（渐开线涡旋盘）和一个呈偏心回旋平动的动盘（渐开线运动涡旋盘）组成的可压缩封闭容积的压缩机。
目前，现代制冷工业正处于一个飞速发展的时期，其发展主要受到以下几个方面：（1）制冷领域的节能减排，全球气候变化的加剧的趋势使节能减排提到新的高度，制冷行业也不例外。（2）制冷剂的替代，从第一代水、乙醚和空气，到第二代的氟利昂、氨等，再到第三代替代制冷剂R410A等，但第三代温室效应明显，所以以CO#8322;、丙烷、乙烷等新制冷剂作为第四代制冷剂而出现。其中CO#8322;作为制冷剂是近来研究的重点，关于CO#8322;应用于制冷、空调，1994劳伦兹提出CO#8322;路临界循环和实现循环高效的措施。由CO#8322;的临界点温度相当的低,环境温度便已接近此温度,若使用CO#8322;为冷媒进行压缩,则其排热温度必将超过临界点温度,而且CO#8322;的临界点压力亦相当高,因此CO#8322;制冷循环的放热是在超临界区进行,而蒸发吸热是在亚临界区之中进行,形成跨临界循环[8]。（3）微电子和计算机技术在制冷的应用，主要体现在用计算机研究制冷的热物理过程，研究压缩机性能，对系统作深入分析和改进。（4）新材料在制冷产品的应用，主要是聚合材料和陶瓷及陶瓷复合物的应用。
国外制冷压缩机技术发展趋势主要体现为以下几方面：① 无级变频技术，如日立最新的180度正弦波直流变速驱动技术[9]。②研究开发新型环保型制冷剂压缩机,如采用CO2,R32等作为制冷剂的压缩机等。③开发使用HFO类及其他新型制冷剂的离心式制冷剂压缩机。④复叠式低温制冷循环，如NH3/CO2或R290/CO2复叠式制冷系统 [10]。
国内在各类型制冷剂压缩机技术发展趋势 [11]。涡旋式压缩机：1、结构及零部件研究：①涡盘型线优化；②零部件强度校核；③动平衡改善；④采用柔性机构。2、变容量调节：变转速和数码涡旋技术。3、制冷剂替代：CO2和R32压缩机的开发。活塞式压缩机：1、结构及零部件研究：①气阀设计；②余隙容积控制；③低流阻系统研究；④摩擦研究。2、变容量调节：多台间歇运行方式和变转速调节技术。3、运行范围拓展：多级压缩、吸气喷液以及汽缸冷却等。螺杆式压缩机：1、结构及零部件研究：①单螺杆和三螺杆；②转子的型线及加工；③高效电机。2、变容量调节：滑阀调节、柱塞调节以及变频控制。3、运行范围拓展：补气技术、双级压缩以及内容积比调节。离心式制冷压缩机：1、结构及零部件研究：高效节能的三元叶轮、气动性能优化、密封技术、级间匹配、轴承开发、高效电机。2、防喘振技术：转速调节、热气旁通、多级压缩、采用转动的扩压器调节、可移动式扩压腔、可变扩压器。3、能量调节：进口导流叶片调节、可变扩压器调节以及多种方式组合调节。总的来说未来制冷剂压缩机将朝着环保、节能、高可靠性、宽广工况以及低成本等方向发展。同时，智能制造是我国制造业未来的发展趋势[12]，压缩机的智能制造将促进压缩机技术的发展，对提升企业生产效率、低低生产成本起到重要的推动作用，使压缩机行业发生革命性的突破和转变。
虽然我国制冷压缩机企业众多，在生产规模和出口量上取得较为显著的成果，但大部分企业生产制冷压缩机的主要核心零部件基本依赖进口，同时由于国内大多数企业不具备核心技术，只能提供整机产品，从而很大程度上抑制了国内制冷压缩机行业的发展。因此需要发展压缩机的新技术，并随着设计及制造技术的不断成熟，使得国产制冷压缩机的研发成为可能，争取有更多的自主品牌在国际市场能够占有一席之地[13]。

2. 研究的基本内容与方案

2．研究（设计）的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施

2.1基本内容和目标

以学院现有的实验测试设备为基础，根据预先设定的测试条件，在不同的温度和不同的工况下，按照国家标准进行台架实验，完成型号为zr57kc-tfd-522的涡旋式制冷压缩机（全封闭式）的性能测试，得到比较完整的实验数据，利用excel绘制出制冷压缩机的性能曲线。然后通过对不同类型制冷压缩机（涡旋式、活塞式、滚动转子式、螺杆式等）的结构分析，结合其实际应用情况，总结出不同类型制冷压缩机的结构特点及应用范围。最后根据制冷空调行业发展的相关新技术，以及环保制冷剂被普遍使用的大趋势，提出制冷压缩机未来发展的基本方向与相关制约条件。

2.2技术方案和措施

实验要测的型号是zr57kc-tfd-522的涡旋式制冷压缩机（全封闭式），压缩机性能实验要包括主要试验和校核试验，二者应同时进行测量。校核试验和主要试验的试验结果之间的偏差应在以内^[14]，并以主要试验的测量结果为计算依据。制冷压缩机性能实验系统由压缩机、冷凝器、蒸发器、电子膨胀阀、恒温器电参数仪等设备组成。具体的试验台架如图1所示，性能测试流程可用图2所示的流程图表达。数据处理及性能曲线是通过excel实现的。压缩机的性能可由其工作工况的性能系数cop来衡量：其余部分见附件，图片上传有问题。

3. 研究计划与安排

1、第1-2周，查阅资料，完成论文的开题报告；

2、第3-5周，完成外文的翻译工作，了解制冷压缩机的基本工作原理；

3、第6-7周，在实验室完成制冷压缩机性能测试实验的前期准备工作；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]吴业正，李红旗，张华等编著.制冷压缩机[m].北京：机械工业出版社,2011：1-3.

[2]李越峰,李进.压缩机性能曲线在空调开发中的应用[c].制冷及低温技术的发展与应用研讨会暨我国制冷及低温工程博士点20周年纪念论文集2006:225-228.