1.课题背景

制冷和低温技术是为适应人们对低温条件的需要而产生和发展起来的。制冷机是一种将热量从低于环境介质温度的物体中转移到环境介质中去的一种机器，只有有了制冷机，才能将低温物体的热量不断地转移给常温介质。从而达到制冷的目的，在各类型的制冷压缩机中，活塞式制冷压缩机是问世最早、目前还广为应用的一众机型。随着科学技术的发展以及人民生活水平的不断提高，制冷和低温技术在工业、农业、国防建设、科学研究等国民经济各部门中的作用和地位日益重要。制冷压缩机也在不断的完善自己，以适应社会的需求和发展［1-3］。

活塞式制冷压缩机是利用气缸中的活塞往复运动来压缩气缸中的气体，通过曲柄连杆机构把原动力的旋转运动转变为活塞的往复运动。相比之下，螺杆式制冷压缩机系统中需要装设大量油分离器。离心式制冷压缩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，螺杆式制冷压缩机和离心式制冷压缩机的发展也很快，它们在中、大制冷范围内结构简单紧凑，振动小、易损件少、维修方便等优点日益显现。所以一般倾向于认为将活塞式制冷压缩机的制冷量上限维持在350-580千瓦以下较为合适，而在230-350千瓦以下，活塞式制冷压缩机仍占压倒性优势［3-11］。

目前压缩机的结构形式从开启式压缩机的典型结构慢慢向半封闭或半封闭向全封闭的结构过渡，这与制冷压缩机小型轻量化的发展趋势是一致的，在这方面，提高压缩机的转速，采用多缸结构，用轻合金构件等都是达此目地的途径。然而，随着压缩机的转速、活塞平均速度的增高，产生了诸如各种阻力损失增大，运动件磨损加剧，压缩机过热，气阀损坏，寿命缩短以及运转时振动和噪声大等不利影响，为了解决这些问题，国内外都开展了广泛的研究工作，使压缩机的性能和可靠性得以迅速提高［12-14］。

2.发展与应用

人类最早的制冷方法是利用自然界存在的冰、深井水等。我国早在周朝就有了用冰的历史。到了秦汉，冰的使用就更进一步，据《艺文志》记载：”大秦国有五宫殿，以水晶为柱拱，称水晶宫，内实以冰，遇夏开发。”这实质是我国最早的空调房间。冰酪，奶冰也发源于中国，是冰激淋的雏形，在元朝时由意大利著名旅行家马可#183;波罗带到了欧洲。

1755年，爱丁堡的化学教师库伦用乙醚蒸发来使水结冰[15]。他的学生布拉克从本质上解释了融化和气化的现象，提出了潜热的概念，并发明了冰量热器，标志着现代制冷技术的开始。

在普冷方面，1834年，发明家波尔金斯造出了第一台以乙醚为工质的蒸汽压缩式制冷机，并正式申请了英国第6662号专利。这是后来所有蒸汽压缩式制冷机的雏形，但使用的工质是乙醚，容易燃烧。到1875年卡利和林德用氨作制冷剂，从此蒸汽压缩式制冷机开始占有统治地位［16］。

在此期间，空气绝热膨胀会显著降低空气温度的现象开始用于制冷。1844年，医生高里用封闭循环的空气制冷机为患者建立了一座空调站，空气制冷机使他一举成名。威廉#183;西门斯在空气制冷机中引入了回热器，提高了制冷机的性能［17］。