新型无氟压缩机的环保化和无声化研究

　　1制冷剂性能对压缩机的影响

　　1 1在低温条件下，应在高于大气压的压力下蒸发；在常温条件下，应在较低压力下液化。

　　1 2临界温度要高，凝固点要低。

　　1 3蒸发热和液体比热的比要大，气体比容要小。

　　1 4化学稳定性好，高温下不分解，不腐蚀金属，不使润滑油变质。

　　1 5粘度小，导热系数良好。

　　1 6不易燃烧和爆炸，对人体无害，无恶臭。

　　1 7难于泄漏，如有泄漏，应易于发现。

　　1 8价格便宜，容易获取。

　　1 9臭氧层损耗潜能值（ODP）和温室效应系统（GWP）要为零（ODP和GWP值是近几年才提出的环保要求，已成为衡量制冷剂性能的关键指示）。

　　完全满足上述各项条件的制冷剂至少目前还没能找到。3种制冷剂R- 12（ CFC）、R134a及R600a的主要特性。

　　2134a压缩机与R12压缩机异同

　　可以看出R134a与R12的热力特性比较接近，理化特性稳定，不燃、不爆，使用安全，且价格低廉，并且所用的材料相容，从生态角度来看， ODP值为零，颇具有吸Technology Analysis引力，很适合作R12替代物，缺点是GWP值不为零，能耗和噪声比R12差，其主要原因如下。

　　2 1压缩机吸、排气（蒸发和冷凝）压差

　　由于R134a这种压差比R12要大1巴左右，这将影响轴承的设计和泄漏，所以必须选用较厚的阀片及较大的轴承，这就使压缩机的效率有所下降。此外，压缩机的启动能力也将因大的压差而需要较高的启动力距的电机，这就意味着电机效率也略有降低。

　　2 2压缩机压缩比

　　这是压缩机很重要的一个参数，直接影响到容积率与所需的压缩功。在高蒸发温度时， R134a与R12压缩比相近，而在低蒸发温度（10 ）时， R134a较R12压缩比高27% （在- 23 3 ） 30% （在- 35 ）。这就意味着R134a）非常适合于汽车空调，而在冰箱、冷柜工况条件下性能较差。

　　2 3蒸发器内的焓差

　　在标准工况下， R134a的焓差较R12大27 3%.这就要求重新设计阀门及压缩机消音器。

　　2 4容积制冷量

　　在低蒸发温度时， R134a的容积制冷量比R12小，这就需要增加R134a压缩机的排气量。

　　2 5油兼容性

　　由于R134a与一般的矿物油不能互溶，只能使用专门昂贵的脂类润滑油POE油，而POE油的吸水性是矿物油的100倍，吸入的水分很难用加热和抽真空去除，因此在生产过程中既要严格控制水分，又要控制其他零件在加工时所夹的矿物油，从而造成生产工艺控制复杂，增加运行成本，同时也使维修要求提高，生产厂家必须建立专门的保修服务机构，造成维修成本上升。

　　3 R600a压缩机与R12压缩机异同

　　R600a具有良好的环保性能（ODP值为零， GWP值几乎为零） ，油兼容性好，冷凝压力较低，吸、排气（蒸发和冷凝）压差较小，排气温度低等优点，但其易燃、易爆的特性使得它未能通过美国UL认可，不能进入美国和日本等国。

　　3 1压缩机吸、排气（蒸发和冷凝）压差

　　由于R600a这种压差比R12要小42%左右，排气温度也较R12低18 ，这将有利于提高压缩机的效率和降低噪声与振动。此外压缩机的启动能力也将因小的压差而需要较低的启动力距的电机，这就使得电机效率也略有提高。还有，随着压力和压差的减小，使各零件的承受力降低，因此可以节省材料，降低成本。

　　3 2质流量

　　R600a的质流量比R12小57%左右，因此要达到同样的制冷量， R600a压缩机的容积就必须比R12压缩机的大50 80%左右，这就意味着压缩机的尺寸要变大，造成成本提高，同时减少了制冷器具的净容积。

　　3 3蒸发潜热和沸点

　　由于R600a的蒸发潜热比R12大得多，故制冷系统中R600a的用量较R12系统小得多，大约只有1/ 3左右，因而使成本接近R12，但该系统制冷剂的准确性也更加敏感，直接影响着制冷系统的匹配是否优化。而且，因R600a的沸点较高，压缩机吸气压力呈负表压状态，容易使空气倒流入系统中，影响制冷效果。

　　3 4易燃、易爆性

　　R600a作为一种碳氢制冷剂具有易燃、易爆性，当空气中含量达到1 8% 8 4%（体积比）时，如遇明火则会燃烧爆炸。因此，用R600a作制冷剂的制冷系统，在设计中要完全排除燃烧爆炸的可能性。

　　4压缩机的高效节能与静音

　　进入90年代以来，大气污染、地球温室效应日益严重，直接关系到人类的生存和发展，因而，提高能源效率和加强环境保护，成为世界各国政府的迫切任务，美国、日本和欧洲国家都先后制订了制冷器具的节能措施，美国能源标准部将要求器具产品在2001年以前将其能耗降低30%.我国于1999年2月11日也开始实施节能产品认证。所以，作为制冷器具中主要耗电的压缩机的高效节能化显得尤为重要。目前，提高压缩机能效比COP值的主要方法有以下几种。

　　4 1改进阀组合件结构，以改善其动力学特性其主要

　　方法是： （ 1）取消吸气阀片升程限制器； （ 2）排气阀片采用单定位升程限制器，以减少吸、排气阻力。经过优化设计，可使制冷量提高12%，而COP值提高7%.

　　4 2减少余隙容积，提高能效其方法有： （1）通过减少活塞直径，增加行程来减少余隙容积； （ 2）通过优化设计，减少气缸垫厚度来减少余隙容积； （ 3）在活塞顶上加一与排气孔面积大小圆柱，以减少余隙容积；从而提高能效。

　　4 3改为直接或半直接吸气将压缩机吸气管直接或半直接接入用聚合物质的消音器，来降低吸气温度，增加单位容积制冷量，一般可增加8% 10%.但会使噪声增加1 3db（A），而R600a作制冷工质的系统，因其排气压力较低，故影响不大。

　　4 4采用高效电机通过增加电机定子高度来降低磁力线密度，同时采用运行电容来提高电机效率，一般可增加15%.目前国外已开始采用超节能直流容调压缩机，通过使用强磁力的8片钕磁石，将转子的体积和重量减少到1/ 2，只须较小的电力就能使其运转，配用直流变频装置后，可*大限度地提高工作效率。

　　4 5降噪方法随着人们环保意识的提高，对器具产品的静音化要求越来越高，因此，降低噪声污染，也是制冷器具的主要噪声源压缩机设计当务之急的重点，目前主要方法有： （ 1）采用高强度聚合塑料作弹簧座，以减少金属间的碰撞产生的噪声。（2）在排气管上加防震垫，以减少运动。（3）增加外壳钢板厚度或在外南上施加震动吸收装置。（4）近来国内外大功率压缩机普遍采用一种隔音套来降低噪声。