图郑州大学 能源与动力工程专业 《制冷压缩机》 课程教学大纲 大纲制订人：郑锦华 大纲审定人：马新灵 修订日期：2022/12/15
能源与动力工程专业 《制冷压缩机》 课程教学大纲 大纲制订人：郑锦华 大纲审定人：马新灵 修订日期：2022/12/15 郑州大学
《制冷压缩机》课程教学大纲 课程编号：013230 课程名称（中/英文）：制冷压缩机/Refrigeration compressor 课程类型：专业核心 总学时：32 讲课学时：32 学分：2 适用对象：能源与动力工程及相关专业 先修课程：材料力学、高等数学、机械制图、制冷原理、工程热力学 后续课程：机械制造、机械设计及工艺 开课单位：机械与动力工程学院 一、课程的性质和散学目标 《制冷压缩机》课程涉及到各种制冷压缩机的结构、工作原理及设计计算等内容，它是制冷循 环的核心设备，是完成制冷循环的能量输入和转换的唯一动力装置，也是在制冷过程中要求最高， 具有决定性的设备。因此，制冷压缩机涵盖了制冷原理的全过程，同时涉及到机械设计、材料、工 程热力学等专业知识，是制冷工程必不可少的专业技术学习。 本课程的教学目标为： 课程目标1：掌握各种制冷压缩机的基本结构、运行原理和使用要求，了解各种压缩机的分类和 区别，以及不同压缩机的使用场合和条件。 课程目标2：针对某种压缩机，在熟悉该压缩机的结构和运行原理的基础上，能够对该压缩机进 行相应的热力计算，以及各运动部件的受力分析和载荷计算。 课程目标3：对于常用压缩机，应非常熟悉其结构和运行过程，并且在载荷计算的基础上，能够 根据不同的制冷负荷要求，设计相应的压缩机零部件。 课程目标4：在工程应用的过程中，能够根据制冷系统的使用要求及条件，选择合适的压缩机种 类、数量、型号等，以满足制冷系统的运行要求。 本课程的教学目标与毕业要求的对应关系为： 序号毕业要求指 毕业要求指标点具体内容 本课程的教学目标与 标点 毕业要求的对应关系 1 毕业要求14掌握工程热物理、热能工程、制冷及低温工 课程目标1、 14 程、工业节能技术与先进装备领域的专业知识， 课程目标4 能将其与数理基础和工程基础等知识相结合，解 快能源与动力系统设计、控制或政进。 毕业要求 31能够针对具有特定需求的工程技术问题进行提 课程目标2、 3.1 炼和描述，确定相应的工程设计与技术方案。 课程目标3
《制冷压缩机》课程教学大纲 课程编号：013230 课程名称（中／英文）：制冷压缩机/Refrigeration compressor 课程类型: 专业核心 总 学 时： 32 讲课学时：32 学 分：2 适用对象: 能源与动力工程及相关专业 先修课程：材料力学、高等数学、机械制图、制冷原理、工程热力学 后续课程： 机械制造、机械设计及工艺 开课单位：机械与动力工程学院 一、课程的性质和教学目标 《制冷压缩机》课程涉及到各种制冷压缩机的结构、工作原理及设计计算等内容，它是制冷循 环的核心设备，是完成制冷循环的能量输入和转换的唯一动力装置，也是在制冷过程中要求最高， 具有决定性的设备。因此，制冷压缩机涵盖了制冷原理的全过程，同时涉及到机械设计、材料、工 程热力学等专业知识，是制冷工程必不可少的专业技术学习。 本课程的教学目标为： 课程目标 1：掌握各种制冷压缩机的基本结构、运行原理和使用要求，了解各种压缩机的分类和 区别，以及不同压缩机的使用场合和条件。 课程目标 2：针对某种压缩机，在熟悉该压缩机的结构和运行原理的基础上，能够对该压缩机进 行相应的热力计算，以及各运动部件的受力分析和载荷计算。 课程目标 3：对于常用压缩机，应非常熟悉其结构和运行过程，并且在载荷计算的基础上，能够 根据不同的制冷负荷要求，设计相应的压缩机零部件。 课程目标 4：在工程应用的过程中，能够根据制冷系统的使用要求及条件，选择合适的压缩机种 类、数量、型号等，以满足制冷系统的运行要求。 本课程的教学目标与毕业要求的对应关系为： 序号 毕业要求指 标点 毕业要求指标点具体内容 本课程的教学目标与 毕业要求的对应关系 1 毕 业 要 求 1.4 1.4 掌握工程热物理、热能工程、制冷及低温工 程、工业节能技术与先进装备领域的专业知识， 能将其与数理基础和工程基础等知识相结合，解 决能源与动力系统设计、控制或改进。 课程目标 1、 课程目标 4 2 毕 业 要 求 3.1 3.1 能够针对具有特定需求的工程技术问题进行提 炼和描述，确定相应的工程设计与技术方案。 课程目标 2、 课程目标 3
二、教学的基本要求 本课程教学的基本要求是：使学生了解制冷循环中核心设备制冷压缩机的工作原理以及结构 特征，利用以前学习的制冷原理和工程热力学、传热学等专业基础知识，充分理解这些知识在压缩 机上的应用，同时了解不同的压缩过程对制冷压缩机性能的影响，从而对压缩机的设计、计算和结 构改良等建立基本的概念。掌握在不同的制冷循环过程中能够正确选型和配置，以及针对各种压缩 机的运行原理，建立起压缩机的设计基础。 各课程目标的培养环节为： 培养环节 散学日标 课程教学 平时作业 动画演示 课程实验 课程目标1 课程目标2 课程目标3 课程目标4 三、课堂教学内容及目标 本课程采用模块化教学，教学内容共有五个模块。 棋块一：制冷压缩机课程绪论4学时 目标： (1)复习以前已经学习过的有关制冷循环的相关知识，例如制冷原理、朗肯循环、工程热力 学等，为压缩机的运行原理进行铺垫和导入，了解各种压缩过程的差异和优缺点。 (2)介绍制冷压缩机的分类方法、使用范围和基本的结构特征。主要讲解实现压缩的几种力 法和能量转换的过程，对压缩机进行全面的种类说明，使学生了解本课程的全部教学内容，通识性 知识是本模块的核心内容。 模块二：往复式制冷压缩机10学时 目标： (1)掌握往复式制冷压缩机的结构原理以及工作过程，学习往复式制冷压缩机的热力计算方 法以及热工过程，学习往复式运动实现压缩的热力特点，以及结构和性能的优缺点等。 (2)掌握往复式压缩机的基本零部件的结构特征、作用以及载荷特征，主要内容包括：驱动机 构和机体部件、气阀、封闭式制冷压缩机的内置式电动机、总体结构和润滑系统和润滑油等。 (3)掌握往复式制冷压缩的运动特征、使用要求和运行规范，内容包括：运动方程的建立和解 析、往复式制冷压缩机的振动与噪声和安全保护等的原理和防治方法。 (4)熟练掌握往复式压缩机的种类和运行特征，能够完成在制冷循环过程中的选型和合理配 置，构建完成整个制冷循环系统。 模块三：滚动转子式制冷压缩机6学时 目标：
二、教学的基本要求 本课程教学的基本要求是：使学生了解制冷循环中核心设备-制冷压缩机的工作原理以及结构 特征，利用以前学习的制冷原理和工程热力学、传热学等专业基础知识，充分理解这些知识在压缩 机上的应用，同时了解不同的压缩过程对制冷压缩机性能的影响，从而对压缩机的设计、计算和结 构改良等建立基本的概念。掌握在不同的制冷循环过程中能够正确选型和配置，以及针对各种压缩 机的运行原理，建立起压缩机的设计基础。 各课程目标的培养环节为： 教学目标 培养环节 课程教学 平时作业 动画演示 课程实验 课程目标 1 √ √ √ √ 课程目标 2 √ √ √ √ 课程目标 3 √ √ √ √ 课程目标 4 √ √ √ √ 三、课堂教学内容及目标 本课程采用模块化教学，教学内容共有五个模块。 模块一：制冷压缩机课程绪论 4 学时 目标： （1）复习以前已经学习过的有关制冷循环的相关知识，例如制冷原理、朗肯循环、工程热力 学等，为压缩机的运行原理进行铺垫和导入，了解各种压缩过程的差异和优缺点。 （2）介绍制冷压缩机的分类方法、使用范围和基本的结构特征。主要讲解实现压缩的几种方 法和能量转换的过程，对压缩机进行全面的种类说明，使学生了解本课程的全部教学内容，通识性 知识是本模块的核心内容。 模块二：往复式制冷压缩机 10 学时 目标： （1）掌握往复式制冷压缩机的结构原理以及工作过程，学习往复式制冷压缩机的热力计算方 法以及热工过程，学习往复式运动实现压缩的热力特点，以及结构和性能的优缺点等。 （2）掌握往复式压缩机的基本零部件的结构特征、作用以及载荷特征，主要内容包括：驱动机 构和机体部件、气阀、封闭式制冷压缩机的内置式电动机、总体结构和润滑系统和润滑油等。 （3）掌握往复式制冷压缩的运动特征、使用要求和运行规范，内容包括：运动方程的建立和解 析、往复式制冷压缩机的振动与噪声和安全保护等的原理和防治方法。 （4）熟练掌握往复式压缩机的种类和运行特征，能够完成在制冷循环过程中的选型和合理配 置，构建完成整个制冷循环系统。 模块三：滚动转子式制冷压缩机 6 学时 目标：
(1)掌据滚动转子式制冷压缩机的结构原理以及工作过程，学习滚动转子式制冷压缩机的热 力计算方法以及热工过程，学习滚动转子式运动实现压缩的热力特点，以及结构和性能的优缺点 等。 (2)掌握滚动转子式压缩机的基本结构特征、作用以及载荷特征，学会滚动转子的受力分析及 主要结构参数，特别是压缩形式的改变对制冷压缩机性能的影响。 (3)掌握滚动转子式制冷压缩的运动特征、使用要求和运行规范，内容包括：滑片的运动方程 建立和解析、压缩机的振动与噪声和安全保护等的原理和防治方法。 (4)了解滚动转子式压缩机的变种-摆动转子式压缩机的结构特征以及优缺点，特别是在结构 方面的变化引起的性能改变，以及结构参数的设置和计算方法等的差异。 模块四：祸旋式制冷压缩机6学时 目标： ()掌握涡旋式制冷压缩机的结构特点以及工作过程，学习涡旋式制冷压缩机的热力计算方 法以及热工过程，学习旋转平动的运动形式实现压缩的热力特点，以及结构和性能的优缺点等。 (2)掌握涡旋式制冷压缩的压缩特征，特别是构成涡旋式压缩机的主要部件动静涡旋体的结 构要素，以及涡旋线的设计和相应的计算方程组的构成，从而影响压缩机的性能参数。 (3)掌握涡旋式制冷压缩的运动特征、使用要求和运行规范，由于工作原理的改变，重点了解 相对应的机械结构、密封方式与防自转机构等。 模块五：螺杆式制冷压缩机6学时 目标： (1)掌握螺杆式制冷压缩机的结构原理以及工作过程，学习螺杆式制冷压缩机的热力计算方 法以及热工过程，学习双螺杆和单螺杆压缩运动实现压缩的特点，以及结构和性能的优缺点等。 (2)掌握螺杆式压缩机的基本结构特征、作用以及载荷特征，学会螺杆的受力分析及主要结构 参数，双螺杆啮合方程的建立以及啮合原理的应用， (3)掌握螺杆式制冷压缩的运动特征、使用要求和运行规范，内容包括：螺杆齿形的设计和选 型，结构参数的确定，以及压缩比的调节方法和原理。 四、实验教学内容及要求（课程配套实验单独设课） 实验教学分为“制冷压缩机零件表面处理演示实验和制冷压缩机拆装实验”两个模块。 模块一：制冷压缩零件表面处理演示实验4学时 (1)采用等离子表面处理的方法，对制冷压缩机零件表面进行强化处理，目的是提高运动零部 件的耐磨损能力，延长压缩机的使用寿命和安全运行的可靠性。 (2)在等离子体发生设备中放入相应的要处理的零件，采用CVD化学气相沉积工艺，在零部 件表面进行耐磨涂层的加工，如DLC金刚石涂层等，该实验引入最新技术，以提高压缩机的运行性
（1）掌握滚动转子式制冷压缩机的结构原理以及工作过程，学习滚动转子式制冷压缩机的热 力计算方法以及热工过程，学习滚动转子式运动实现压缩的热力特点，以及结构和性能的优缺点 等。 （2）掌握滚动转子式压缩机的基本结构特征、作用以及载荷特征，学会滚动转子的受力分析及 主要结构参数，特别是压缩形式的改变对制冷压缩机性能的影响。 （3）掌握滚动转子式制冷压缩的运动特征、使用要求和运行规范，内容包括：滑片的运动方程 建立和解析、压缩机的振动与噪声和安全保护等的原理和防治方法。 （4）了解滚动转子式压缩机的变种-摆动转子式压缩机的结构特征以及优缺点，特别是在结构 方面的变化引起的性能改变，以及结构参数的设置和计算方法等的差异。 模块四：涡旋式制冷压缩机 6 学时 目标： （1）掌握涡旋式制冷压缩机的结构特点以及工作过程，学习涡旋式制冷压缩机的热力计算方 法以及热工过程，学习旋转平动的运动形式实现压缩的热力特点，以及结构和性能的优缺点等。 （2）掌握涡旋式制冷压缩的压缩特征，特别是构成涡旋式压缩机的主要部件-动静涡旋体的结 构要素，以及涡旋线的设计和相应的计算方程组的构成，从而影响压缩机的性能参数。 （3）掌握涡旋式制冷压缩的运动特征、使用要求和运行规范，由于工作原理的改变，重点了解 相对应的机械结构、密封方式与防自转机构等。 模块五：螺杆式制冷压缩机 6 学时 目标： （1）掌握螺杆式制冷压缩机的结构原理以及工作过程，学习螺杆式制冷压缩机的热力计算方 法以及热工过程，学习双螺杆和单螺杆压缩运动实现压缩的特点，以及结构和性能的优缺点等。 （2）掌握螺杆式压缩机的基本结构特征、作用以及载荷特征，学会螺杆的受力分析及主要结构 参数，双螺杆啮合方程的建立以及啮合原理的应用。 （3）掌握螺杆式制冷压缩的运动特征、使用要求和运行规范，内容包括：螺杆齿形的设计和选 型，结构参数的确定，以及压缩比的调节方法和原理。 四、实验教学内容及要求（课程配套实验单独设课） 实验教学分为“制冷压缩机零件表面处理演示实验和制冷压缩机拆装实验”两个模块。 模块一：制冷压缩零件表面处理演示实验 4 学时 （1）采用等离子表面处理的方法，对制冷压缩机零件表面进行强化处理，目的是提高运动零部 件的耐磨损能力，延长压缩机的使用寿命和安全运行的可靠性。 （2）在等离子体发生设备中放入相应的要处理的零件，采用 CVD 化学气相沉积工艺，在零部 件表面进行耐磨涂层的加工，如 DLC 金刚石涂层等，该实验引入最新技术，以提高压缩机的运行性
能，学生以观摩的形式，了解零部件表面强化的过程。 (3)要求学生观摩表面处理的过程，了解表面处理的原理以及功效，做好实验笔记，并观察实 验现象，写出实验报告。 棋块二：制冷压缩机拆装实验 12学时 (1)本实验根据课程所涉及的压缩机种类，实验室准备各种类型的压缩机，例如半封闭式双 缸往复式制冷压缩机、全封闭式往复式制冷压缩机、全封闭式滚动转子式制冷压缩机和全封闭式涡 旋式压缩机等，通过课程教学，在了解各种压缩机结构、工作原理后，拆装实验以实物的形式呈现 在学生面前，提高学生对课程教学内容的理解，同时提高学生的实践能力。 (2)了解各种压缩机的拆装流程和操作要求，把压缩机整机拆成零部件，并实地观察零部件 的结构和尺寸，特别是了解整个压缩机的总体结构，并了解其运行原理，把抽象的课本知识实物 化，进一步加深对课程内容的理解。 (3)掌握各种拆装工具、量具、仪表等的使用方法，正确测量各机构的形状尺寸，并且学会 掌握压缩机的拆装流程，特别是要强化操作过程中的安全注意事项，做好实验记录和拆装过程影 像，结合课程教学的内容，对照实物，写出实验报告。 五、课程教学思想、教学方法、教学手段 本课程是能源与动力工程专业学生的必修课，也是制冷工程的核心课程。 1.采用启发式教学，以激发学生主动学习的兴趣，并培养学生独立思考、分析问题和解决问 题的能力，最终引导学生主动通过实践和自学环节掌握本门课程相关知识。 2.在教学内容上，系统讲授几种常用的压缩机的结构、工作原理、热力过程、受力分析以及 各种压缩机的使用方法、性能特征和各自的优缺点。课程内容主要包括：往复式制冷压缩机、滚动 转子式制冷压缩机、摆动转子式制冷压缩机、涡旋式制冷压缩机和螺杆式制冷压缩机，以及其相应 衍生的压缩机种类，其中以实际压缩机为基础进行课程讲解，与工程技术紧密结合，同时附加必要 的理论分析和数学推导。 3.在教学过程中，采用多媒体教学与传统板书相结合的方式，提高课堂教学信息量、增强教 学的直观性，为了使学生更容易理解压缩机的工作原理和结构特征，课程采用大量的动画演示，通 过动画过程，提高学生对课程内容的理解。 4.将课堂理论教学与实验教学相结合，由于学生缺乏工程实践知识，实验教学的目的是把抽 象的课本知识落到工程实际中，从而完成理论与实践相结合的目标，提高学生的工程实践能力。 5。课内讨论和课外答疑相结合，学生可随时进行答疑。 六、各教学环节学时分配 教学内容 讲投讨论课 实验（字时） 课程项目 模块一：制冷压缩机课程绪论 4 承上启下 棋块二：往复式制冷压缩机 10 4(分组) 拆装
能，学生以观摩的形式，了解零部件表面强化的过程。 （3）要求学生观摩表面处理的过程，了解表面处理的原理以及功效，做好实验笔记，并观察实 验现象，写出实验报告。 模块二：制冷压缩机拆装实验 12 学时 （1）本实验根据课程所涉及的压缩机种类，实验室准备各种类型的压缩机，例如半封闭式双 缸往复式制冷压缩机、全封闭式往复式制冷压缩机、全封闭式滚动转子式制冷压缩机和全封闭式涡 旋式压缩机等，通过课程教学，在了解各种压缩机结构、工作原理后，拆装实验以实物的形式呈现 在学生面前，提高学生对课程教学内容的理解，同时提高学生的实践能力。 （2）了解各种压缩机的拆装流程和操作要求，把压缩机整机拆成零部件，并实地观察零部件 的结构和尺寸，特别是了解整个压缩机的总体结构，并了解其运行原理，把抽象的课本知识实物 化，进一步加深对课程内容的理解。 （3）掌握各种拆装工具、量具、仪表等的使用方法，正确测量各机构的形状尺寸，并且学会 掌握压缩机的拆装流程，特别是要强化操作过程中的安全注意事项，做好实验记录和拆装过程影 像，结合课程教学的内容，对照实物，写出实验报告。 五、课程教学思想、教学方法、教学手段 本课程是能源与动力工程专业学生的必修课，也是制冷工程的核心课程。 1．采用启发式教学，以激发学生主动学习的兴趣，并培养学生独立思考、分析问题和解决问 题的能力，最终引导学生主动通过实践和自学环节掌握本门课程相关知识。 2．在教学内容上，系统讲授几种常用的压缩机的结构、工作原理、热力过程、受力分析以及 各种压缩机的使用方法、性能特征和各自的优缺点。课程内容主要包括：往复式制冷压缩机、滚动 转子式制冷压缩机、摆动转子式制冷压缩机、涡旋式制冷压缩机和螺杆式制冷压缩机，以及其相应 衍生的压缩机种类，其中以实际压缩机为基础进行课程讲解，与工程技术紧密结合，同时附加必要 的理论分析和数学推导。 3．在教学过程中，采用多媒体教学与传统板书相结合的方式，提高课堂教学信息量、增强教 学的直观性，为了使学生更容易理解压缩机的工作原理和结构特征，课程采用大量的动画演示，通 过动画过程，提高学生对课程内容的理解。 4．将课堂理论教学与实验教学相结合，由于学生缺乏工程实践知识，实验教学的目的是把抽 象的课本知识落到工程实际中，从而完成理论与实践相结合的目标，提高学生的工程实践能力。 5. 课内讨论和课外答疑相结合，学生可随时进行答疑。 六、各教学环节学时分配 教学内容 讲授 讨论课 实验（学时） 课程项目 模块一：制冷压缩机课程绪论 4 承上启下 模块二：往复式制冷压缩机 10 4（分组） 拆装