離心式壓縮機在制冷系統中同樣起著壓縮氣體的作用，這種壓縮機常用于大型空調工程、石油化工等制冷系統中。離心式壓縮機具有制冷量大，結構緊湊、重量輕、尺寸小，省去氣閥、填料、活塞環等易損件，工作可靠，操作方便，運轉率高，維護費用低等特點，同時還有運動平穩，振動小，噪音低，易調節，易于實現多級壓縮和節流等優點。其缺點是制冷量不能太小，一般壓力比不能大，因為壓力過高時密封困難，同時要求高速旋轉等。
離心式壓縮機對制冷劑有特殊的要求，如制冷劑分子量要大，氣體常數要小，冷凝壓力與蒸發壓力的比要小，在壓縮過程中蒸氣的過熱不宜太大，比熱要小，氣化潛熱要大，單位容積制冷量要大，
在制冷循環中的真空度不能過低等。
離心壓縮機有單級式和多級式。單級離心式壓縮機主要由外殼，轉軸、葉輪、護壓器等組成。其結構簡單，但排氣壓力不高，因此在制冷系統的實際使用中，通常使用多級離心式壓縮機。
離心式三級壓縮結構如下，蒸發由第一級進入第二級，由第二級進入第三級，氣流逐級壓縮，以提高排氣壓力，達到一定的氣壓。
離心式制冷壓縮機在制冷系統中如同活塞式制冷壓縮機一樣起著壓縮氣體的作用，由蒸發器來的氣體經由壓縮機的進氣室進入葉輪的吸入口，由于葉輪以高速轉動，就把葉片間的氣體以高速度甩出去，氣體在被甩出的過程中，葉輪對氣體作了功，因此氣體的速度增大，同時壓力也增高。這從能量轉化的角度看，也可以理解為葉輪給氣體以一定的能量，此能量又轉化為氣體的壓力能和速度能。
由葉輪出來的氣體，其速度很高，因此在葉輪的后面設有擴壓器，一般是一個環形的通路，氣體流經擴壓器時沿流動方向的截面積是逐漸增大的，因而氣流的速度降低，壓力進一步增高。即由速度能轉化為壓力能。擴壓器出來的氣體再由圓流器引入下一個葉輪進行再一次壓縮。回流器也是一個環形通道，但前端有一彎曲部份（稱為彎道），把氣體由離心方向改為向心方向，彎道之后，一般都裝有葉片，引導氣體以一定的方向進入下一級葉輪。在彎遭和回流器中，氣體的壓力和速度的變化一般不大，在單級離心式壓縮機和多級離心式壓縮機的末一級，沒有回流器，而是接上一個蝸殼，它的作用是把擴壓器出來的氣體引導到排氣管來達成制冷循環的。
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