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压缩机的论文

制冷压缩机

——活塞式制冷压缩机

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陈泱任

李承祥

学校：

制药与材料工程学院

班级：

尖峰班

1.引言。

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2.制冷系统。

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2.1制冷技术的历史现状发展趋势。

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2.2制冷技术的应用。

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3.制冷压缩机。

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3.1.制冷压缩机的分类。

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4.1分类。

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4.2基本结构。

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4.4操作规程。

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4.6维护保养。

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4.7最新技术发展。

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5.结论。

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制冷压缩机

——活塞式制冷压缩机

摘要　制冷设备是制冷机与使用冷量的设施结合在一起的装置。

而制冷压缩机是制冷系统的核心和心脏。

随着现今的发展，制冷压缩机种类日益增多，而活塞式压缩机历史较久，得到了广泛发展和深入研究。

直到目前为止，其产量仍然在各类压缩机中占主要地位。

关键词制冷压缩机活塞式心脏核心应用广泛

1.引言

制冷是研究人工制取低温的原理、设备及其应用的科学技术。

它在日常生活中以及制药工业上等都有广泛应用。

然而制冷压缩机是制冷系统的核心和心脏。

压缩机引的能力和特征决定了制冷系统的能力和特征。

某种意义上，制冷系统的设计与匹配就是将压缩机的能力体现出来。

所以，压缩机是否能正常工作将直接影响整个系统是否能正常工作。

知道或了解制冷压缩机的工作性能及特点将有利于各位在今后的工作的顺利展开和工作质量的提高。

2.制冷系统

制冷系统完成的是使某一空间或某物体达到低于其周围环境介质的温度，并维持这个低温的过程。

它主要由压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器四大部分主成。

2.1制冷技术的历史现状发展趋势

现代的制冷技术，是18世纪后期发展起来的。

在此之前，人们很早已懂得冷的利用。

我国古代就有人用天然冰冷藏食品和防暑降温。

马可·波罗在他的著作《马可·波罗游记》中，对中国制冷和造冰窖的方法有详细的记述。

1755年爱丁堡的化学教师库仑利用乙醚蒸发使水结冰。

他的学生布拉克从本质上解释了融化和气化现象，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气压缩式制冷机，并正式申请了英国第6662号专利。

这是后来所有蒸气压缩式制冷机的雏型，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，从此蒸气压缩式制冷机开始占有统治地位。

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·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。

1859年，卡列发明了氨水吸收式制冷系统，申请了原理专利。

1910年左右，马利斯·莱兰克发明了蒸气喷射式制冷系统。

到20世纪，制冷技术有了更大发展。

全封闭制冷压缩机的研制成功（美国通用电器公司）；米里杰发现氟里昂制冷剂并用于蒸气压缩式制冷循环以及混合制冷剂的应用；伯宁顿发明回热式除湿器循环以及热泵的出现，均推动了制冷技术的发展。

在低温方面，1877年卡里捷液化了氧气；1895年林德液化了空气，建立了空气分离设备；1898年杜瓦用液态空气预冷氢气，然后用绝热节流使氢气成为液体，温度降至20.4K；1908年卡末林·昂纳斯用液态空气和液态氢预冷氦气，再用绝热节流将氦液化，获得4.2K的低温。

杜瓦于1892年发明的杜瓦瓶，用于贮存低温液体，为低温领域的研究提供了重要条件。

1934年，卡皮查发明了先用膨胀机将氦气降温，再用绝热节流使其液化的氦液化器；1947年柯林斯采用双膨胀机于氦的预冷。

大部分的氦液化器现已采用膨胀机，在制冷技术的开发和实际使用中获得广泛的应用。

新的降低温度方法的发明，扩大了低温的范围，并进入了超低温领域。

德拜和焦克分别在1926年和1927年提出了用顺磁盐绝热退磁的方法获取低温，应用此方法获得的低温现已达到（1×10－3~5×10－3）K；由库提和西蒙等提出的核子绝热去磁的方法可将温度降至更低，库提用此法于1956年获得了20×10－3K。

1951年伦敦提出并于1965年研制出的3He-4He混合液稀释制冷法，可达到4×10－3K；1950年泡墨朗切克提出的方法，利用压缩液态3He的绝热固化，达到1×10－3K。

更近期的制冷技术发展主要缘于世界范围内对食品、舒适和健康方面，以及在空间技术、国防建设和科学实验方面的需要，从而使这门技术在20世纪的后半期得到飞速发展。

受微电子、计算机、新型原材料和其它相关工业领域的技术进步的渗透和促进，制冷技术取得了一些突破性的进展，同时也面临一场新的挑战。

2.2制冷技术的应用

1.空调工程

  空调工程是制冷技术应用的一个广阔领域。

光学仪器仪表、精密计量量具、纺织等生产车间及计算机房等，都要求对环境的温度、湿度、洁净度进行不同程度的控制；体育馆、大会堂、宾馆等公共建筑和小汽车、飞机、大型客车等交通工具也都需有舒适的空调系统。

2..食品工程

  易腐食品从采购或捕捞、加工、贮藏、运输到销售的全部流通过程中，都必须保持稳定的低温环境，才能延长和提高食品的质量、经济寿命与价值。

这就需有各种制冷设施，如冷加工设备、冷冻冷藏库、冷藏运输车或船、冷藏售货柜台等。

3.机械与电子工业

  精密机床油压系统利用制冷来控制油温，可稳定油膜刚度，使机床能正常工作。

对钢进行低温处理可改善钢的性能，提高钢的硬度和强度，延长工件的使用寿命。

多路通讯、雷达、卫星地面站等电子设备也都需要在低温下工作。

4.医疗卫生事业

  血浆、疫苗及某些特殊药品需要低温保存。

低温麻醉、低温手术及高烧患者的冷敷降温等也需制冷技术。

5.国防工业和现代科学

  在高寒地区使用的发动机、汽车、坦克、大炮等常规武器的性能需要作环境模拟试验，火箭、航天器也需要在模拟高空条件下进行试验，这些都需要人工制冷技术。

人工降雨也需要制冷。

6.家用冰箱及空调等日常生活方面也是制冷技术的应用。

总之，制冷技术的应用是很广泛的，随着国民经济的发展，科学技术的进步，人民生活水平的不断提高，制冷技术的发展与应用将会走向新的领域。

3.制冷压缩机

制冷压缩机是制冷循环的动力，它由原动机如电机拖动而工作，它除了及时抽出蒸发器内蒸汽，维持低温低压外，作用之二是通过压缩作用提高制冷剂蒸汽的压力和温度，创造将制冷剂蒸汽的热量由外界环境介质转移的条件。

即将低温低压制冷剂蒸汽压缩至高温高压状态，以便能用常温常压的空气或水作冷却介质来冷凝制冷剂蒸汽。

3.1制冷压缩机分类

（1） 按工作原理分类

a.容积型压缩机（活塞式，回旋式）：

在容积型压缩机中，一定容积的气体先被吸入

到气缸里,继而在汽缸中其容积被强制缩小，压力升高，当达到一定压力时气体便被

强制地从气缸排出。

其吸排气过程是间歇进行，流动并非连续稳定。

b.速度型压缩机（离心式）：

在速度型压缩机中，气体压力的增长是由于气体的速度

转化而来，即先使气体获得一定高速，然后再将气体的动能转化为压力能。

其压缩流程可以连续进行，起流动是稳定的。

此类压缩机在制冷装置中应用的主要是离心式制冷压缩机。

（2）按工作的蒸发温度范围分类：

对于单级缺位压缩机，一般可按其工作蒸发温度的范围分为高温、中温和低温压缩机三种，但在具体蒸发温度区域的划分上并不统一。

一般的温度范围为：

高温制冷压缩机：

-10~10；中温制冷压缩机：

-20~-10；低温制冷压缩机：

-45~-20.

（3）按密封结构形式分类

a.开启式压缩机:

开启式压缩机与原动机分为两体，两机主轴靠传动装置连接传动，压缩机主轴外伸端设置轴封装置，以防泄漏。

b.封闭式压缩机：

采用封闭式的结构，把机动机和压缩机连成一体，装在同一机壳内共用一根主轴，因而可以取消开启压缩机中的轴封装置，避免了由此产生或多或少泄露的可能性。

4.活塞式制冷压缩机

活塞式制冷压缩机的生产和使用历史较长，是目前应用最广泛的一种制冷压缩机。

它是靠由气缸、气阀和在气缸中作往复运动的活塞所构成的可变工作容积来完成制冷剂气体的吸入，压缩和排出过程。

活塞式制冷压缩机种类繁多，结构复杂。

4.1.分类

4.1.1.按所采用的制冷剂，分为氨压缩机和氟利昂压缩机两类。

氨压缩机多用作大中型制冷系统中的主机，而氟利昂压缩机多用作小型制冷系统的主机。

4.1.2.按制冷压缩机的级数分类，有单级制冷压缩机、双级制冷压缩机之分。

活塞式制冷压缩机一般都是无十字头的，但大型的带有十字头。

4.2.3．按制冷剂蒸气在气缸中的运动分类，有直流（顺流）制冷压缩机、非直流（逆流）制冷压缩机、单作用制冷压缩机和双作用制冷压缩机之分。

按气缸中心线分类，有立式制冷压缩机、卧式制冷压缩机、角度式制冷压缩机（V型、L型、W型、S型）、对称平衡型制冷压缩机、对置型制冷压缩机等。

4.1.4按封闭方式分类，有开启式制冷压缩机、半封闭式制冷压缩机、全封闭式制冷压缩机。

4.2基本结构

压缩机主要由工作腔部分，机座部分及辅助系统三不分组成。

结构：

机体，曲轴，连杆，活塞组，阀门（气阀），轴阀，油泵，能量调节装置，有循环系统等部件组成。

4.3工作原理

活塞式压缩机的工作是由气缸、气阀和在气缸中作往复运动的活塞所构成的工作容积不断变化来完成。

如果不考虑活塞式压缩机实际工作中的容积损失和能量损失（即理想工作过程），则活塞式压缩机曲轴每旋转一周所完成的工作，可分为吸气、压缩和排气。

压缩过程：

活塞从下止点向上运动，吸、排汽阀处于关闭状态，气体在密闭的气缸中被压缩，由于气缸容积逐渐缩小，则压力、温度逐渐升高直至气缸内气体压力与排气压力相等。

压缩过程一般被看作是等熵过程。

排气过程：

活塞继续向上移动，致使气缸内的气体压力大于排气压力，则排气阀开启，气缸内的气体在活塞的推动下等压排出气缸进入排气管道，直至活塞运动到上止点。

此时由于排气阀弹簧力和阀片本身重力的作用，排气阀关闭排气结束。

膨胀过程:

活塞运动到上止点时，由于压缩机的结构及制造工艺等原因，汽缸中仍有一些空间，该空间的容积称为余隙容积。

排气过程结束时，在余隙容积中的气体为高压气体。

活塞开始向下移动时，排气阀关闭，吸气腔内的低压气体不能立即进入汽缸，此时余隙容积内的高压气体因容积增加而压力下降，直至汽缸内气体的压力降至稍低于吸气腔内气体的压力，即开始吸气过程时为止。

至此，压缩机完成了一个由吸气、压缩和排气三个过程组成的工作循环。

此后，活塞又向下运动，重复上述三个过程，如此周而复始地进行循环。

4.4操作规程

4.4.1开机前的准备工作

（1）开机前应先查看运行记录，了解压缩机的停机原因。

如果是因故障停机，必须检查是否已检修完好。

（2）检查曲轴箱油位是否正常；卸载装置..\能量控制台.doc是否拨在“0”位；冷却水套供水是否正常。

（3）检查油温，如果太低进行加热。

（4）检查系统管道阀门是否处于合适状态。

（5）检查贮液器、低循桶液面是否保持合适的高度。

（6）检查其它设备，如风机、水泵等运转是否正常

4.4.2开机操作

（1）将压缩机卸载装置拨至“0”位。

（2）先转动油精过滤器..\精油过滤器.doc的手柄数圈，防止油路堵塞，油泵不上油。

（3）转动联轴器2~3圈，检查是否过重，若盘车过重，应检查原因，加以排除。

（4）接通电机电源，启动压缩机，待电机全速运转，建立起油压之后，开启排气截止阀，增载一组汽缸。

（5）缓慢开启吸气截止阀并注意电流表的数值。

如果听到液击声音，应立即将吸气阀关小，待液击声音

（6）消除后，再慢慢开启吸气阀。

吸气压力达到0.1~0.2Mpa时，增加一档负载。

调节时，每隔2~3分钟增加一组汽缸并观察油压的变化。

如果容量调大后，发现有液击声，立即调小容量，约过5~10分钟后再增加容量。

直至吸气阀完全打开，能量调至所需的容量。

（7）调整油压..\精油过滤器.doc，使之比吸气压力高0.15~0.3Mpa。

（8）根据蒸发器的负荷情况，缓慢开启、调节供液阀。

（9）填写运转记录。

4.4.3活塞压缩机运行时的加油操作

（1）首先检查润滑油的规格、型号和质量是否符合使用要求，并将其称重。

（2）检查加油管是否清洁，其一端应有过滤装置。

（3）将加油管一端接在压缩机三通阀的加油口上，有过滤器的一端插入油桶内。

（4）将三通阀指示箭头由“运转”位置拨至“加油”位置，润滑油即被油泵吸入压缩机内。

如进油很慢或不进油时，可将吸气阀适当关小，时曲轴箱内压力略低于大气压（压力不能过低）。

当油位达到要求时，将三通阀拨回“运转”位置。

加油时，注意油管进油口不要露出油面，以免空气进入。

4.5常见故障

常见故障处理方法

现象

原因

解决方法

压缩机不能启动

电气线路故障

联系电气，检查修理

高压继电器和油压继电器断开

检查高压继电器和油压继电器的接点并调整

压缩机启动不久

即停止

油压过低

调油压调节阀，如不能调高油压，按“油压过低”方法处理

油压继电器整定值太高

重新调整

气缸内有敲击声

制冷剂液体进入气缸造成液击

将吸气截止阀及膨胀阀关小或暂时关闭

运转时活塞撞击排气阀

增加活塞与排气阀的间隙

阀片损坏

更换新阀片

气阀螺栓松动

旋紧气阀螺栓

油压过低

滤油器堵塞

将曲轴箱的油放出，清洗滤油器

油压调节阀失灵

拆开油压调节阀检查

轴承间隙过大

修理或更换轴承

曲轴箱油量不足

增加润滑油

压缩机耗油量

增大

制冷剂液体进入曲轴箱

将吸气截止阀及膨胀阀关小或暂时关闭

压缩机的密封环、刮油环或气缸磨损

检查，必要时更换

油分离器回油管堵塞

检查回油管并清洗

压缩机卸载装置

失灵

油压不够

调整油压，使其比吸气压力高0.15～0.3MPa

油管或油缸内有污物卡死

拆开清洗

压缩机吸气压力

太低

膨胀阀或吸气过滤网堵塞

清洗

系统中制冷剂不足

补充制冷剂

蒸发器内制冷剂不足

开大膨胀阀

系统中的油太多

找出积油部位，放油

冷凝压力比规定值高

系统中有不凝性气体

放出不凝性气体

冷却水量不足，水温太高

检查水阀是否开启，设法降低水温

冷凝器水管结垢影响传热

清洗冷凝器

系统制冷剂过多

排除多余制冷剂

4.6维护保养

（1）经常检查电机内有无杂物甚至导电物体，线圈有否被损坏，定子、转子有否摩擦，否则电动机启动后会使电机烧坏；

（2）注意恒温恒湿试验箱压缩机和所属设备和环境的卫生.定期将压缩机冷凝器上的灰打扫一下.因为灰尘积累太多会导致设备出现超压或不制冷的故障产生；

　（3）观察机身油池的油面和注油器中的润滑油是否低于刻度线如低时应及时加足（用油尺的须停车检查）；

　（4）认真检查恒温恒湿试验箱各级气缸和运动机件的动作声音根据“听”辨别它的工作情况是否正常，如果发现不正常的声音立即停机检查；

　（5）所用润滑机要沉淀过滤。

冬季与夏季压缩机油要区别使用。

　（6）若为水冷式压缩机若断水后不能立即通入水要避免因冷热不均发生气缸裂纹.在冬季停车后要放掉冷却水以免气缸等处冻裂;风冷的压缩只要室内温度不忽冷忽热即可,厂家建议最好是放罢在标准的实验室,配有空调,温度可以常期恒温在25-28度为宜。

　（7）用手感受下检测高低温交变湿热试验箱十字导轨处吸排气伐盖等处温度是否正常；

　（8）检查恒温恒湿试验箱冷却水温度、流量是否正常；

　（9）检查压缩机是否振动、地脚螺钉有无松动和脱落现象；

　（10）注意恒温恒湿试验箱各级压力表，储气罐及冷却器上的压力表和润滑油压力表的指示值是否在规定的范围内；

　（11）检查恒温恒湿试验箱润滑油供给情况，运动机构的润滑系统供油情况（有些压缩机在机身十字头导轨侧面装有有机玻璃档板，可以直接看到十字头运动及润滑油的供应情况）；气缸、填料可用单向伐作放油检查，可以检查注油器向气缸中注油情况；

　（12）注意电机的温升、轴承温度和电压表、电流表指示情况是否正常，电流不得超过电动机额定电流，若超过时，要找原因或停机检查；

　（13）电机升温过程中是否有异响

　（14）检查恒温恒湿试验箱压力调节器或负荷调节器,安全伐等是否灵敏;

　（15）定期清洁制冷系统，尤其是铜管与瓶身体。

定期查看氟利昂的余量。

（16）储气罐、冷却器、油水分离器都要经常放出油水[1]

4.7最新技术发展

（1）封闭式压缩机从量上讲，大部分封闭式制冷压缩机功率低于0.5KW，用于家用制冷冰箱／冰柜，及小型商用制冷机组。

世界每年大约需求量在七千万台，大制造商现在都使用HFC制冷剂（如R134a,R404A,R407c以及R507）及HCFC22产品，它们大多制造含有HC化合物的产品.（如异丁烷R600a）绿色（用HC化合物）冰箱虽然在欧洲某些地区如德国、北欧等国很受欢迎，但在世界范围内却不抢手，它已售出一千万台。

在中国，许多知名企业如Electrolux,Embraco,MatsuXa已设厂生产这种冰箱压缩机。

中国是一个最大的家用冰箱市场,HFC与HC在中国竞争每年8百万~1千万台的市场份额，目前，HC压缩机占市场比例约为25~35%，在其它地区，如美国，东亚（包括日本），即使在环保组织的推动下，绿色冰箱也不受青睬。

世界最大的制造商为Embraco,Elecfrolnx,MatshXa（制冷），Danfoss，它们每家均有年产1.5~2.2千万台的产量，以覆盖全球市场。

美国、巴西、法国及印度的Temimesh及三洋紧随其后。

以上竞争对手之间的主要争论即“环保问题”，包括以下内容，①制冷剂；②效率；③运行；④振动及噪声；⑤质量控制；⑥输入功率来源（如直流输入）等。

如上所述，所有上述主要制造商可以生产出使用不同制冷剂的压缩机，为了获取较高的工作效率，压缩机引入了许多新特性如①变频控制变速；②特定电特性；③阀损最小化等。

基本上这些厂商都通过了质量控制ISO9000系列体系认证，一些甚至获得ISO14000环境体系认证。

美国Bristol目前正在出售7~25冷吨"惰性"高效压缩机。

它研制出的TS压缩机，能两种冷量下运行以获取高效率。

Copeland公司也推出竞争产品CR往复式压缩机。

韩国有许多高水平压缩机制造厂商，如大宇、LG电子和三星。

他们均在企划以性能价格优势扩大出口。

他们也生产HFC机组。

在土尔其，有Tlirk,Elektrik生产小型R134a压缩机。

在俄罗斯，中国也有许多引进美国、欧洲、日本技术的制造商。

在印度，制造商紧跟美国大企业，并不断为本地生产家用冰箱用封闭式压缩机，它们每年生产4百万台。

最近，Tecumseh-lndia将最新设备投入运行并已获得ISO9001及ISO14001体系认证，这套设备可大批量生产高质量的HFC压缩机。

Kirlosdar-Copeland是最著名的封闭式压缩机制造商，它们生产各种HFC压缩机。

CarrierAircon也为空调生产封闭式压缩机。

最近，VideoconGroup这个顶尖电器制造商收购了意大利的NecchiCompres据估计，此公司还将在印度建厂生产。

（2）半封闭式及开启式它们是最正统的制冷与空调压缩机，制冷剂状况与封闭式压缩机相似，但使用氨及CO2而不使用HC化合物作工质。

美国及几家世界水平的厂家，如：

Copeland,Carlyle-Carrier,Vilter,York及McQuay一直在生产高质量的机组。

因为在世界各地建立了经销商及维修点网络，他们将继续占据领先地位，以免受到向“旋转化”压缩机发展的影响。

Copeland公司每年生产的几十万台半封闭式压缩机占据了世界商业制冷市场的一大份额，并活跃于中国的发展，沈阳Copeland公司，据说将产量增至年产30,000套机组的能力。

1999年Kirloskar-Coplan在印度开始了半封闭式压缩机的生产。

在欧洲也有许多知名企业，如Dorin，一个相对较小但一直在生产压缩机已达60年的意大利厂商，并出口到亚、欧、非地区，它提供CO2工质的压缩机样机。

与之相似的是意大利Frascold，德国Bock长达60年一直都在生产高声誉的往复式德国压缩机，并且有很高的出口率。

德国Bitzer也是国际化制造商，其工厂与组装厂遍布世界，包括印度尼西亚的组装厂及中国的合资厂。

所有这些欧洲厂商在亚洲地区很活跃，荷兰Grasso，丹麦Sabroe正稳扎稳打，Sabroe的冷却系统由于仅使用少量的氨，以及良好环保特性而倍受关注。

在日本，Sanyo,Mayekawa,Toshiba-Carrier,Melco，MHI,Takagi,Hasegawa都很活跃，其中前三者主要一直出口商品。

三洋是日本最具实力的小型半封机制造商，它与中国最大制冷与空调商大连冷冻机厂的合资企业的合作非常成功，它们年产1万台。

在韩国，世纪一直都在生产半封闭机，另外，韩国、台湾、中国、俄罗斯有一些厂商，制造产品基本在本地销售。

5.结论

制冷技术的应用是很广泛的，随着国民经济的发展，科学技术的进步，人民生活水平的不断提高，制冷技术的发展与应用将会走向新的领域。

而作为制冷设备核心的制冷压缩机也会不断创新。

其中在拥有比其它压缩机有更久历史的活塞式压缩机也在不断深入的研究，只有这样主导位置才不会被威胁。

6.参考文献

【1】王振超.陈江平.陈洪祥.张曙光CO2在大、中型超市制冷系统中的应用[期刊论文]-制冷技术2009

（1）

【2】顾兆林压缩式制冷技术的新进展

（二）——系统设计与单元设备《流体机械》2001年第12期6页44-49页

【3】马国远.制冷压缩机及其应用.中国建筑工业出版社；2012年