活塞式制冷压缩机的性能及计算.doc

第二节 活塞式制冷压缩机的性能及计算 一、理想工作过程与理论排气量 1. 理想工作过程包括： 4-1 ：吸气过程（下止点） 1-2 ：压缩过程 2-3 ：排气过程（上止点） 完成一个循环，压缩机对制冷剂所做的功可用面积 41234 表示。 输气量：压缩机在单位时间内，由吸气腔往排气腔输送的气体质量。 4-1：吸气过程（下止点）1-2：压缩过程2-3：排气过程（上止点）完成一个循环，压缩机对制冷剂所做的功可用面积41234表示。气缸工作容积Vg：理想工作过程下，曲轴每旋转一圈，压缩机一个气缸所吸入的低压气体的体积。 D为气缸直径，S为活塞行程 若压缩机由z个气缸，转数为n（r/min）,则压缩机吸入气体体积： 压缩机理论排气量（活塞排量） 二、实际工作过程与容积效率 实际工作过程与理想过程的差别： 压缩机的结构上，不可避免地会有余隙容积； 吸、排气阀门有阻力； 压缩过程中，气缸壁与气体之间有热量交换； 气阀部分及活塞环与气缸壁之间有气体的内部泄漏。 故活塞式制冷压缩机的实际排气量VR永远小于活塞排量，两者的比值称为压缩机的容积效率（输气系数）： 1. 余隙容积 余隙的存在，造成压缩机实际吸气量的减少。 余隙系数V：压缩机实际吸气量与气缸工作容积的比值。其大小反映了余隙容积对压缩机排气量的影响程度。越大表明影响越小。 Vc，p2/p1V，影响越大。 2. 吸、排气阀阻力 进、排气过程气缸内外有一定压力差，其中主要是吸气阀阻力影响容积效率。造成吸气容积减少。 节流系数 其大小反映了吸、排气阀阻力所造成的吸气量损失。 3. 气缸壁与制冷剂热交换 热交换引起压缩机质量排气量减少，可用预热系数t来表示。 p2，p1t，影响越大。 4. 压缩机内部泄漏 泄漏系数L不仅与压缩机的构造、加工质量、零部件磨损程度等因素有关，还和压缩机的运行工况有关。其值不能直接测量，一般推荐估算为：L0.950.98。 容积效率（输气系数）： 经验公式： m为多变指数，R717，m1.28；R12，m1.13，R22，m1.18。 三、制冷量及耗功率 1. 制冷量 实际排气量： 实际质量排气量： 制冷量： 2. 耗功率Pe 耗功率Pe：即轴功率，指由电动机传给压缩机轴上的功率。 指示功率Pi：压缩气体； 耗功率Pe 摩擦功率Pm：克服运动机构的摩擦阻力，也包括润滑油泵的耗功率。 压缩机理论耗功率 指示效率i：单位理论压缩功与实际条件下压缩单位制质量制冷剂所消耗的功之比。 指示功率Pi：压缩机实际消耗的压缩功率。 压缩比越大，i，且中低速i高于高速活塞压缩机的i。 摩擦功率Pm：运转时克服机械摩擦消耗的功率。 摩擦效率m：指示功率与轴功率的比值： ，一般取0.80.9；随压缩比的变化规律与相似i。 压缩机轴功率： 称为压缩机的机械效率（总效率），可反映压缩机在某一工况下运行的各种损失，m0.650.75。 3. 压缩机配用电动机的功率P（见课本57页，公式415） 四、能耗指标 性能系数COP：指一定工况下制冷压缩机的制冷量与所消耗功率的比值，可用来评价压缩机运转时的经济性。 五、工况 工况：表示压缩机工作温度条件的技术指标。用稳定工作时的吸入压力饱和温度（或蒸发温度t0）、吸入温度、排出压力饱和温度（或冷凝温度tk）和制冷剂液体温度（或过冷温度）等温度数值表示。 说明一台压缩机的性能如何，必须指出是对什么工况而言。 标准工况 空调工况 （见课本59页表41）一、活塞式制冷压缩机工作原理 压缩机的实际工作循环包括四个过程： 1. 吸气过程：制冷剂蒸汽从蒸发器进入压缩机； 2. 压缩过程：提高制冷剂压力； 3. 排气过程：制冷剂进入冷凝器； 4. 膨胀过程：制冷剂压力降低。 活塞式制冷压缩机的运行性能主要指它的容积效率、吸气量、制冷量、耗功率以及能耗指标等，这些性能参数对于一台制冷压缩机而言，均不是定值，而是随所用制冷剂性能和运行工况等许多因素而变化。 气缸中活塞向下运动，气缸内容积增大，压力降低，吸气阀打开，压缩机在压力p1下吸气，直至活塞到达下止点。 活塞向上运动，气缸内压力升高，吸气阀关闭，气体被绝热压缩，直至气缸内气体达到p2。 此时活塞继续向上运动，排气阀打开，高压气体定压排出气缸，直至活塞到达最上端（上止点）。 活塞排量只与压缩机的转数和气缸的结构尺寸、数目有关，与运行工况和制冷剂性质无关。 活塞往复运动时，活塞行程的上止点并不与气缸顶部完全重合，而是留有一定的间隙，以便于制造安装和保证运行安全可靠。余隙是造成实际排气量降低的主要因素。 吸气时，低温的制冷剂蒸汽与温度较高的气缸壁接触并从气缸壁吸收热量。蒸汽受热膨胀，比容变大，使压缩机吸入的制冷剂质量减少。 压缩机工作时，由于活塞与气缸壁之间密封不严，吸