第一章 容積型制冷壓縮機的熱力學基礎

1、制冷壓縮機電子教案     第一章     容積型制冷壓縮機的熱力學基礎 容積型壓縮機是蒸氣壓縮式制冷機中應用領域最廣泛、使用數(shù)量最多的壓縮機，它們的功率可以從幾十瓦到幾千千瓦的寬廣范圍。盡管容積型壓縮機的結構形式眾多，但究其熱力學基礎還有許多部分是相同的。    第一節(jié)  單級活塞式壓縮機的理論循環(huán)  單級活塞式壓縮機的理論循環(huán)的假設條件：1、壓縮機沒有余隙容積2、吸汽與排汽過程中沒有壓力損失3、吸汽與排汽過程中無熱量傳遞4、無漏汽損失5、無摩

2、擦損失一、活塞式壓縮機的理論輸汽量1.氣缸工作容積Vp，單位為m3  2.理論容積輸氣量qvt(或稱理論排量)，單位為m3/h是指壓縮機按理論循環(huán)工作時，在單位時間內所能供給、按進口處吸氣狀態(tài)換算的氣體容積。 (1-2) 3.壓縮機的理論質量輸氣量qm t，單位為kg/h        (1-3) 二、壓縮機消耗的理論功率1.理論循環(huán)所消耗的理論功Wts，單位為J，W ts =12 Vd p       

3、(1-4 ) 2.即單位絕熱理論功Wt s為，單位為J，W ts =  h 2 - h 1    (1-4a ) 3.壓縮機所消耗的理論功率Pts，單位為kw     第二節(jié)  容積型壓縮機的實際性能   1、壓縮機中的壓力降2、制冷劑的受熱  3、氣閥運動規(guī)律不完善帶來的效率下降。4、制冷劑泄漏的影響。5、再膨脹的影響6、壓縮過程偏離等熵過程7、壓縮過程的過壓縮和欠壓縮。8、潤滑油循環(huán)量的影響。9、壓縮機的機械摩擦損失和內置電動機(封

4、閉式壓縮機)的電動機損失。   第三節(jié)  內容積比固定的壓縮機的附加功損失  在那些具有固定內容積比的容積型壓縮機中，在工作中會發(fā)生過壓縮和欠壓縮的壓縮過程。一、內容積比1.內容積比V是指這類壓縮機吸汽終了的最大容積V1與壓縮終了的容積V2的比值，即            ( 1-6 )2.內壓力比         工作容積內壓縮終了壓力P2與吸汽

5、壓力P1的比值，稱為內壓力比        二、附加功損失內壓力比與外壓力比不相等時，會產生附加功損失。討論三種情況： Pd>P2        Pd = P2。         Pd<P2 。 由此，當壓縮機內壓縮終了壓力與排汽管內氣體的壓力不相等，即內壓力比與外壓力比不等時，將產生附加功損失，從而降低壓縮機的指示效率。所以，應力求壓縮機的實際

6、運行工況與設計工況相等或接近，以使壓縮機獲得運行的高效率。  第四節(jié)      制冷壓縮機的基本性能參數(shù) 一、實際輸氣量在一定工況下，單位時間內由吸氣端輸送到排氣端的氣體質量稱為在該工況下的壓縮機質量輸氣量qma，單位為kg/h。    (1-8 ) 二、輸汽系數(shù)壓縮機的實際輸汽量與理論輸汽量之比稱為輸汽系數(shù)。       (1-9 )它用于衡量容積型壓縮機氣缸工作容積的有效利用程度。三、制冷量所謂壓縮機的制冷量，就

7、是壓縮機在一定的運行工況下，在單位時間內被它抽吸和壓縮輸送的制冷工質在蒸發(fā)制冷過程中從低溫熱源（被冷卻的物體）中所吸取的熱量。在給定工況下壓縮機的制冷量Q0可用下式計算。即：Q0 = qmaq 0 = qvtqv  kW (1-10) 為了便于比較和選用，有必要根據(jù)其不同的使用條件規(guī)定統(tǒng)一的工況來表示壓縮機的制冷量，表1-1和表1-2列出了我國有關國家標準所規(guī)定的不同形式的單級小型活塞式制冷壓縮機的名義工況及工作溫度。 表1-1 有機制冷劑壓縮機名義工況  (單位：)類型吸入壓力飽和溫度排出壓力飽和溫度吸入溫度環(huán)境溫度高溫7.254.1(1)18.335

8、7.218.9(2)18.335中溫-6.748.918.335低溫-31.710.618.335(1)為高冷凝壓力工況(2)為低冷凝壓力工況表中工況制冷劑液體的過冷度為0  表1-2 無機制冷劑壓縮機名義工況 (單位：)類型吸入壓力飽和溫度排出壓力飽和溫度吸入溫度制冷劑液體溫度環(huán)境溫度低溫-1330-102532  四、制(排)熱量制(排)熱量是壓縮機的制冷量和部分壓縮機輸入功率的當量熱量之和，從圖1-3a上所示的實際制冷循環(huán)或熱泵循環(huán)Ph圖可見，在一定工況下的排熱量Qh為Qh = qm a（h2h3）= qm a (h1h4) + (h2h1) =

9、qmaq0 + qma(h2h1) = QO + qma(h2h1)從圖1-3b的壓縮機的能量平衡關系圖上不難發(fā)現(xiàn)qma（h2h1）PelQr于是可得Qh = Q0 + PelQr = Q0 + f Pel           (1-11)五、指示功率和指示效率單位時間內實際循環(huán)所消耗的指示功就是壓縮機的指示功率Pi，單位為kW，它等于             

10、60; (1-12) 制冷壓縮機的指示效率i是指壓縮1kg工質所需的等熵循環(huán)理論功與實際循環(huán)指示功i（單位為J/kg）之比。（1-13）i是用以評價壓縮機氣缸或工作容積內部熱力過程完成的完善程度。六、軸功率、摩擦功率和軸效率、機械效率由原動機傳到壓縮機主軸上的功率稱為軸功率P e，它的一部分，即指示功率Pi直接用于完成壓縮機的工作循環(huán)，另一部分，即摩擦功率Pm用于克服壓縮機中各運動部件的摩擦阻力和驅動附屬的設備。 (1-14)軸效率e是等熵壓縮理論功率與軸功率之比，用它可以評定主軸輸入功率的利用完善程度，較適用于開啟式壓縮機。(1-15)機械效率m是指示功率和軸功率之比，用

11、它可以評定壓縮機摩擦損耗的大小程度。 (1-16) (1-17)七、電功率和電效率輸入電動機的功率就是壓縮機所消耗的電功率Pel，電效率el是等熵壓縮理論功率與電功率之比，它是用以評定利用電動機輸入功率的完善程度。 (1-18)對于封閉式制冷壓縮機，其電動機轉子直接裝在壓縮機的主軸上，所以電效率對它較為適用  (1-19) 八、性能系數(shù)為了最終衡量制冷壓縮機的動力經濟性，采用性能系數(shù)COP(Coefficient of performance)，它是在一定工況下制冷壓縮機的制冷量與所消耗功率之比。對于開啟式壓縮機，其性能系數(shù)COPe，(單位為w/