第2章容積型制冷壓縮機熱力學基礎.

1、第一早W795UUWWMnV5 8GC4K2 MO 5WC0OV(XXX20C制冷壓縮機容積型制冷壓縮機熱力學基礎§2-1單級往復式制冷壓縮機的理論循環(huán)在理想循環(huán)過程中，排除了實際循環(huán)中所不 可避免的容積損失、質量損失和其他各類不可逆 損失。從理論循環(huán)的研究中，我們可以找到一些 循環(huán)基本熱力參數間的關系、提高循環(huán)指標的基本途徑以及確定循環(huán)的極限指標，用來評價壓縮機實際循環(huán)的完善程度。衡量壓縮機最主要的兩個性能指標是其輸氣量和功率消耗。我們希望以最小的的功率輸入獲取更多的輸氣量。對于制冷壓縮機而言，在給定 J工況下，輸氣量的大小號其制冷量大小直接相關。丿d-a為氣體引入氣缸； a-b為

2、氣體在氣缸內進 行壓縮；bc為氣體流 出氣缸。其中d-a和b-c即進氣和排氣過程都不 是熱力過程，只是氣體 的移動過程，氣體狀態(tài) 不發(fā)生變化，缸內氣體 的數量發(fā)生變化。a-b 是熱力過程，氣體的參數變化。（1）往復式壓縮機的理論輸氣量氣缸直徑為D,活塞行程為S,在理想狀況下，余27 c匕=4少$（m3）0隙容積為零，每一循環(huán)從 氣缸中排出的氣體容積等 于活塞移動一個行程所掃 過的氣缸工作容積Vp。(1)往復式壓縮機的理論輸氣量壓縮機的輸氣量有容積輸卩 氣量和質量輸氣量之分。c 理論容積輸氣量指壓 縮機按理論循環(huán)工作時，d 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。務=

3、60inVp/一氣缸數n壓縮機的轉速r/minb z n, k, 1w; =(m3/h )理論質量輸氣量(kg/h)(D往復式壓縮機的理論輸氣量50進氣口處吸氣狀態(tài)下氣體的比體 積 m3/kg（2）往復式壓縮機消耗的理論功率理論功Wfrb 叱=J Vdp 制冷劑一鮫都是臨界溫 度較高的蒸汽，壓力高 時即趨于飽和，按通常溫壓縮，可能在達到排氣壓力前便開始出現液 滴。因吐通常取ab為等爛壓縮過程。r（2）往復式壓縮機消耗的理論功率pVk = const k I % =訃口對理想或實際氣體:叫=Hdk - Hs. 壓縮b匕：£ = PsO下標so表示進口， 下標dk表示出口。、-1丿壓縮機

4、的理論功Wfs 對理想氣體的 絕熱壓縮過程：壓縮機消耗的理論功率P =加叫”60 x 1000單位：kW思考題：對理想氣體的多變壓縮 過程和等溫過程其壓縮 消耗的功率表達式？Pdkb / n, k, 1wtaP.SO匕Vpd0§2-2容積型壓縮機的實際性能實際上理論循環(huán)式不可能實現的，許多不可 避免的損失使壓縮機的實際性能偏離理想情況， 結果是使輸氣量減少，消耗功率增加。（1）壓縮機中的壓力降：通過吸排氣截止閥的壓力降；通過吸氣過濾器的 壓力降；通過內置電動機的壓力降（封閉式壓縮 機中）；流過吸排氣管道和室腔的壓力降；通過 吸排氣閥和閥孔的壓力降；通過內部消聲器的壓 力降；通過內部分

5、油器的壓力降；通過單向閥的 J壓力降等。丿(2)制冷劑的受熱：從內置電動機吸熱(封閉式壓縮機中)；與壓縮 機中各種零部件的熱交換；吸收從摩擦損耗所轉 換的熱量如潤滑油等。(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：在往復式壓縮機中，排氣 終了會在氣缸余隙容積內殘留下一些高溫高壓氣 體，這些氣體在其后的吸氣過程中在氣缸里再膨 脹，減少了氣缸工作容積的有效吸氣容積。(6) 壓縮過程偏離等爛過程：由于壓縮機內部 流動阻力、機械摩擦和熱交換的存在，壓縮過程J并不是等爛絕熱而是參麥過程。f(7)壓縮過程的過壓縮和欠壓縮。(8) 潤滑油循環(huán)量的影響。壓縮機的機

6、械摩擦損失和內置電動機(封 閉式壓縮機)的電動機損失。A§2-3內容積比固定的壓縮機的內容積比效率具有固定內容積比的容積型壓縮機：滑片式、 螺桿式和渦旋式壓縮機。這類壓縮機在工作中會 發(fā)生過壓縮和欠壓縮情況。內容積比Vj指壓縮機中吸氣終了、壓縮剛要 開始時的工作容積V"與壓縮終了、剛要開始打 開排氣口時的工作容積Vcvc間的幾何比例關系。內容積比、內壓力比V內容積比：匕=戸Y eye內壓力比：6 =上竺=匕P cys外壓縮比或u = Pdk運行壓力比： 過壓縮與欠壓縮當工作容積中的PC”大于排 氣壓力卩業(yè)，則壓縮機的內壓力比 &大于系統(tǒng)運行中的壓力比8. 則壓縮機中

7、的壓縮過程發(fā)生過壓 縮。從SPsO膨脹到Ddk可視為 等容過程。增加的額外功耗由圖 中陰影面積表示。Pcyc > Pdk Si> £過壓縮與欠壓縮當工作容積中的Pcyc小于排 氣壓力卩業(yè)，則壓縮機的內壓力比 Q小于系統(tǒng)運行中的壓力比 則壓縮機中的壓縮過程發(fā)生欠壓 縮。從SPsO升高到Pdk可視為 等容過程。增加的額外功耗由圖 中陰影面積表示。Pcyc < Pdk © <£過壓縮與欠壓縮過壓縮與欠壓縮壓縮過程為多變過程，存在過壓縮或欠壓縮 的壓縮循環(huán)指示功為：nnY 斫 _ + ps（ycys_1L J«_ 不存在過壓縮和欠壓縮時，

8、£i = £則所耗指 示功為：Ps°Vcys nPscysn£ n -1過壓縮與欠壓縮過壓縮與欠壓縮內容積比效率n-上述兩項指示功之比即內容積比效率：nn 1角（曠-i） + C-匕"）宀內容積比效率為（&,匕）的函數。用于衡量具 有固定內容積比的壓縮機，在其內壓力比6不等 于系統(tǒng)的運行壓力比W情況下工作時額外功耗損 失的程度。丿§2-4制冷壓縮機的基本性能參數制冷壓縮機的實際性能與按理論循環(huán)所得的 理想性能必然存在差距，為了表征壓縮機的實際 性能，引一些基本性能參數。（1）實際輸氣量（簡稱輸氣量）：在一定工況下，單位時間內由

9、吸氣端輸送到排氣 端的氣體質量，稱為該工況下的壓縮機質量輸氣 量q如單位kg/h。容積輸氣量（按吸氣狀態(tài)容 積計算）対蟲單位m3/h此參數與壓縮機的制冷量有關q如=容積效率:容積效率%是實際輸氣量與理論輸氣量之比。=如=魚反映了氣缸容積的有效Qmt q、，l 莉用氧也稱輸氣素藪工質熱物性圖表（3）制冷量： 單位時間內凍產生的冷量Qo單位kWn _ c c /o工質在給定工況下0（）- q楓如/ （3.6 X10丿 單位質量制冷量=Q a /（3 6x106） 工質在給定工況下 -血如/x丿 單位容積制冷量注：制冷量與工況有關，為比較和選用，國家標準規(guī)定了名義工況制冷壓縮機的名義工況蒸發(fā)溫度（吸

10、入壓力對應的飽和溫度）：兀冷凝溫度（排氣壓力對應的飽和溫度）：Tk 吸氣溫度：Tg液體過冷溫度：Tt環(huán)境溫度：TaJ"（4）排熱量:排熱量靂壓遍機的制冷量和部分壓縮機輸入功率 的當量熱量之和，通過系統(tǒng)中的冷凝器排出。0=2+比=Qg+ PelQrf為考慮壓縮機散熱量系數 熱泵系統(tǒng)的壓縮機及冷 凝器設計的重要參數QhIIa7（5）指示功率和指示效率：單位時間內實際循環(huán)所消耗的指示功即為壓縮機 的指示功率P.單位kW。指示效率7是指壓縮 1kg工質所需的等爛循環(huán)理論功vf （單位為J/kg） 與實際循環(huán)指示功叫（單位為J/kg）之比。 w每一氣缸實際循環(huán)所佇匕 消耗的指示功，單位J60

11、x 1000等爛循環(huán)所消耗的理論功“ _ % _ 張 _ Pt sf/l 指示效率用于評價工作容積內部熱力過程完成的完善程度。C 6）軸功率.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Pe， 單位 kWP。= R + Pni/ 軸功率指示功率 機械功率軸效率是等爛壓縮理論功率與軸功率之比，評價主軸 輸入功率的利用完善程度。久=（適用于開啟式）機械效率是指示功率和軸功率之比，評價壓縮機摩擦 號耗夫小程度。rjnt = Pj IP。(7)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Pei， 單位kW。電效率是等爛壓縮理論功率與電功率之 比，評價利用電動機輸入功率的完善程度。久/ = pj P