第2章容积型制冷压缩机热力学基础.

1、第一早W795UUWWMnV5 8GC4K2 MO 5WC0OV(XXX20C制冷压缩机容积型制冷压缩机热力学基础§2-1单级往复式制冷压缩机的理论循环在理想循环过程中，排除了实际循环中所不 可避免的容积损失、质量损失和其他各类不可逆 损失。从理论循环的研究中，我们可以找到一些 循环基本热力参数间的关系、提高循环指标的基本途径以及确定循环的极限指标，用来评价压缩机实际循环的完善程度。衡量压缩机最主要的两个性能指标是其输气量和功率消耗。我们希望以最小的的功率输入获取更多的输气量。对于制冷压缩机而言，在给定 J工况下，输气量的大小号其制冷量大小直接相关。丿d-a为气体引入气缸； a-b为

2、气体在气缸内进 行压缩；bc为气体流 出气缸。其中d-a和b-c即进气和排气过程都不 是热力过程，只是气体 的移动过程，气体状态 不发生变化，缸内气体 的数量发生变化。a-b 是热力过程，气体的参数变化。（1）往复式压缩机的理论输气量气缸直径为D,活塞行程为S,在理想状况下，余27 c匕=4少$（m3）0隙容积为零，每一循环从 气缸中排出的气体容积等 于活塞移动一个行程所扫 过的气缸工作容积Vp。(1)往复式压缩机的理论输气量压缩机的输气量有容积输卩 气量和质量输气量之分。c 理论容积输气量指压 缩机按理论循环工作时，d 在单位时间内所能供给按 进口处吸气状态换算的气° 体容积。务=

3、60inVp/一气缸数n压缩机的转速r/minb z n, k, 1w; =(m3/h )理论质量输气量(kg/h)(D往复式压缩机的理论输气量50进气口处吸气状态下气体的比体 积 m3/kg（2）往复式压缩机消耗的理论功率理论功Wfrb 叱=J Vdp 制冷剂一鮫都是临界温 度较高的蒸汽，压力高 时即趋于饱和，按通常温压缩，可能在达到排气压力前便开始出现液 滴。因吐通常取ab为等爛压缩过程。r（2）往复式压缩机消耗的理论功率pVk = const k I % =讣口对理想或实际气体:叫=Hdk - Hs. 压缩b匕：£ = PsO下标so表示进口， 下标dk表示出口。、-1丿压缩机

4、的理论功Wfs 对理想气体的 绝热压缩过程：压缩机消耗的理论功率P =加叫”60 x 1000单位：kW思考题：对理想气体的多变压缩 过程和等温过程其压缩 消耗的功率表达式？Pdkb / n, k, 1wtaP.SO匕Vpd0§2-2容积型压缩机的实际性能实际上理论循环式不可能实现的，许多不可 避免的损失使压缩机的实际性能偏离理想情况， 结果是使输气量减少，消耗功率增加。（1）压缩机中的压力降：通过吸排气截止阀的压力降；通过吸气过滤器的 压力降；通过内置电动机的压力降（封闭式压缩 机中）；流过吸排气管道和室腔的压力降；通过 吸排气阀和阀孔的压力降；通过内部消声器的压 力降；通过内部分

5、油器的压力降；通过单向阀的 J压力降等。丿(2)制冷剂的受热：从内置电动机吸热(封闭式压缩机中)；与压缩 机中各种零部件的热交换；吸收从摩擦损耗所转 换的热量如润滑油等。(3) 气阀运动规律不完善带来的效率下降。(4) 制冷剂泄漏的影响。(5) 再膨胀的影响：在往复式压缩机中，排气 终了会在气缸余隙容积内残留下一些高温高压气 体，这些气体在其后的吸气过程中在气缸里再膨 胀，减少了气缸工作容积的有效吸气容积。(6) 压缩过程偏离等爛过程：由于压缩机内部 流动阻力、机械摩擦和热交换的存在，压缩过程J并不是等爛绝热而是参麦过程。f(7)压缩过程的过压缩和欠压缩。(8) 润滑油循环量的影响。压缩机的机

6、械摩擦损失和内置电动机(封 闭式压缩机)的电动机损失。A§2-3内容积比固定的压缩机的内容积比效率具有固定内容积比的容积型压缩机：滑片式、 螺杆式和涡旋式压缩机。这类压缩机在工作中会 发生过压缩和欠压缩情况。内容积比Vj指压缩机中吸气终了、压缩刚要 开始时的工作容积V"与压缩终了、刚要开始打 开排气口时的工作容积Vcvc间的几何比例关系。内容积比、内压力比V内容积比：匕=戸Y eye内压力比：6 =上竺=匕P cys外压缩比或u = Pdk运行压力比： 过压缩与欠压缩当工作容积中的PC”大于排 气压力卩业，则压缩机的内压力比 &大于系统运行中的压力比8. 则压缩机中

7、的压缩过程发生过压 缩。从SPsO膨胀到Ddk可视为 等容过程。增加的额外功耗由图 中阴影面积表示。Pcyc > Pdk Si> £过压缩与欠压缩当工作容积中的Pcyc小于排 气压力卩业，则压缩机的内压力比 Q小于系统运行中的压力比 则压缩机中的压缩过程发生欠压 缩。从SPsO升高到Pdk可视为 等容过程。增加的额外功耗由图 中阴影面积表示。Pcyc < Pdk © <£过压缩与欠压缩过压缩与欠压缩压缩过程为多变过程，存在过压缩或欠压缩 的压缩循环指示功为：nnY 斫 _ + ps（ycys_1L J«_ 不存在过压缩和欠压缩时，

8、£i = £则所耗指 示功为：Ps°Vcys nPscysn£ n -1过压缩与欠压缩过压缩与欠压缩内容积比效率n-上述两项指示功之比即内容积比效率：nn 1角（旷-i） + C-匕"）宀内容积比效率为（&,匕）的函数。用于衡量具 有固定内容积比的压缩机，在其内压力比6不等 于系统的运行压力比W情况下工作时额外功耗损 失的程度。丿§2-4制冷压缩机的基本性能参数制冷压缩机的实际性能与按理论循环所得的 理想性能必然存在差距，为了表征压缩机的实际 性能，引一些基本性能参数。（1）实际输气量（简称输气量）：在一定工况下，单位时间内由

9、吸气端输送到排气 端的气体质量，称为该工况下的压缩机质量输气 量q如单位kg/h。容积输气量（按吸气状态容 积计算）対虫单位m3/h此参数与压缩机的制冷量有关q如=容积效率:容积效率%是实际输气量与理论输气量之比。=如=鱼反映了气缸容积的有效Qmt q、，l 莉用氧也称输气素薮工质热物性图表（3）制冷量： 单位时间内冻产生的冷量Qo单位kWn _ c c /o工质在给定工况下0（）- q枫如/ （3.6 X10丿 单位质量制冷量=Q a /（3 6x106） 工质在给定工况下 -血如/x丿 单位容积制冷量注：制冷量与工况有关，为比较和选用，国家标准规定了名义工况制冷压缩机的名义工况蒸发温度（吸

10、入压力对应的饱和温度）：兀冷凝温度（排气压力对应的饱和温度）：Tk 吸气温度：Tg液体过冷温度：Tt环境温度：TaJ"（4）排热量:排热量靂压遍机的制冷量和部分压缩机输入功率 的当量热量之和，通过系统中的冷凝器排出。0=2+比=Qg+ PelQrf为考虑压缩机散热量系数 热泵系统的压缩机及冷 凝器设计的重要参数QhIIa7（5）指示功率和指示效率：单位时间内实际循环所消耗的指示功即为压缩机 的指示功率P.单位kW。指示效率7是指压缩 1kg工质所需的等爛循环理论功vf （单位为J/kg） 与实际循环指示功叫（单位为J/kg）之比。 w每一气缸实际循环所伫匕 消耗的指示功，单位J60

11、x 1000等爛循环所消耗的理论功“ _ % _ 张 _ Pt sf/l 指示效率用于评价工作容积内部热力过程完成的完善程度。C 6）轴功率.轴效率、机械效率由原动机传到压缩机主轴上的功率称为轴功率Pe， 单位 kWP。= R + Pni/ 轴功率指示功率 机械功率轴效率是等爛压缩理论功率与轴功率之比，评价主轴 输入功率的利用完善程度。久=（适用于开启式）机械效率是指示功率和轴功率之比，评价压缩机摩擦 號耗夫小程度。rjnt = Pj IP。(7)电功率和电效率输入电动机的功率就是压缩机所消耗的电功率Pei， 单位kW。电效率是等爛压缩理论功率与电功率之 比，评价利用电动机输入功率的完善程度。久/ = pj P