冷凝温度和蒸发温度变化时往复压缩机的变工况特性_图文

1、文章编号:ISSN1005-9180(200802-0068-04X冷凝温度和蒸发温度变化时往复压缩机的变工况特性商萍君,陈利军(无锡职业技术学院,江苏无锡214121摘要通过压缩机的热力性能模拟程序,计算分析了陈列柜用往复式压缩机变工况运行时制冷量、功率和制冷系数的变化规律,定量的给出了冷凝温度、蒸发温度对压缩机性能参数的影响。并使模拟结果与实际测试工况下的实验数据相比较。由分析得冷凝温度的提高和蒸发温度的降低均使压缩机的制冷量迅速降低。蒸发温度对压缩机性能的影响作用相对冷凝温度的影响作用要大一些。关键词冷凝温度,蒸发温度,变工况中图分类号TB61+5;TB66文献标识码BEffect of

2、 C ondensing&Evaporating Temperature on theVarying Operative Rating of CompressorSHANG Pingjun,C HE N Lijun(Wu x i Institute of Technology,Wuxi,214121Abstract:In this paper,a simulation code of compressor was i mplemented to calculate the regulation of refrigerating capac-i ty,power and refriger

3、ating COP of the compressor equipped in display cabinet in a varying operative condition1The effect of condensing and evaporating temperature on the varying operative rating of compressor was analyzed quanti tatively1Compared wi th the practical experimental data,the result shows that refrigerating

4、capaci ty and varying operative rating of compressor re-duce rapidly along wi th the i ncrease of condensing temperature or decrease of evaporating temperature1The effect of evaporat-ing temperature on the compressor refrigerating capacity and p ower consumption is greater than that of condensing te

5、mperature1 Keywords:Condensing temperature,Evaporating temperature,Varying operative condition1前言陈列柜的制冷系统经常工作在低的蒸发温度和高的冷凝温度下,由于实际运行工况一般偏离额定测试工况,即陈列柜内回风温度的变化导致蒸发温度变化,周围环境温度的变化导致冷凝温度变化。因此,为了保证压缩机提供的制冷量能达到实际要求,在选择制冷系统的压缩机时需要先分析某些型号压缩机的变工况运行特性曲线,通过与实际的冷量需求进行比较,才能最终选定压缩机。冷量是否满足需求涉及到压缩机的选型问题。压缩机选型的原则是陈列柜在

6、各种变工况运行条件下所需的制冷量应与压缩机提供的制冷量相一致。本文的目的是详细阐述当蒸发温度和冷凝温度变化时,压缩机的性能变化的规律。2压缩机的热力性能模拟本文针对某厂生产的卧式陈列柜用(排量3519 ml/r和立式陈列柜用(排量4816ml/r两种低温往复式压缩机编写了热力性能模拟程序,进行了计X收稿日期:2007-12-12;修回日期:2008-2-5作者简介:商萍君(1979-,女,讲师,主要从事制冷技术教学与研究。E-mail:s hangpi ngjun163.c om算分析,额定工况试验的测试条件为:冷凝温度为65e ,蒸发温度为-2313e ,吸气温度为1813e ,环境温度为3

7、212e 。模拟条件:蒸发温度为-40-5e 范围,冷凝温度为4055e 范围,冷凝传热温差选为15e。 图1 制冷循环lgP-h 图压缩机实际制冷循环见图1,热力计算中考虑了实际吸、排气过程平均压力降。影响压缩机性能的主要热力参数包括:压缩机的吸气温度、蒸发温度、冷凝温度、输气系数和指示效率等。而蒸发温度和冷凝温度很大程度上影响了压缩机的输气系数和指示效率,并最终决定了压缩机的制冷量、功率。211 输气系数的计算输气系数对压缩机性能影响大,需详细计算。压缩机实际输气量与理论输气量的比值表征了压缩机气缸工作容积的有效利用程度,即输气系数K 。它包括温度系数、容积系数、压力系数和泄漏系数。K =

8、K v K t K p K l容积系数为:K v =1-CP dkP so1/m-1它反映了压缩机中余隙容积的存在和排气压力损失对压缩机输气量的影响,排气压力损失会使容积系数减小;压比过大也会使容积系数减小。m 为多变膨胀指数,m 随着热交换的方向和强度而不断变化,通常取为01951105,程序中取为1105,增强对气缸的冷却会增大m ,有助于提高容积系数。排气终了压力损失v P dk /P so 通常取值01100115,程序中取为0110。C 为相对余隙容积,取为01025%。温度系数为:K t =T 1a 1T dk +b 1(T 1-T so 它反映吸气过程中,由于气体在吸气过程中受到

9、壁面加热产生的温度升高,比容的减小对输气量的影响。常用经验公式计算。a 1表示压缩机的吸气温度T 1受冷凝温度影响的系数,通常取为1101115,程序中取为111。b 1是反映周围空气散热对T 1影响的系数。通常取为0125018,当压缩机尺寸大,制冷量大,向外界散热强度较弱时,取较大的值,一般家用陈列柜小制冷量压缩机取为0142。压力系数为:K p =1-1+C K vv P soP so 它反映吸气终了相对压力损失的影响。吸气过程中克服流动阻力损失和克服气阀弹簧力,产生吸气压力降,吸气比容增大,压缩机单位容积制冷量减小。相对压力损失v P so /P so 通常取为01050107,程序中

10、取为0105。泄漏系数K l 一般取01970199,程序中取为0198。212 压缩机效率的计算压缩机指示功率为:G 1=K t K lk k -1P dkP so (k-1/k-1n n -1P dk P so#1+v P dm P dk +v P sm P so(n-1/n-1v P sm /P so 是吸气过程平均压力降,v P dm /P dk是排气过程平均压力降,程序中分别取为01092和0107。k =11194为R22的等熵指数,与排气温度相关。等功多变指数n 常取为11111114,程序中取为1114。摩擦功率为:P m =n #V p #P m 60le 61000V p

11、是压缩机排气量,本文涉及的两种压缩机排气量分别为4816ml/r 和3519ml/r,n 为转速为2880r/min,摩擦功率P m 为(01300150105Pa,程序中取为0140105Pa 。根据指示效率和摩擦功率可求得压缩机的输入轴功率。3 变工况运行曲线压缩机的变工况运行特性是指当压缩机转速一定,蒸发器的回风温度变化和冷凝器的进风温度变化导致蒸发温度和冷凝温度变化时,压缩机所能提供的制冷量和输入轴功率的变化趋势。压缩机的变工况运行特性用压缩机性能曲线反映,它包括所提供制冷量、输入轴功率和选型宽余率的变化曲线。以下各表均以卧式陈列柜用压缩机为例。保持冷凝温度40e ,当蒸发温度从-40

12、e 升高到-5e 时,单位制冷量增幅不大;而由于输气系数增大,制冷量会迅速增大。311 制冷量的变化制冷量随蒸发温度和冷凝温度的变化见图2。 图2 制冷量随蒸发温度和冷凝温度的变化曲线(1蒸发温度的影响制冷量和输气系数的变化情况见表1,从表1可以看出制冷量的增大主要是由于输气系数的提高,输气量的增大。对低温用全封闭压缩机,温度系数和容积系数对输气量的影响力相对压力系数和泄漏系数的影响力要大得多。(2冷凝温度的影响制冷量和输气系数随冷凝温度的变化见表2,冷凝温度的升高使压缩机排气温度升高,吸入气体在高温缸体的不断加热下,温度升高,吸气比容增大,使输气量减小,同时余隙容积内气体也受热温升,余隙容积

13、的膨胀造成较多的活塞行程的浪费。因此冷凝温度的升高主要影响温度系数和容积系数。冷凝压力的提高,会导致压比增大以及温度系数和容积系数迅速减小。最终导致压缩机的制冷能力降低。表1 制冷量和输气系数变化蒸发温度容积系数K v温度系数K t压力系数K p泄漏系数K l31136%3153%1188%38157%478%表2 制冷量和输气系数随冷凝温度的变化冷凝温度容积系数K v温度系数K t压力系数K p泄漏系数K l5123%4140%0134%9170%19187%312 功率的变化功率随冷凝温度和蒸发温度的变化见表3,卧式陈列柜与立式陈列柜的压缩机功率随蒸发温度和冷凝温度的曲线见图3。由表3和图

14、3可知,压缩机输入轴功率随蒸发温度的升高和冷凝温度的升高而增大。而且功率随蒸发温度的变化率远大于随冷凝温度的变化率。随着蒸发温度的升高,功率的迅速增大主要由于输气量的增大,部分由于压缩机效率的提高;而随着冷凝温度升高,功率的增大则主要是由于单位耗功的增大,部分由于输气量的增大。由图中的变化趋势可以看出,蒸发温度越高,功率的变化率越大。变化幅度23147%-2160%8119% 图3 压缩机功率随蒸发温度和冷凝温度的变化曲线313 制冷系数的变化制冷系数是制冷量和功率的比值。由于制冷量随温度变化率大,而功率随温度变化率小,因此随着蒸发温度的降低和冷凝温度的升高,制冷系数降低,制冷量随蒸发温度和冷

15、凝温度的变化趋势大致反映了制冷系数的变化趋势。若保持冷凝温度为40e ,蒸发温度从-40e 增大到-5e ,制冷系数明显提高,从111295增大到219878。若保持蒸发温度为-15e ,冷凝温度从40e 升高到55e ,制冷系数从212258降低到115583。降低和增长都能达到30%以上。4 结论对两种型号的往复式压缩机进行性能模拟,分析了冷凝温度和蒸发温度对压缩机性能的影响:(1冷凝温度升高,制冷量增幅为19183%,输入功率的增幅为812%。蒸发温度升高,制冷量增幅为47810%,输入功率增幅为12111%。(2蒸发温度对压缩机性能的影响要远大于冷凝温度的影响。由于陈列柜内储藏温度较低,压缩机工作性能恶化,因此需要减小冷量损失。例如,减小风幕卷吸空气的进入以减小冷量