活塞式制冷压缩机的选型计算制冷技术及设备51课件讲解

活塞式制冷压缩机的选型计算——《制冷技术及设备》

一、活塞式制冷式压缩机的选择计算（一）制冷工况对压缩机制冷量的影响对于同一台制冷压缩机来说，当转速不变时，其制冷量与所消耗的功率大小直接取决于蒸发温度和冷凝温度。通常将这两个主要工作温度称为制冷工况。下面我们利用Lgp—h图来加以分析。

1、冷凝温度的影响当制冷剂的蒸发温度不变时，改变冷凝温度，可以得出冷凝温度对活塞式制冷压缩机性能的影响，见图（4-15）。从图中可以看出，TO为常数，冷凝温度由TK升高到TK′时，蒸气压缩式制冷图4-15冷凝温度的影响活塞式制冷压缩机的选型计算理论循环由1→2→3→4→1循环过程转变为1→2′→3′→4′→1循环过程。其性能指标发生了以下变化：1）制冷剂的单位质量制冷量由qo减少为qo′；2）制冷剂的单位质量理论耗功量由Wc增大为Wc′。3）压缩比增加，容积效率和指示效率、摩擦效率均有所降低。4）进气比容υ1不变，制冷剂单位容积制冷能力下降，压缩机的制冷量减少。5）压缩机的轴功率上升，增加电机的负荷。6）制冷压缩机的排气温度由T2升至T2′。显然，降低冷凝温度tK变化情况正好相反。因此，冷凝温度的升高对制冷压缩机以及制冷装置的运行是不利的。2、蒸发温度的影响当制冷剂的冷凝温度不变时，改变蒸发温度，可以得出蒸发温度对活塞式制冷压缩机性能的影响，见图4-16，从图中可以看出，冷凝温度TK为常数，蒸发温度由T0降低至T0′，蒸气压缩式理论循环由1→2→3→4→1循环过程变为1′→2′→3→4′→1′循环过程，其性能指标将发生以下变化：1）制冷剂的单位质量制冷量由qo

下降为qo′。2）单位质量理论耗功量由Wc增加到Wc′。3）压缩比增加，容积效率和指示效率、磨擦效率均有所降低。图4-16蒸发温度的影响

4）进气比容υ1增大到υ1′，制冷剂的单位容积制冷量下降，压缩机的制冷量也将下降。

5）压缩机的排气温度由T2升至T2′。综合上述，在压缩式制冷循环中，降低制冷剂的TK和提高TO对压缩机和制冷装置的运行是有利的。当然，在压缩机的实际运行中，TK受到冷却介质温度的影响，而TO必须满足被冷却物体所需要的低温要求，不能任意改变，但是熟悉和掌握TK和TO的变化对压缩机和制冷装置的影响规律是十分重要的。（二）活塞式制冷压缩机的规定工况

根据上述的分析可知，活塞式制冷压缩机的制冷量随着蒸发温度的升高或冷凝温度的降低而增大；反之，随着蒸发温度的降低、冷凝温度的升高而减少。因此，要说明同一台制冷压缩机的制冷量，光讲它的数值大小是不够的，还应同时指出是在什么工作温度（主要是指蒸发温度和冷凝温度）下的制冷量，这样才有了进行比较的标准，否则是没有什么意义的。为了能在一个共同标准下说明制冷压缩机的性能，根据我国制冷技术实际情况，对压缩机的制冷量规定了两个工况，即标准工况和空调工况，它们的工作温度列于表4-1中。由于空调工况下的蒸发温度高于标准工况下的蒸发温度，所以同一台压缩机，在空调工况下运行时制冷量要大于标准工况下的制冷量。在我国目前冷藏库和冷饮食品制冷装置所要求的蒸发温度一般都低于标准工况下的蒸发温度，所以对于同一台制冷压缩机若用于冷库时其制冷量要小于标准工况下的制冷量。工作温度/℃标准工况空调工况R717R12R22R717R12R22蒸发温度tO-15-15-15+5+5+5冷凝温度tk+30+30+30+40+40+40吸气温度t1-10+15+15+10+15+15过冷温度trc+25+25+25+35+35+35表4-1标准工况和空调工况的工作温度

（三）压缩机的制冷量换算

前面已经指出，对于同一台制冷压缩机在不同的工况下运行时其制冷量是不同的。在机器铭牌上标出的制冷量是指标准工况下的制冷量，如果用于空调工况或其他制冷工艺的工况，其制冷量按下式进行换算：设标准工况下的制冷量为φ0A，则

φOA=ηVAVhAqυA

（4-16）设实际工况下制冷量为φOB，则

φoB=ηVBVhB

qυB

（4-17）对于同一台压缩机，当转速不变时理论排气量Vh总是不变的，VhA=VhB=Vh，即

φ0Aφ0B————=————ηVAqυAηVBqυB

于是实际工况下的制冷量

ηVB

qυBφOB=φoA—————

（4-18）

ηVA

qυA

式中φOA、φOB—分别表示标准工况和实际工况下的制冷量（KW）；

qυA、qυB—分别表示标准工况和实际工况下的单位容积制冷量，（KJ/m3

）；

ηVA、ηVB—分别表示标准工况和实际工况下的容积效率；

Vh——压缩机的理论排气量（m3/s）。

ηVB

qυB

若令—————=ki称为换算系数，则实际工况下的制冷量可按下

ηVA

qυA

式计算：φoB

=kiφoA

（4-19）换算系数ki主要取决于压缩机的型式、制冷剂的种类和主要工作温度，可从设计手册中查得。表4-2给出立式和V型氨压缩机制冷量换算系数ki。表4-2立式和V形氨压缩机制冷量换算系数ki蒸发温度/℃冷凝温度/℃25262728293031323334353637383940-15-14-13-12-11-10-9-8-7-6-5-4-3-2-10+1+2+3+4+5+6+7+8+9+101.071.131.191.261.321.381.461.531.611.681.761.851.942.042.132.222.332.442.562.672.782.913.053.183.323.451.061.121.181.241.301.361.441.511.591.661.741.831.922.022.112.202.312.412.532.612.752.883.023.153.283.411.041.101.161.231.291.351.421.491.571.641.721.811.901.992.082.172.282.392.502.612.722.852.933.113.243.371.031.091.151.211.271.331.411.481.561.631.701.791.881.972.062.152.262.362.482.582.692.822.953.083.213.341.011.071.131.201.261.321.391.461.541.611.681.771.861.942.032.122.232.342.452.552.662.792.913.043.113.301.001.061.121.181.241.301.371.441.521.591.661.751.841.952.012.102.212.312.422.522.632.762.883.013.133.260.991.051.111.171.221.281.351.421.501.571.641.731.821.901.992.082.182.282.392.492.602.732.852.983.103.220.981.041.091.151.211.271.341.411.481.551.621.711.801.881.972.052.162.262.362.462.572.702.822.943.063.190.961.021.081.141.191.251.321.391.461.531.601.681.771.851.942.032.132.232.342.442.542.662.782.913.033.150.951.011.061.121.181.241.311.381.441.511.581.661.751.831.922.002.112.212.312.412.512.632.752.872.993.120.941.001.051.111.161.221.291.361.421.491.561.641.731.811.901.982.082.182.282.382.482.602.722.842.963.080.930.981.031.091.141.201.271.341.401.471.541.621.711.791.871.952.052.152.252.352.452.572.692.812.933.040.910.971.021.081.131.181.251.321.381.451.521.601.681.761.841.922.022.122.222.322.422.542.662.772.893.040.900.951.001.061.111.171.241.301.371.431.501.581.661.741.821.902.002.102.192.292.392.502.622.742.862.970.880.940.991.051.101.151.221.281.351.411.481.561.631.711.791.871.972.072.162.262.362.472.592.702.822.940.870.920.971.031.081.131.201.261.331.391.461.541.611.691.761.841.942.042.132.232.332.442.562.672.792.90

[例4-1]有一台8缸压缩机，气缸直径D=100mm，活塞行程S=70mm，转速n=960r/min，其实际工况为tk=30℃，tO=-15℃，按饱和循环工作，氨制冷剂。试计算压缩机实际制冷量，并确定压缩机配用电机的功率。

[解]1）计算压缩机的理论排气量VhπVh=———×0.12×0.07×8×960=0.0704m3/s2402）将循环表示在Lgp-h图上（如图1-5所示），从氨的饱和状态热力性质图（或表）上查得下列参数h1=1363.141KJ/kg；h2=1598.84KJ/kg；h3=h4=264.787KJ/kg；PK=1.169MPa；Po=0.23636MPa；υ1=0.50682m3/kg；t2=102℃。

3）计算单位容积制冷量qυqo1363.141–264.787qυ=———=——————————Kj/m3=2167.15KJ/m3υ10.50682

4）计算容积效率ηVP2ηV=0.94–0.085（——）-1P11.169=0.94-0.085（—————）-1=0.7290.23636

5）计算压缩机的实际制冷量φOφO=ηVVhqυ=0.729×0.0704×2167.15=111.2KW6）计算压缩机的理论功率PthηVVh

Pth=MR（h2–h1）=———（h2–h1