第2章容積型制冷壓縮機(jī)熱力學(xué)基礎(chǔ).

1、第一早W795UUWWMnV5 8GC4K2 MO 5WC0OV(XXX20C制冷壓縮機(jī)容積型制冷壓縮機(jī)熱力學(xué)基礎(chǔ)§2-1單級(jí)往復(fù)式制冷壓縮機(jī)的理論循環(huán)在理想循環(huán)過程中，排除了實(shí)際循環(huán)中所不 可避免的容積損失、質(zhì)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(shù)間的關(guān)系、提高循環(huán)指標(biāo)的基本途徑以及確定循環(huán)的極限指標(biāo)，用來評(píng)價(jià)壓縮機(jī)實(shí)際循環(huán)的完善程度。衡量壓縮機(jī)最主要的兩個(gè)性能指標(biāo)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(duì)于制冷壓縮機(jī)而言，在給定 J工況下，輸氣量的大小號(hào)其制冷量大小直接相關(guān)。丿d-a為氣體引入氣缸； a-b為

2、氣體在氣缸內(nèi)進(jìn) 行壓縮；bc為氣體流 出氣缸。其中d-a和b-c即進(jìn)氣和排氣過程都不 是熱力過程，只是氣體 的移動(dòng)過程，氣體狀態(tài) 不發(fā)生變化，缸內(nèi)氣體 的數(shù)量發(fā)生變化。a-b 是熱力過程，氣體的參數(shù)變化。（1）往復(fù)式壓縮機(jī)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(dòng)一個(gè)行程所掃 過的氣缸工作容積Vp。(1)往復(fù)式壓縮機(jī)的理論輸氣量壓縮機(jī)的輸氣量有容積輸卩 氣量和質(zhì)量輸氣量之分。c 理論容積輸氣量指壓 縮機(jī)按理論循環(huán)工作時(shí)，d 在單位時(shí)間內(nèi)所能供給按 進(jìn)口處吸氣狀態(tài)換算的氣° 體容積。務(wù)=

3、60inVp/一氣缸數(shù)n壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速r/minb z n, k, 1w; =(m3/h )理論質(zhì)量輸氣量(kg/h)(D往復(fù)式壓縮機(jī)的理論輸氣量50進(jìn)氣口處吸氣狀態(tài)下氣體的比體 積 m3/kg（2）往復(fù)式壓縮機(jī)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(shí)即趨于飽和，按通常溫壓縮，可能在達(dá)到排氣壓力前便開始出現(xiàn)液 滴。因吐通常取ab為等爛壓縮過程。r（2）往復(fù)式壓縮機(jī)消耗的理論功率pVk = const k I % =訃口對(duì)理想或?qū)嶋H氣體:叫=Hdk - Hs. 壓縮b匕：£ = PsO下標(biāo)so表示進(jìn)口， 下標(biāo)dk表示出口。、-1丿壓縮機(jī)

4、的理論功Wfs 對(duì)理想氣體的 絕熱壓縮過程：壓縮機(jī)消耗的理論功率P =加叫”60 x 1000單位：kW思考題：對(duì)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(dá)式？Pdkb / n, k, 1wtaP.SO匕Vpd0§2-2容積型壓縮機(jī)的實(shí)際性能實(shí)際上理論循環(huán)式不可能實(shí)現(xiàn)的，許多不可 避免的損失使壓縮機(jī)的實(shí)際性能偏離理想情況， 結(jié)果是使輸氣量減少，消耗功率增加。（1）壓縮機(jī)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(nèi)置電動(dòng)機(jī)的壓力降（封閉式壓縮 機(jī)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(nèi)部消聲器的壓 力降；通過內(nèi)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(nèi)置電動(dòng)機(jī)吸熱(封閉式壓縮機(jī)中)；與壓縮 機(jī)中各種零部件的熱交換；吸收從摩擦損耗所轉(zhuǎn) 換的熱量如潤(rùn)滑油等。(3) 氣閥運(yùn)動(dòng)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(fù)式壓縮機(jī)中，排氣 終了會(huì)在氣缸余隙容積內(nèi)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(jī)內(nèi)部 流動(dòng)阻力、機(jī)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(rùn)滑油循環(huán)量的影響。壓縮機(jī)的機(jī)

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

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(nèi)容積比效率n-上述兩項(xiàng)指示功之比即內(nèi)容積比效率：nn 1角（曠-i） + C-匕"）宀內(nèi)容積比效率為（&,匕）的函數(shù)。用于衡量具 有固定內(nèi)容積比的壓縮機(jī)，在其內(nèi)壓力比6不等 于系統(tǒng)的運(yùn)行壓力比W情況下工作時(shí)額外功耗損 失的程度。丿§2-4制冷壓縮機(jī)的基本性能參數(shù)制冷壓縮機(jī)的實(shí)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(jī)的實(shí)際 性能，引一些基本性能參數(shù)。（1）實(shí)際輸氣量（簡(jiǎn)稱輸氣量）：在一定工況下，單位時(shí)間內(nèi)由

9、吸氣端輸送到排氣 端的氣體質(zhì)量，稱為該工況下的壓縮機(jī)質(zhì)量輸氣 量q如單位kg/h。容積輸氣量（按吸氣狀態(tài)容 積計(jì)算）対蟲單位m3/h此參數(shù)與壓縮機(jī)的制冷量有關(guān)q如=容積效率:容積效率%是實(shí)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(zhì)熱物性圖表（3）制冷量： 單位時(shí)間內(nèi)凍產(chǎn)生的冷量Qo單位kWn _ c c /o工質(zhì)在給定工況下0（）- q楓如/ （3.6 X10丿 單位質(zhì)量制冷量=Q a /（3 6x106） 工質(zhì)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(guān)，為比較和選用，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了名義工況制冷壓縮機(jī)的名義工況蒸發(fā)溫度（吸

10、入壓力對(duì)應(yīng)的飽和溫度）：兀冷凝溫度（排氣壓力對(duì)應(yīng)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(jī)的制冷量和部分壓縮機(jī)輸入功率 的當(dāng)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(jī)散熱量系數(shù) 熱泵系統(tǒng)的壓縮機(jī)及冷 凝器設(shè)計(jì)的重要參數(shù)QhIIa7（5）指示功率和指示效率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)實(shí)際循環(huán)所消耗的指示功即為壓縮機(jī) 的指示功率P.單位kW。指示效率7是指壓縮 1kg工質(zhì)所需的等爛循環(huán)理論功vf （單位為J/kg） 與實(shí)際循環(huán)指示功叫（單位為J/kg）之比。 w每一氣缸實(shí)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(píng)價(jià)工作容積內(nèi)部熱力過程完成的完善程度。C 6）軸功率.軸效率、機(jī)械效率由原動(dòng)機(jī)傳到壓縮機(jī)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(jī)械功率軸效率是等爛壓縮理論功率與軸功率之比，評(píng)價(jià)主軸 輸入功率的利用完善程度。久=（適用于開啟式）機(jī)械效率是指示功率和軸功率之比，評(píng)價(jià)壓縮機(jī)摩擦 號(hào)耗夫小程度。rjnt = Pj IP。(7)電功率和電效率輸入電動(dòng)機(jī)的功率就是壓縮機(jī)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(píng)價(jià)利用電動(dòng)機(jī)輸入功率的完善程度。久/ = pj P