制冷原理与设备 教学课件 ppt 作者 李晓东 5-4

5.4 活塞式制冷压缩机的热力性能,活塞式压缩机的理论循环的假设条件：,1、压缩机没有余隙容积 2、吸汽与排汽过程中没有压力损失 3、吸汽与排汽过程中无热量传递 4、无漏汽损失 5、无摩擦损失,5.4 活塞式制冷压缩机的热力性能,5.4 活塞式制冷压缩机的热力性能,2.实际工作循环 1.压缩机中的压力降 ; 2.制冷剂的受热; 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; 6.压缩过程偏离等熵过程; 7.压缩过程的过压缩和欠压缩; 8.润滑油循环量的影响; 9.压缩机的机械摩擦损失和内置电动机(封闭式压缩机)的电动机损失。,5.4 活塞式制冷压缩机的热力性能,5.4 活塞式制冷压缩机的热力性能,5.4.2 性能参数及计算,1.输气量及输气系数,（1）理论输气量,假定压缩机有i个气缸，转速为n，则压缩机的理论输气量为：,（2）实际输气量：,5.4 活塞式制冷压缩机的热力性能,（3）输气系数：也称压缩机的容积效率。通常可用容积系数v、压力系数p、温度系数T、泄漏系数L的乘积来表示，即,=vpT L,1）容积系数v,容积效率总小于1，它的大小反映了压缩机气缸容积的有效利用程度。影响它的主要因素有四个：,（1）气缸余隙容积的大小; （2）吸、排气压力以及吸、排气阀片阻力; （3）吸入气缸的低温制冷剂蒸汽遇到热的气缸壁所引起的热膨胀; （4）气缸内部的泄漏。,5.4 活塞式制冷压缩机的热力性能,1）容积系数v,式中 c相对余隙容积，它等于余隙容积Vc与气缸工作容积Vp之比，即c=Vc/Vp； m膨胀过程指数； pk冷凝压力（即名义排气压力）（MPa）； pk排气压力损失（MPa）； p0蒸发压力（即名义吸气压力）（MPa）。,相对余隙容积c值越大，v越小；,压力比pk/p0越大，v越小 ；,膨胀过程指数m,一般对氨压缩机，m=1.101.15，对氟利昂压缩机，m=0.951.05。 排气压力损失pk,对氨压缩机，一般取pk =(0.050.07)pk，氟利昂压缩机取pk =(0.10.15)pk。,5.4 活塞式制冷压缩机的热力性能,pk对v的影响较小，可以略去不计，则式（5-5）可简化为,2）压力系数p,p0 吸气压力损失； 通常，氨压缩机的p0=(0.030.05)p0； 氟利昂压缩机的p0=(0.050.10)p0。,5.4 活塞式制冷压缩机的热力性能,3）温度系数T,中小型开启式制冷压缩机为,小型封全闭式制冷压缩机为,家用制冷压缩机a1.15，商用制冷压缩机a1.10,5.4 活塞式制冷压缩机的热力性能,4）泄漏系数L,对于单级高速多缸压缩机，转速n大于720r/min，相对余隙容积c=3%4%,对于单级中速立式压缩机，转速n小于720r/min，相对余隙容积c=4%6%,对于双级压缩系统中使用的高速多缸压缩机，高压级和低压级的值可分别用下列公计算,5.4 活塞式制冷压缩机的热力性能,5.4 活塞式制冷压缩机的热力性能,2.制冷量,一台压缩机在不同的运行工况下，每小时产生的冷量是不相同的,一台压缩机在已知工况A和B时的制冷量分别为QoA和QoB，即有：,5.4 活塞式制冷压缩机的热力性能,3.功率和效率,1）指示功率和指示效率 压缩机的指示效率,开启式压缩机中的i的经验计算公式,小型氟利昂压缩机为0.650.80；家用全封闭式压缩机为0.600.85,5.4 活塞式制冷压缩机的热力性能,5.4 活塞式制冷压缩机的热力性能,（2）轴功率、摩擦功率和机械效率,两者之比值称为机械效率，用m表示,由原动机传到曲轴上的功率称为轴功率Pe,一部分直接用于压缩气体 称为指示功率用Pi表示,另一部分用于克服曲柄连杆机构等的摩擦阻力，称为摩擦功率，用Pm表示,5.4 活塞式制冷压缩机的热力性能,5.4 活塞式制冷压缩机的热力性能,指示效率i与机械效率m的乘积，称为压缩机的轴效率，用e表示。 一般在0.60.7之间。,提高m可以从 以下几方面着手,选用合适的气缸间隙，适当减少活塞环数,选用合适的润滑油,加强曲轴、曲轴箱等零件刚度,降低摩擦表面的粗糙度,5.4 活塞式制冷压缩机的热力性能,（3）配用电动机功率 对于开启式压缩机，如用带传动，应考虑传动效率d =0.90.95。 用联轴器直接传动时，则不必考虑传动效率。对于封闭式压缩机，因电动机与压缩机共用一根轴，也不必考虑传动效率问题。 电动机的功率可按运行工况下压缩机的轴功率，再考虑适当裕量（10%15%）选配。,5.4 活塞式制冷压缩机的热力性能,4.压缩机的排气温度 （1）排气温度过高的危害性： 1）排气温度过高，将使输气系数降低和轴功率增加；润滑油粘度降低，使轴承和气缸、活塞环产生异常磨损，甚至会引起烧毁轴瓦和气缸拉毛的事故。 2）过高的压缩机排气温度促使制冷剂和润滑油在金属的催化下出现热分解，生成对压缩机有害的游离碳、酸类和水分。酸类物质会腐蚀制冷系统的各组成部分和电气绝缘材料。水分会堵住毛细管。积炭沉聚在排气阀上，既破坏了其密封性，又增加了流动阻力。积碳使活塞环卡死在环槽里，失去密封作用。剥落下来的碳渣若被带出压缩机，会堵塞毛细管、干燥器等。 3）压缩机的过热甚至会导致活塞的过分膨胀而卡死在气缸内，以及封闭式压缩机内置电动机的烧毁。 4）排气温度过高也会影响压缩机的寿命，因为化学反应速度随温度的升高而加剧。一般认为，电气绝缘材料的温度上升10，其寿命要减少一半。这一点对全封闭式压缩机显得特别重要。,5.4 活塞式制冷压缩机的热力性能,（2）排气温度的计算公式：压缩机的排气温度取决于压力比、吸排气阻力损失、吸气终了温度和多变压缩过程指数,T2压缩机的排气温度（K）； T1压缩机吸气终了温度（K）； 压力比，pk为冷凝压力，p0为蒸发压力； 0 吸、排气相对压力损失 n多变压缩过程指数，近似取制冷剂的等熵指数,5.4 活塞式制冷压缩机的热力性能,（3）降低排气温度的主要措施 1）设计时首先要限制压缩机单级的压力比，高压力比应采用多级压缩中间冷却的办法来实现。在运行中要防止冷凝压力过高，蒸发压力过低等故障。降低吸排气阻力实际上也起到了减小气缸中实际压力比的作用。 2）加强对压缩机的冷却，削弱对吸入制冷剂的加热，以降低吸气终了制冷剂的温度和多变压缩过程指数是降低排气温度的有效途径，如：缩小排气腔与吸气腔之间的分割面；气缸盖上设置冷却水套；吸气管外包以隔热层等。 3）在封闭式压缩机中，提高内置电动机的效率，减少电动机的发热量对降低排气温度具有重要作用。 4）在低温制冷压缩机中，为了降低排气湿度，还可采用直接向吸气管喷入液态制冷剂的方法。 5）在同样的蒸发温度T0和冷凝温度Tk时，不同的制冷剂有不同的排气温度，例如R134a的排气温度低于R22的排气温度，因而合理地选用制冷剂是控制排气温度的重要方法。,5.4 活塞式制冷压缩机的热力性能,5.4.3 性能曲线与工况 1.性能曲线,对于半封闭和全封闭压缩机，性能曲线一般是反映蒸发温度与同轴电动机输入电功率之间的关系，这样能比较直观地反映总耗电量，对用户有较实用的参考价值。,5.4 活塞式制冷压缩机的热力性能,2.工况,有机制冷剂压缩机名义工况,无机制冷剂压缩机名义工况,5.4 活塞式制冷压缩机的热力性能,有机制冷剂压缩机使用范围,无机制冷剂压缩机使用范围,