1、第第2讲讲压缩机热力性能的计算压缩机热力性能的计算例例 题题气缸直径：气缸直径：活塞行程：活塞行程：气缸数：气缸数：相对余隙容积：相对余隙容积：制冷剂制冷剂转速转速min/1440134,22%5.2205.006.0rnaRRcimSmD计算压缩机在计算压缩机在低温工况低温工况下的热力性能。下的热力性能。已知一台已知一台半封闭式半封闭式制冷压缩机的主要参数：制冷压缩机的主要参数：电机空气冷却电机空气冷却循环的压焓图循环的压焓图(P-h figure)低温工况：低温工况：t t0 0=-23=-23t t1 1=5=5t tk k=43=43t t4 4=38=38smpdmpt0=-23tk
2、=43t1=5t4=384 45 51 12 21 12 2等熵等熵压缩压缩循环循环P-h图图计算步骤计算步骤6、实际质量输气量、制冷量、指示功率，轴功率、实际质量输气量、制冷量、指示功率，轴功率、机械功率和电功率及能效比等性能指标。机械功率和电功率及能效比等性能指标。1、根据工况求蒸发温度和冷凝温度对应的饱、根据工况求蒸发温度和冷凝温度对应的饱 和压力，和压力，从工质的压焓图求循环各点的焓值和吸气点处的比容。从工质的压焓图求循环各点的焓值和吸气点处的比容。2、合适选取过程指数和相对压力损失。、合适选取过程指数和相对压力损失。3、求单位质量制冷量、等熵压缩功、理论容积输气量。、求单位质量制冷量
3、、等熵压缩功、理论容积输气量。4、求输气系数。、求输气系数。5、选取各合适的效率数据。、选取各合适的效率数据。关于压缩机性能计算的说明关于压缩机性能计算的说明按蒸发温度分按蒸发温度分2)2)选型计算（或设计计算）选型计算（或设计计算）已知压缩机的制冷量、运行工况，求压缩机的理论输已知压缩机的制冷量、运行工况，求压缩机的理论输气量和结构参数等。气量和结构参数等。在制冷系统的设计中常会遇到此类计算在制冷系统的设计中常会遇到此类计算 1)1)校核计算校核计算 如此例如此例,已知压缩机的结构参数和运行工况求压缩机已知压缩机的结构参数和运行工况求压缩机的输气量、制冷量等性能指标。的输气量、制冷量等性能指
4、标。1.1.性能计算的分类性能计算的分类两类计算，方法相近，只是已知和未知参数不同，计算两类计算，方法相近，只是已知和未知参数不同，计算步骤的顺序和内容不同而已。步骤的顺序和内容不同而已。2.2.半封闭式半封闭式压缩机温度系数的计算压缩机温度系数的计算电机冷却方式电机冷却方式:1)空气冷却空气冷却,2)制冷工质的气流来冷却制冷工质的气流来冷却,对开启式或空气冷却电机的对开启式或空气冷却电机的半封闭压缩机半封闭压缩机：（经验公式）（经验公式）klTTT0 全封闭式或制冷工质冷却全封闭式或制冷工质冷却电机的电机的半封闭压缩机半封闭压缩机：110bTaTkT3.3.指示功率的计算指示功率的计算有两种
5、计算方法有两种计算方法:1)1)利用压利用压-焓图求焓图求2)2)根据指示效率求根据指示效率求TssmsTTppp0101,dmdkppp2其中压缩过程按等熵过程取值其中压缩过程按等熵过程取值.12hhqwqPmamai 12hhwithiPP查效率曲线得指示效率值查效率曲线得指示效率值,然后可按下式求指示功然后可按下式求指示功.smpdmpt0=-23tk=43t1=5t4=384 45 51 12 21 12 2等熵等熵压缩压缩循环循环P-h图图4.4.电机的校核电机的校核 在选型计算中，一般还应按最大功率工况校核电在选型计算中，一般还应按最大功率工况校核电机功率。国家对压缩机的名义工况、
6、实验和考核机功率。国家对压缩机的名义工况、实验和考核工况规定了标准，可查阅工况规定了标准，可查阅.作业题作业题:已知空调制冷系统所需制冷量为已知空调制冷系统所需制冷量为5KW，工质为，工质为R22，高温工况运行，请为系统选配一台全封闭，高温工况运行，请为系统选配一台全封闭式活塞压缩机，并校核电机所需功率。式活塞压缩机，并校核电机所需功率。压缩机的排气温度压缩机的排气温度DischargetemperatureofcompressornnssdkdnnssddkppppTppppTT 1012111021212dp1spnn多变压多变压缩过程缩过程压缩机排气温度过高的影响和危害压缩机排气温度过高
7、的影响和危害:1)影响性能影响性能:降低容积效率、增加功耗降低容积效率、增加功耗 2)影响正常工作影响正常工作:工质、油、电器材料工质、油、电器材料的化学性质，抱轴烧瓦、烧电机等的化学性质，抱轴烧瓦、烧电机等影响压缩机排气温度的因素影响压缩机排气温度的因素:1)吸气温度吸气温度 2)压比压比(工况工况)3)吸排吸排气压力损失气压力损失 4)多变压缩过程指数多变压缩过程指数国家标准规定了不同工质的压缩机许用温度。国家标准规定了不同工质的压缩机许用温度。压缩机的运行特性曲线和运行界限压缩机的运行特性曲线和运行界限Characteristiccurve运行特性曲线运行特性曲线 指在规定的工作范围内运
8、行时指在规定的工作范围内运行时,压缩机的制冷量和压缩机的制冷量和功率随工况变化的关系曲线。功率随工况变化的关系曲线。工况工况(Operating condition)Operating condition)蒸发温度蒸发温度T0冷凝温度冷凝温度TK冷却介质入口温度冷却介质入口温度Ta被冷却介质入口温度被冷却介质入口温度Tw 制冷量和输入功率随制冷量和输入功率随T TK K、T T0 0的变化趋势的变化趋势Refrigeration capacity and input powerkT0T0w0Qplnh冷凝温度升高时冷凝温度升高时蒸发温度蒸发温度降低时降低时kT0T0w0Qplnh制冷量制冷量Q
9、 Q0 0随随T TK K的升高而降的升高而降低，输入功率随低，输入功率随T TK K的升高的升高而升高而升高制冷量制冷量Q0随随T0的降低而降低的降低而降低.输入功率随输入功率随T0的变化较复杂。的变化较复杂。因比功增加，但质量输气量随吸因比功增加，但质量输气量随吸气比容的增大而降低。气比容的增大而降低。重点考察输入功率随重点考察输入功率随T T0 0的变化的变化11100sstspw等熵比功：等熵比功：0sVamaqq11100sdksVatsmatspppqwqP0sp0sp.,0,00可求极值令上式即是一定不变设余隙容积较小dkpststsdkVapPtfPpq对对ps0,功率有极值功
10、率有极值Characteristic curves for R22 and R7170QeP工质：工质：R717R717转速：转速：960960rpm输入输入功率功率随蒸随蒸发温发温度的度的变化变化具有具有极值极值.工质：工质：R22R22转速：转速：960960rpm运行界线运行界线不同工质、不同压缩机形不同工质、不同压缩机形式和结构，有不同的运行式和结构，有不同的运行范围和界线。范围和界线。压缩机正常运行时工况的界线压缩机正常运行时工况的界线kt最低最低蒸发蒸发温度温度0tp0minTdmaxpmaxpmaxp0max最高蒸最高蒸发温度发温度最高排最高排气温度气温度最大压差最大压差最大压力
11、最大压力思考：为什么要采用思考：为什么要采用吸气压力的控制？吸气压力的控制？封闭式压缩机的封闭式压缩机的冷却冷却，润滑系统的正常润滑系统的正常供油供油运行界限受材料、机器冷却和润运行界限受材料、机器冷却和润滑等条件的限制滑等条件的限制制冷系统中压缩机的运行平衡点制冷系统中压缩机的运行平衡点最低最低蒸发蒸发温度温度0tp0minTdmaxpmaxpmaxp0max最高蒸最高蒸发温度发温度最高排最高排气温度气温度最大压差最大压差最大压力最大压力压缩机工压缩机工作范围作范围0QeP工质：工质：R717R717转速：转速：960960rpm若压缩机不受制冷系统其它部件的若压缩机不受制冷系统其它部件的限
12、制，或者说，其它部件如蒸发器、限制，或者说，其它部件如蒸发器、冷凝器和节流元件可以任意调节，冷凝器和节流元件可以任意调节，则压缩机可以在规定的工作范围以则压缩机可以在规定的工作范围以任意工况运行。任意工况运行。工况点工况点kt确定运行平衡点的一组工作方程确定运行平衡点的一组工作方程制冷系统中各部件相互制冷系统中各部件相互联系和制约，制冷系统联系和制约，制冷系统的平衡工作状态由一组的平衡工作状态由一组工作方程来确定，它可工作方程来确定，它可模拟制冷系统的工作过模拟制冷系统的工作过程和动态特性。程和动态特性。1 1、热平衡方程、热平衡方程:ikPQQ02 2、压缩机制冷量、压缩机制冷量:010,t
13、tfQk3 3、压缩机的指示功率、压缩机的指示功率:02,ttfPki4 4、冷凝器排热量、冷凝器排热量:akccccckttfAKtAKQ,35 5、蒸发器的制冷量、蒸发器的制冷量:030,ttfAKtAKQweeeee7个未知数个未知数:akwikttttPQQ,005个方程，个方程，2个自由（独立）变量个自由（独立）变量性能指标性能指标工况参数工况参数独立变量可能的组合独立变量可能的组合四个工况参数中任意两个的组合即可唯一的确定制四个工况参数中任意两个的组合即可唯一的确定制冷系统的运行工况，其它五个变量是相关变量，可冷系统的运行工况，其它五个变量是相关变量，可从五个方程组构成的约束条件方
14、程中求得。从五个方程组构成的约束条件方程中求得。独立变量可能的组合有：独立变量可能的组合有：,)10ktt,)30att,)20wtt,)4wattkatt,)6,)5kwtt各部件的特性曲线各部件的特性曲线1)1)压缩机的特性曲线压缩机的特性曲线WQ/0/0tkt增增大大2）冷凝器的特性曲线）冷凝器的特性曲线/0tWQ/0at增增大大wt增大增大参变量参变量WQ/0/0t3）蒸发器的特性曲线）蒸发器的特性曲线前提：节流元前提：节流元件可调节，使件可调节，使冷凝和蒸发压冷凝和蒸发压力（或温度）力（或温度）能满足要求。能满足要求。attfQ,00kakttfQ,kkttfQ,0冷凝器冷凝器压缩机
15、压缩机制冷系统制冷系统(或压缩机或压缩机)的运行平衡点的运行平衡点WQ/0/0twt参变量参变量atkt增增大大增大增大通过特性曲线可求得通过特性曲线可求得压缩机运行平衡点及压缩机运行平衡点及系统性能参数系统性能参数压缩机的工况压缩机的工况 名义工况、名义工况、考核工况、考核工况、最大功率工况、最大功率工况、低吸气压力工况低吸气压力工况 表表1 1 全封闭活塞式制冷压缩机名义工况全封闭活塞式制冷压缩机名义工况 (单位：单位：)工况工况制冷制冷剂剂冷凝冷凝温度温度蒸发蒸发温度温度过冷过冷温度温度吸气吸气温度温度环境环境温度温度备注备注高温高温工况工况R22R2254.454.47.27.246.
16、146.1353535353 3GB10079-GB10079-19881988低温低温工况工况R12R12、R22R22、R502R5023030-15-152525151535353 3 冰箱冰箱工况工况R12R1254.454.4-23.3-23.332.232.232.232.235353 3GB9098-GB9098-19881988压缩机的工况压缩机的工况表表2 小型压缩机考核工况小型压缩机考核工况 (单位：单位：)使用温使用温度范围度范围制冷制冷剂剂吸入压力饱吸入压力饱和温度和温度吸入吸入温度温度排出压力饱排出压力饱和温度和温度制冷剂液制冷剂液体温度体温度高高 温温R12R125
17、 5151540403535R22R22中中 温温R12R12-15-1530302525R22R22低低 温温R12R12R22R22R502R502压缩机的工况压缩机的工况表表3 全封闭活塞式制冷压缩机的设计和使用条件全封闭活塞式制冷压缩机的设计和使用条件使用条件使用条件制冷剂制冷剂R12R12R22R22R502R502冷凝温度冷凝温度/高温用高温用-6060-低温用低温用606050505050最大压力最大压力/MPa/MPa高温用高温用-2.02.0-低温用低温用1.21.21.61.61.61.6最高排气温度最高排气温度/130130150150150150使用温度范围使用温度范围/高温用高温用-15-152020-低温用低温用-30-30-5-5-30-30-5-5-45-455 5Thank You
