p4i[工学]制冷压缩机-热力学基础 2011.ppt

第二章 容积型制冷压缩机的热力学基础 郑艺华 生物系统热科学与技术研究所 容积型压缩机是蒸气压缩式制冷机中应用领域最广泛、使用数量最多的压缩机。 容积型压缩机的单机功率可以从几十瓦到几千千瓦的范围。尽管结构型式众多，但究其热力学基础还有许多部分是相同的。 在容积型压缩机中，往复式压缩机是最常用的一种，其压缩理论最易于理解接受，对往复式压缩机基础理伦的剖析大多数都适用其它容积型压缩机。因此，且以它作为典型来讨论其理伦循环。 §2-1 单级往复式制冷压缩机的理论循环 忽略容积损失、质量损失和其他不可逆损失。 压缩机没有余隙容积 吸气与排气过程中没有压力损失 吸气与排气过程中无热量传递 无漏气损失 无摩擦损失 关注两个性能指标： 输气量 理论功率 一、往复式压缩机的理论输气量 气缸的工作容积 理论容积输气量（m3/h） 理论质量输气量（kg/h） 二、压缩机消耗的理论功率 理想气体，作为等熵压缩过程 对理想气体或实际气体 §2-2 容积型压缩机的实际性能 现实中，理论循环始终是不可能实现的。 许多不可避免的损失使压缩机的实际性能偏离了理想的情况，其结果是输气量的减少和功率消耗的增加。具体情况如下： 压缩机中的压力降。 制冷剂的受热。 气阀运动规律不完善带来的效率下降。 制冷剂泄漏的影响。 再膨胀的影响。 压缩过程偏离等熵过程。 压缩过程的过压缩和欠压缩。 润滑油循环量的影响。 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。 §2-3 内容积比固定的压缩机的内容积比效率 内容积比Vi 是指这类压缩机中吸气终了，压缩刚要开始时的工作容积 Vcys与压缩终了，刚要开始打开排气口时的工作容积Vcyc间的几何比例关系，即 对应的内压力比 假定压缩过程是多变过程，则上述循环所消耗的指示功为 不存在过压缩和欠压缩的情况，则所耗指示功为 内容积比效率是用以衡量具有固定内容积比故压缩机，在其内压力比不等于系统的压力比的情况下工作时，额外功耗损失的程度。 则内容积比效率 §2-4 制冷压缩机的基本性能参数 制冷压缩机的实际性能与按理论循环所得的理想性能必然存存着差距。 为了能表征压缩机的实际性能，列举一些常用的主要性能参数。 一、实际输气量 一定工况下，单位时间内由吸气端输送到排气端的气体质量称为在该工况下的压缩机质量输气量，单位为kg/h。 若按吸气状态的容积计算，则容积输气量，单位为m3/h。 二、容积效率 压缩机的容积效率是实际输气量与理论输气量之比值。 用以衡量容积型压缩机的气缸工作容积的有效利用程度。 三、制冷量 制冷压缩机是作为制冷机中一重要组成部分而与系统中其它部件配合工作而获得制冷的效果。 其工作能力有必要直观地用单位时间内所产生的冷量——制冷量来表示，单位为kW，它是制冷压缩机的重要性能指标之一。 四、排热量 五、指示功率和指示效率 单位时间内实际循环所消耗的指示功就是压缩机的指示功率，单位为kW 制冷压缩机的指示效率是指压缩1kg工质所需的等熵循环理论功与实际循环指示功之比 六、轴功率、轴效率和机械效率 由原动机传到压缩机主轴上的功率称为轴功率。 轴效率是等熵压缩理论功率与轴功率之比，用它可以评完主轴输入功率的利用完善程度，较适用于开启式压缩机。 机械效率是指示功率和轴功率之比，用它可以评定压缩机摩擦损耗的大小程度。 七、电功率和电效率 输入电动机的功率就是压缩机所消耗的电功率。 电效率是等熵压缩理论功率与电功率之比，它是用以评定利用电动机输入功率的完善程度。 对于封闭式制冷压缩机： 八、性能系数 为了最终衡量制冷压缩机的动力经济性，采用性能系数COP，它是在一定工况下制冷压缩机的制冷量与所消耗功率之比。 对于开启式压缩机，其性能系数为 对于封闭式压缩机，其性能系数为 另称为：单位输入功率制冷量；能效比EER * 生物系统热科学与技术研究所 * 理想工作过程： 4-1：吸气过程（下止点） 1-2：压缩过程 2-3：排气过程（上止点） 完成一个循环。 技术功 则，所消耗的理论功率为