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容积型制冷压缩机的热力学基础教程
第一章???? 容积型制冷压缩机的热力学基础
?
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,它们的功率可以从几十瓦到几千千瓦的宽广范围。尽管容积型压缩机的结构形式众多,但究其热力学基础还有许多部分是相同的。
?? 第一节? 单级活塞式压缩机的理论循环
?单级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
一、活塞式压缩机的理论输汽量
1.气缸工作容积Vp,单位为m3
?
?
2.理论容积输气量qvt(或称理论排量),单位为m3/h
是指压缩机按理论循环工作时,在单位时间内所能供给、按进口处吸气状态换算的气体容积。
?(1-2)
?
3.压缩机的理论质量输气量qm t,单位为kg/h
??????? (1-3)
?
二、压缩机消耗的理论功率
1.理论循环所消耗的理论功Wts,单位为J,
W ts =∫12 Vd p??????? (1-4 )
?
2.即单位绝热理论功Wt s为,单位为J,
W ts =? h 2 - h 1??? (1-4a )
?
3.压缩机所消耗的理论功率Pts,单位为kw
?
?
?
?
?
第二节? 容积型压缩机的实际性能
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。
?第三节? 内容积比固定的压缩机的附加功损失
?在那些具有固定内容积比的容积型压缩机中,在工作中会发生过压缩和欠压缩的压缩过程。
一、内容积比
1.内容积比εV
是指这类压缩机吸汽终了的最大容积V1与压缩终了的容积V2的比值,即
??????????? ( 1-6 )
2.内压力比
???????? 工作容积内压缩终了压力P2与吸汽压力P1的比值,称为内压力比??????
?二、附加功损失
内压力比与外压力比不相等时,会产生附加功损失。
讨论三种情况:
?
①PdP2??????? ②Pd = P2。???????? ③PdP2 。
?
由此,当压缩机内压缩终了压力与排汽管内气体的压力不相等,即内压力比与外压力比不等时,将产生附加功损失,从而降低压缩机的指示效率。所以,应力求压缩机的实际运行工况与设计工况相等或接近,以使压缩机获得运行的高效率。
?
?第四节????? 制冷压缩机的基本性能参数
?一、实际输气量
在一定工况下,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qma,单位为kg/h。
??? (1-8 )
?二、输汽系数
压缩机的实际输汽量与理论输汽量之比称为输汽系数。
?????? (1-9 )
它用于衡量容积型压缩机气缸工作容积的有效利用程度。
三、制冷量
所谓压缩机的制冷量,就是压缩机在一定的运行工况下,在单位时间内被它抽吸和压缩输送的制冷工质在蒸发制冷过程中从低温热源(被冷却的物体)中所吸取的热量。
在给定工况下压缩机的制冷量Q0可用下式计算。即:
Q0 = qmaq 0 = qvtλqv ?kW (1-10)
?为了便于比较和选用,有必要根据其不同的使用条件规定统一的工况来表示压缩机的制冷量,表1-1和表1-2列出了我国有关国家标准所规定的不同形式的单级小型活塞式制冷压缩机的名义工况及工作温度。
?表1-1 有机制冷剂压缩机名义工况? (单位:℃)
类型 吸入压力饱和温度 排出压力饱和温度 吸入温度 环境温度 高温 7.2 54.1(1) 18.3 35 7.2 18.9(2) 18.3 35 中温 -6.7 48.9 18.3 35 低温 -31.7 10.6 18.3 35 (1)为高冷凝压力工况
(2)为低冷凝压力工况
表中工况制冷剂液体的过冷度为0℃ ?
?
表1-2 无机制冷剂压缩机名义工况 (单位:℃)
类型 吸入压力饱和温度 排出压力饱和温度 吸入温度 制冷剂液体温度 环境温度 低温 -13 30 -10 25 32 ?
?
四、制(排)热量
制(排)热量是压缩机的制冷量和部分压缩机输入功率的当量热量之和,
从图1-3a上所示的实际制冷循环或热泵循环P-h图可见,在一定工况下的排热量Qh为
Qh = qm a(h2-h3)= qm a [(h1-h4) + (h2-h1)] = qmaq0 + qma(h2-h1)
= QO + qma(h2-h1)
从图1-3b的压缩机的能量平衡关系图上不难发现
qma(h2-h1)=Pel-Qr
于是可得
Qh = Q0 + Pel-Qr = Q0
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