制冷压缩机 第三章

将上式代入式（3-1）：
Pdk Pd 3 v 1 c[( ) 1)] Ps 0
1 m
（3-6）
第三章
略去排气压力损失ΔPd3,则式（3-6）可简化为式（3-7）：
v 1 c[ 1)] f (c, , m)
式中，ε—压力比
1 m
（3-7）
Pdk Ps 0
定义式：
经验公式：
Vx t V"
Vx——折算容积； V”——实际吸入气体容积。
（3-3）
对顺流立式压缩机
T l T 0 / Tk
Ts 0 T0 T T1 aTk b
（3-12）
对全封闭压缩机
（3-13）
T0——蒸发温度，K ； Tk——冷凝温度，K ； T1——吸气终了温度，K ； θ——吸气过热度，K； a：反映T1随Tk变化的系数，a=1.0~1.15,随压缩机尺寸减小， a值趋近1.15； b：反映压缩机向周围空气散热对T1的影响。b=0.25~0.8。当压缩机尺寸较大，向外界散热强度较弱 （机壳自由空气冷却）时，b取较大值。
第三章
（Vp：单缸理论排量）
容 积 效 率 特 性 曲 线 （ 的 影 响 ）
ε
a）在不同的余隙容积c时，小型封闭式压缩机的容积效率随压力比ε的变化关系，它 随 c和ε的增大而减小； b) 在不同的单缸理论排量Vp时，开启式压缩机的容积效率随压力比ε的变化关系。
容积效率与压缩机的运转工况和结构设计有关。即其不仅与压缩机本身结构及所用制冷剂性质有关， 且与运行工况有关。不同类型压缩机，使用不同的制冷剂，及在不同工作条件下，容积效率数值不同 。
第三章
1）容积系数：反映余隙容积对压缩机输气量影响
由于余隙容积的存在，工作过程中出现了膨胀过程，占据了一定的气缸工作容积， 使部分活塞行程失去吸气作用，导致压缩机吸气量减少，即压缩机实际输气量减少。
定义式：
V ' Vp V ' V ' v 1 Vp Vp Vp
（3-1）
（吸气容积损失ΔV’是由余隙容积内高压气体的膨胀引起。）
第三章
容 积 效 率 特 性 曲 线 （ 的 影 响 ）
n
n
Δ λ 1：余隙容积造成的η v减量； Δ λ 2， Δ λ 3 ：吸气阀压力损失和由此转化 的热量对制冷剂加热造成的η v减量； Δ λ 4 ， Δ λ 5：制冷剂受热和泄漏造成的 η v减量。 转速增加， Δ λ 1基本不变； Δ λ 2， Δ λ 3 随转速的上升急剧增大； Δ λ 4 ， Δ λ 5随转
对氨压缩机， Ps1 Ps 0 =0.03~0.05; 对 氟里昂压缩机， Ps1 Ps 0 =0.06~0.08。
第三章
3）温度系数：反映吸气过程中因气体预热对
输气所接触的各种壁面加热，使气体温度升高，比容增大，从而 使吸入气体量减少。折算到吸气状态，小于实际吸入气体的容积。吸入气体与壁面的热交换是一个 复杂过程，与制冷剂种类、压比、汽缸尺寸、压缩机转速、汽缸冷却情况等因素有关。λT大小还与 压缩机运行工况有关，其数值不能从示功图上直接求得，通常用经验公式计算。
速的增加而减小。总合起来，在额定转速nn时容积系数最大，比这个转速大或小时，ηv值都要下 降。由此可见，气阀通流能力是压缩机转速提高过程中影响容积效率的主要因素。
第三章
（2）
双机双级压缩
其容积效率定义与单机压缩机相同。对双级压缩的 每一级，容积效率计算方法与单机压缩机相同，亦可 用经验公式计算。
可见， v 主要与压力比ε、相对余隙容积c和多变膨胀指数m有关。
缩小c会受压缩机结构、工艺和气阀通流能力限制； c值还和压缩机结构参数S、D有关， S、D 大的压缩机易获得较小的c值。现代中小型压缩机c值约为1.5~6%，低温机取小值。
当ε达到一定数值时， ，故有ε≤10，对低温制冷系统采用多级压缩实现高压比。 v 0 m值取决于制冷剂种类和膨胀过程中气体与接触壁面的热交换情况，随热交换的方向和强 度而不断变化。计算 v时m假定为常数。
容 积 效 率
第三章
容积系数λv
可直接从P-V示功图求得 压力系数λp 温度系数λT 不能从P-V示功图直接求得 泄漏系数λl 它们都与压缩机的运行工况有关
第三章
汽缸工作容积Vp
上、下止点之间汽缸工作室的容积,即活塞移动一个行程扫 过的容积。
相 关 术 语
Vp
D
4
2
S
（2-1）
余隙容积Vc
1、容积效率 2、指示功率和指示效率 3、机械效率和轴效率 4、电动机效率和电效率 5、压缩机热力性能计算举例 6、压缩机的排气温度
第三章
（1）单级压缩机的容积效率
1、
容积效率又称输气系数，为压缩机实际输气量
与理论输气量之比，是衡量汽缸空间利用程度的 指标。
容 积 效 率
qva v v p T l qvt
第三章
第二节
热力性能
第三章
实际循环与理论循环的差异
一 往 复 式 压 缩 机 的 实 际 循 环 .
余隙容积 气阀弹簧力 气体与缸壁及活塞间的热交换和摩擦 气体泄漏损失 润滑油和吸入湿蒸汽的影响
第三章
实 际 循 环 和 理 论 循 环 的 比 较
实际循环：1-2-3-4-1
双 级 压 缩 机 的 容 积 效 率
单机双级压缩
高压级与低压级汽缸在同一台压缩机上，在确定容 积效率时，采用可比的容积效率（总容积效率）。即 压缩机行程容积按总缸数计算，以便与同样缸数、尺 寸和转速的单级压缩机具有可比性。
第三章
经验公式
p 1/ n ' dk vh 0.94 0.085 p 1 int
同种制冷剂的m和n ’在同一循环中不相等， m n' 。对氨压缩机，m=1.10~1.15
， n ’ =1.20~1.30；对氟利昂压缩机，m=0.95~1.05， n ’ =1.05~1.18。增强对汽缸 臂面的冷却，多变膨胀线斜率变陡， m增大，对提高 有利。 v
第三章
3-5’：出现排气 阀延迟关闭，高压 侧气体从排气腔向 汽缸倒流，等端点 膨胀过程指数变小 ，容积效率下降。
双 机 双 级 压 缩 的 容 积 效 率
对高压级
（3-14）
1/ n ' p int 对低压级 vl 0.94 0.085 p 0.1 1 s 0
（3-15）
Pint ：中间压力。中间压力有最佳值，近似为 Pint Ps 0 Pdk ；
V" V " p 1 V' V'
（3-2）
P 1 P s 0 。）
（吸气容积损失ΔV”是由于吸气终了汽缸压力不等于ΔPs0所引起，一般
计算式：
p 1
1 c Ps1
v
Ps 0
（3-9）
根据多变压缩过程方程计算，令压缩过程指数等于1。令c=0，得到近似式（3-10）
Ps1 : 吸气终了相对压力损失； 吸气压力损失； Ps1 Ps 0 P 1: Ps 0 Ps1 Ps和 λp主要受 P s1 P s 0的影响，c的影响是次要的 。随 0 c的增大，λp下降；
n’：压缩多变过程指数。对NH3，n’=1.28；对R22，n’=1.18。
第三章
单 机 双 级 压 缩 的 容 积 效 率
第三章
往 复 式 压 缩 机 的 工 作 循 环
压缩过程 排气过程 膨胀过程 吸气过程
膨胀过程：活塞运动到上止点时，
由于压缩机结构及制造工艺等原因， 汽缸中仍有一些空间，该空间的容积 称余隙容积。排气过程结束时，余隙 容积中的气体为高压气体。活塞开始 向下移动时，排气阀关闭，吸气腔内 的低压气体不能立即进入汽缸，此时 余隙容积内的高压气体因容积增加而 压力下降，直至汽缸内气体压力降至 稍低于吸气腔内气体压力，即将开始 吸气过程时为止。
第三章
2）压力系数：反映吸气阻力造成的吸气量损失
压缩机吸气过程中，吸气阀开启时要克服气阀弹簧力，且气体流过气阀时，通道截面较小， 流速较高产生一定的流动阻力，使吸气过程中气缸内压力P1恒低于吸入管中的压力Ps0 。要使气 缸内的压力升高到Ps0 ，则要损失一部分活塞行程，使压缩机实际吸气量减少。
定义式：
第三章
温 度 系 数 随 工 况 的 变 化 关 系
ε
第三章
4）泄漏系数：反映压缩机工作过程中由泄漏引起
的对输气量的影响
压缩机泄漏主要是由于活塞环与气缸壁面之间的不密封，吸、排气阀关 闭不及时或不严密，造成制冷剂蒸气从高压侧泄漏到低压侧，从而引起输气 量下降。泄漏量大小与压缩机制造质量、磨损程度、气阀设计、压差大小等 因素有关。
其中，容积系数λv、压力系数λp、温度系数λT、泄漏系数λl
第三章
活塞式制冷压缩机的实际工作中，吸入的制冷 剂蒸气容积并不等于活塞排量。原因是： 压缩机结构上不可避免存在余隙容积； 吸、排气阀阻力；气阀部分及活塞环与气缸壁之间的
气体内部泄漏； 吸气过程中气体与气缸壁之间的热交换等。 因此，实际输气量永远小于理论输气量 (活塞排量)，两 者之间的比值称为压缩机的容积效率（输气系数），其大 小反映了实际工作过程中存在的诸多因素对压缩机输气量 的影响，也表示了压缩机气缸工作容积的有效利用程度， 通常可用容积系数λv、压力系数λp、温度系数λT、泄漏系数 λl 的乘积来表示 。
定义式：
l
Vy Vx
（3-4）
推荐值：
l 0.97 ~ 0.99
λl的数值不能从示功图上直接求得，但气缸内制冷剂泄漏会引起示功图中过程线的变化。 压缩过程中，若高压腔蒸气因排气阀不严密漏入气缸，则压缩线变陡；若蒸气通过气缸和 吸气阀的不严密处由气缸漏出，则曲线变平坦，膨胀过程相反。 要减少泄漏损失，必须注意气阀的设计、制造和安装质量，防止发生延迟关闭引起的蒸气 倒流。