压缩机热力计算(苍松书屋)
压缩机热力性能的计算举例
研究新型热力性能参数的方法 和标准是当前研究的热点。
新型热力性能参数的应用将推 动压缩机的技术进步和产业升 级。
压缩机热力性能与其他性能的综合优化
压缩机的热力性能与其他性能之间存在相互影响， 需要进行综合优化。
通过多学科交叉的方法，研究压缩机的整体性能 优化是未来的发展方向。
综合优化将有助于提高压缩机的性能指标，满足 不同领域的需求。
压缩机热力性能的计算举例
目录
• 压缩机热力性能概述 • 压缩机热力性能计算方法 • 压缩机热力性能的实例计算 • 压缩机热力性能的优化建议 • 压缩机热力性能的未来发展趋势
01 压缩机热力性能概述
压缩机热力性能的定义
压缩机热力性能是指压缩机在工作过 程中，其内部气体的压力、温度、体 积等参数的变化情况，以及压缩机的 能量转换效率、热效率等性能指标。
压缩机的效率计算
效率计算公式
$eta = frac{3600 times text{理 论排气量}}{text{实际耗电量} times 3600}$
理论排气量
根据压缩机型号和设计参数计算得 出。
实际耗电量
通过测量压缩机的输入功率和运行 时间计算得出。
压缩机的功率消耗计算
功率消耗计算公式
$P = frac{text{实际耗电量}}{3600}$
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压缩机热力性能的参数
进气压力
指压缩机吸入的气体在吸入时 的压力。
效率
指压缩机在工作过程中，实际 输出的功率与理论最大输出功 率的比值。
排气压力
指压缩机排出的气体在排出时 的压力。
压缩比
指压缩机的排气压力与进气压 力的比值。
压缩机吸气热量计算公式
压缩机吸气热量计算公式在工业生产中，压缩机是一种非常重要的设备，它可以将气体压缩成高压气体，用于各种工艺过程中。
在压缩机的运行过程中，会产生大量的热量，这些热量需要得到合理的处理和利用。
因此，了解压缩机吸气热量的计算公式是非常重要的。
吸气热量是指在压缩机吸气过程中，气体由于外界压力对其做功而吸收的热量。
在实际工程中，吸气热量的计算是非常复杂的，需要考虑到很多因素，比如压缩机的类型、工作条件、气体的性质等等。
但是，一般情况下，我们可以利用一些简化的方法来计算压缩机吸气热量。
首先，我们需要了解一些基本的概念。
在理想气体状态方程中，气体的压力、体积和温度之间存在着一定的关系，即 PV=nRT，其中P为压力，V为体积，n为气体的摩尔数，R为气体常数，T为温度。
在压缩机吸气过程中，气体会从低压力、低温度的状态变为高压力、高温度的状态，这个过程中会产生热量。
一般情况下，我们可以利用以下的公式来计算压缩机吸气热量：Q = m Cp (T2 T1)。
其中，Q为吸气热量，单位为焦耳（J）或千焦（kJ）；m为气体的质量，单位为千克（kg）；Cp为气体的定压比热容，单位为焦耳/千克·开（J/kg·K）；T2为气体的入口温度，T1为气体的出口温度。
在这个公式中，气体的质量和定压比热容是气体的基本性质，可以通过气体的物性表来查找；入口温度和出口温度是压缩机吸气过程中的温度，可以通过传感器来测量得到。
通过这个公式，我们就可以比较准确地计算出压缩机吸气热量。
当然，上面的公式是一个比较理想化的情况，实际工程中还需要考虑到一些其他的因素。
比如，在压缩机吸气过程中，会有一定的压降和温度变化，这些都会对吸气热量的计算产生影响。
此外，气体的性质也会对吸气热量的计算产生影响，不同的气体具有不同的定压比热容，这也需要进行修正。
除了上面的简化方法之外，还有一些更为复杂的计算方法，比如利用热力学循环分析来计算吸气热量。
这些方法可以更加准确地计算出吸气热量，但是需要更多的气体性质参数和工艺参数，计算过程也更为繁琐。
压缩机的动力消耗和蒸发器的传热面积计算
Tmv'
28
排放蒸汽焓辅助 计算上限蒸汽焓
Hmv'
29
排放蒸汽焓辅助 计算下限温度
Tmv"
30
排放蒸汽焓辅助 计算下限蒸汽焓
Hmv"
31
32 系统热损失
QL
33
KJ/KG ºC KJ/KG ºC KJ/KG
KJ/H
二次蒸汽流量/ 34 压缩机压缩蒸汽 D
量
kg/H
35 二次蒸汽温度 T1 ºC
36 二次蒸汽焓
176.04 -46.04 6450.000 7149.78
70
71
过热蒸汽喷淋水 量
w5
kg/H
72
73 所需发热丝功率 P
KW
74
75 压缩机处理量 M
kg/H
76 物料沸点
t
ºC
77 物料沸点升高 Δt ºC
78 有效传热温差 Δ ºC
79 二次蒸汽温度 t1 ºC
80
二次蒸汽饱和蒸 汽压
p1
H1 KJ/KG
37
二次蒸汽焓辅助 计算上限温度
T1'
38
二次蒸汽焓辅助 计算上限蒸汽焓
H1'
39
二次蒸汽焓辅助 计算下限温度
T1"
40
二次蒸汽焓辅助 计算下限蒸汽焓
H1"
41
二次蒸汽冷凝液 液焓
hw1
二次蒸汽冷凝液
42 液焓辅助计算上 tw1'
限温度
二次蒸汽冷凝液
43 液焓辅助计算上 hw1'
限蒸汽焓
10 浓缩液温度
te ºC
11 浓缩液液体焓 he
压缩机物料及热量平衡计算
压缩机物料及热量平衡计算（原创版）目录一、压缩机物料及热量平衡计算的概念和重要性二、压缩机的热力性能和计算1.排气温度和压缩终了温度的定义和计算2.压缩过程中的热量变化三、压缩机物料平衡计算的方法1.基于物质守恒定律的计算方法2.基于能量守恒定律的计算方法四、压缩机热量平衡计算的方法1.基于热力学第一定律的计算方法2.基于热力学第二定律的计算方法五、压缩机物料及热量平衡计算的实际应用和意义正文一、压缩机物料及热量平衡计算的概念和重要性压缩机是工业生产中常见的一种设备，它通过提高气体的压力来实现气体的储存和运输。
在压缩机的工作过程中，气体的物质和能量都会发生改变，因此，对压缩机物料及热量平衡计算的研究具有重要的理论和实际意义。
二、压缩机的热力性能和计算1.排气温度和压缩终了温度的定义和计算压缩机级的排气温度是在该级工作腔排气法兰接管处测得的温度。
压缩终了温度是工作腔内气体完成压缩过程后的温度。
2.压缩过程中的热量变化在压缩过程中，气体的热量会发生变化。
为了研究这种变化，需要对压缩过程中的热量进行平衡计算。
三、压缩机物料平衡计算的方法1.基于物质守恒定律的计算方法物质守恒定律是指在一个封闭系统中，物质的总量保持不变。
因此，可以根据物质守恒定律来计算压缩机中的物料平衡。
2.基于能量守恒定律的计算方法能量守恒定律是指在一个封闭系统中，能量的总量保持不变。
因此，可以根据能量守恒定律来计算压缩机中的物料平衡。
四、压缩机热量平衡计算的方法1.基于热力学第一定律的计算方法热力学第一定律是指在一个封闭系统中，气体的内能变化等于系统对外做的功与从外界传入的热量之和。
因此，可以根据热力学第一定律来计算压缩机中的热量平衡。
2.基于热力学第二定律的计算方法热力学第二定律是指在一个封闭系统中，气体的内能变化等于系统对外做的功与从外界传入的热量之和，且系统的熵增加。
因此，可以根据热力学第二定律来计算压缩机中的热量平衡。
五、压缩机物料及热量平衡计算的实际应用和意义压缩机物料及热量平衡计算在实际应用中具有重要意义，它可以帮助我们了解压缩过程中的物料和热量变化，为优化压缩过程提供理论依据。
压缩机的热力计算热力性能参数
驱动机传给压缩机主轴的功率被称为轴功 率，它等于以下三部分所需功率之和： • 直接用于压缩气体的功率——压缩机的指 示功率Pi； • 克服压缩机运动件各摩擦部分所消耗的摩 擦功率Pf； • 驱动附属机构所需的功率Pa
压缩机的效率是表示压缩机工作的完善程度，是用
• 压缩机的第一级吸进的气体中，通常总含有
一定的水蒸气。气体中水蒸气的含量用相对
湿度来表示 p
s ps
• x ——气体的绝对湿度，即每1m3气体中所含水蒸 气的质量
• xo ——气体饱和绝对湿度，即在同一温度下，每 1m3气体中所含水蒸气的最大质量，当超过这个量时， 多余的水蒸气凝结成水。
• 标准容积流量也称供气量 指的是压缩机单位时间内排出 的气体容积量折算到标准状态的值，且不计入级间分离掉 的水份及抽气量。标准容积流量实际上表征了压缩机所排 出气体的物质数量（可以理解为表征的是压缩机排出气体 的质量）,N m3/min
标准状态有两种定义：
• ①化工计算中，标准状态指压力为 1.013*105Pa，温度为0℃。
多级压缩机第j级行程容积
压缩机热力性能的计算举例1.
qma qVa s 0
1 pdk Pts qma wts qVa p 1 pss00 1 ps 0
上式即是 Pts f t0 , 令Pts ps 0 pdk 0, 可求极值 .
独立变量可能的组合有：
1)t0 , tk , 2)t0 , t w , 3)t0 , ta ,
4)t a , t w , 5)t w , t k , 6)ta , tk
各部件的特性曲线
1) 压缩机的特性曲线
Q0 / W
2）冷凝器的特性曲线
tk 增
大
Q0 / W
ta
增 大
t0 /
压缩机的排气温度 Discharge temperature of compressor
压缩机排气温度过高的影响和危害: 1)影响性能: 降低容积效率、增加功耗 2)影响正常工作:工质、油、电器材料 的化学性质，抱轴烧瓦、烧电机等
pd 2
n 1 n
pdk pd 2 T2 T1 p p s1 s0
Q0 / W
tk ta
增 大
通过特性曲线可求得 压缩机运行平衡点及 系统性能参数
参变量
t0 / ℃
压缩机的工况
名义工况、 考核工况、 最大功率工况、 低吸气压力工况
表1 全封闭活塞式制冷压缩机名义工况 (单位：℃) 工况 高温 工况 低温 工况 冰箱 工况 制冷 剂 R22 R12、 R22、 R502 R12 冷凝 温度 54.4 30 蒸发 温度 7.2 -15 过冷 温度 46.1 25 吸气 温度 35 15 32.2 环境 温度 35± 3 35± 3 35± 3 GB9098 -1988 备注 GB1007 9-1988
螺杆压缩机热力学计算
红色为填写数据,浅蓝色为自动计算数据
参数 压缩介质
代号 数据输入 参数
Tp0
medi.
0.000
压缩机的吸气绝压,MPa 压缩机一级吸气温度, ℃
Ps 0.000 T 0.000
气体比热容,KJ/(kg.K) 润滑油比热容,KJ/(kg.K)
压缩机的排气绝压,MPa 被压缩气体等熵指数,k
编制:
CdnFMTCTTQQppFwaMoxd01td1ielr0
润滑油质量流量, kg/s 润滑油容积流量, L/min
备注:
代号 数据输入 备注
Cp1 0.000
Cp2 0.000
R
0.000
Ts 0.000 Td 0.000 ρ 0.000
qmg #DIV/0!
Pad #DIV/0! p0
qva #DIV/0!
可逆多变压缩过程计算 被压缩气体压缩过程指数,n 压缩机功率,kW 压缩机轴功率,kW
Pd 0.000 k 0.000
气体常数,Nm/(kg.K) 润滑油喷油温度, ℃
压缩机的实际容积流量,m3/min qv 0.000
压缩效率
ηad 0.000
等熵绝热过程计算
排气温度, ℃ 润滑油密度, kg/L 气体质量流量,kg/s
等熵绝热功率,kW 压缩机轴功率,kW
Pad #DIV/0! P #DIV/0!
此表适用于单级螺杆和活塞
n 0.000 Pad #DIV/0! P #DIV/0!
可逆等温压缩过程计算 压缩机功率, kW 压缩机轴功率,kW
Pad #DIV/0!
P
T #DIV/0! 0
T0
CdnFMTCTQTQppFwaMoxd1td01ielr0
螺杆压缩机热力学计算
润滑油质量流量, kg/s 润滑油容积流量, L/min
备注:
代号 数据输入 备注
Cp1 0.000
Cp2 0.000
R
0.000
Ts 0.000 Td 0.000 ρ 0.000
qmg #DIV/0!
Pad #DIV/0! p0
qva #DIV/0!
可逆多变压缩过程计算 被压缩气体压缩过程指数,n 压缩机功率,kW 压缩机轴功率,kW
Pd 0.000 k 0.000
气体常数,Nm/(kg.K) 润滑油喷油温度, ℃
压缩机的实际容积流量,m3/min qv 0.000
压缩效率
ηad 0.000
等熵绝热过程计算
排气温度, ℃ 润滑油密度, kg/L 气体质量流量,kg/s
等熵绝热功率,kW 压缩机轴功率,kW
Pad #DIV/0! P #DIV/0!
此表适用于单级螺杆和活塞
n 0.000 Pad #DIV/0! P #DIV/0!
可逆等温压缩过程计算 压缩机功率, kW 压缩机轴功率,kW
Pad #DIV/0!
P
T #DIV/0! 0
T0
CdnFMTCTQTQppFwaMoxd1td01ielr0
CdnFMTCTTQQppFwaMoxd01td1ielr0
红色为填写数据浅蓝色为自动计算数据参数代号数据输入medipstpdkqv000000000000000000000000参数代号数据输入备注压缩介质压缩机的吸气绝压mpa压缩机一级吸气温度压缩机的排气绝压mpa被压缩气体等熵指数k压缩机的实际容积流量m3min压缩效率气体比热容kjkgk润滑油比热容kjkgk气体常数nmkgk润滑油喷油温度排气温度润滑油密度kgl气体质量流量kgscp1cp2rtstdqmgpadqva000000000000000000000000div0
往复活塞压缩机热力性能计算
绝热过程方程式： pvk 常数
导出式：
0
pvk p1v1k p2v2k
;
p
p1v1k vk
T
pV mRT; p1V1 mRT1
k
k1
k1
p1 p
V V1
T2 T1
VV12
T2 T1
p2 p1
k
0
2
υ
1
2
s
• 绝热过程功 Wi
p 对于理想气体，可逆的过程 绝热膨胀过程功：
曲线不是稳定的 n 值。（多变指数n是变化的）
压缩线 a—b
开始段：气体吸热 n>k
中间段：不传热 n=k 结束段：气体放热 n<k 膨胀线 c—d
m——膨胀指数
开始段：气体放热 m>k
中间段：不传热 m=k
结束段：气体吸热 m<k
m<n
⑷ 气缸内存在气体泄漏，使压缩线与膨胀线变的平坦。 外泄漏：活塞环、活塞杆填料函、第一级进气阀。 内泄漏：排气阀、后面各级进气阀。
p1'
p1
p1
p11
p1 p1
p1 1 s
p
' 2
p2
p2
p2 1
p2 p2
p2 1 d
相对压力损失：
S
p1 p1
k 1
T T 2 1 V V 1 2
k 1
T T 1 2 p p 1 2 k
k—绝热指数，只随温度变化。
kCp Cv
Cp等压比 Cv热 等 ； 容比热
单原子气体：k=1.66 ~ 1.67
功
双原子气体：k=1.40 ~ 1.41
Wi
多原子气体：k= 1.10 ~ 1.30
压缩机的热力性能和计算
§2.2.1压缩机的热力性能和计算一、排气压力和进、排气系统（1）排气压力①压缩机的排气压力可变，压缩机铭牌上的排气压力是指额定值，压缩机可以在额定排气压力以内的任意压力下工作，如果条件允许，也可超过额定排气压力工作。
②压缩机的排气压力是由排气系统的压力（也称背压）所决定，而排气系统的压力又取决于进入排气系统的压力与系统输走的压力是否平衡，如图2-20所示。
③多级压缩机级间压力变化也服从上述规律。
首先是第一级开始建立背压，然后是其后的各级依次建立背压。
（2）进、排气系统如图所示。
①图a的进气系统有气体连续、稳定产生，进气压力近似恒定；排气压力也近似恒定，运行参数基本恒定。
②图b的进气系统有气体连续、稳定产生，进气压力近似恒定；排气系统为有限容积，排气压力由低到高逐渐增加，一旦达到额定值，压缩机停止工作。
③图c的进气系统为有限容积，进气压力逐渐降低；排气系统压力恒定，一旦低于某一值，压缩机停止工作。
④图d的进、排气系统均为有限容积，压缩机工作后，进气压力逐渐降低；排气系统压力不断升高，当进气系统低于某一值或排气系统高于某一值，压缩机停止工作。
二、排气温度和压缩终了温度（1）定义和计算压缩机级的排气温度是在该级工作腔排气法兰接管处测得的温度，计算公式如下：压缩终了温度是工作腔内气体完成压缩机过程，开始排气时的温度，计算公式如下：排气温度要比压缩终了温度稍低一些。
（2）关于排气温度的限制①汽缸用润滑油时，排气温度过高会使润滑油黏度降低及润滑性能恶化；另外，空气压缩机中如果排气温度过高，会导致气体中含油增加，形成积炭现象，因此，一般空气压缩机的排气温度限制在160°C以内，移动式空气压缩机限制在180°C以内。
②氮、氨气压缩机考虑到润滑油的性能，排气温度一般限制在160°C以内。
③压缩氯气时，对湿氯气的排气温度限制在100°C，干氯气的排气温度限制在130°C。
d5.723250天然气压缩机计算书
第一部分热力计算一、初始条件1.排气量：Q N=20Nm3/min2.压缩介质：天然气（气体组分：CH4:94%；CO2:0.467%；N2:4.019%；C2H6:1.514%）3.相对湿度：ψ=100%4.吸入压力：P S0=0.4 MPa（绝对压力）5.排出压力：P d 0=25.1 MPa（绝对压力）6.大气压力：P0 =0.1 MPa（绝对压力）7.吸入温度：t S0=35℃(T S0=308°K)8.排气温度：t d0=45℃(T d0=318°K)9.压缩机转速：n=740rpm10.压缩机行程：S=120mm11.压缩机结构型式：D型12.压缩级数：4级13.原动机：低压隔爆异步电机，与压缩机直联14.一级排气温度：≤130℃二、初步结构方案三、初始条件换算（以下计算压力均为绝对压力）Q= Q N×［P0×T S0／（P S0-ψ×P sa）×T0］进气温度状态下的饱和蒸汽压为P sa=0.005622 MPaP0 =0.1MPaT0=273°K其余参数详见初始条件。
Q= 20×［0.1×308／（0.4-1×0.005622）×273］=5.72m3/min四、 级数的选择和各级压力要求为四级压缩总压缩比ε0=014S d P P =0.425.1=62.75ε10=ε20=ε30=ε40=475.62=2.8145 求出各级名义压力如下表查各组分气体绝热指数如下：CH 4: 94% K=1.308； CO 2: 0.467% K=1.30 N 2: 4.019% K= 1.40； C 2H 6: 1.514% K=1.19311-K =∑1r i -Ki ＝11.3080.94- ＋1.310.00467- ＋11.40.04019- ＋11.1930.01514- =3.2464得K1=K2=K3=K4=1.308一级进气温度t S1=35℃，考虑回冷不完善，二三四级进气温度取t S2=六、 计算各级排气系数 λH =λV λP λT λg 1. 容积系数λV(1) 相对余隙容积a ，取a 1=0.2；a 2=0.2；a 3=0.2；a 4=0.2 (2) 膨胀过程的多变指数m ，m 1=1+0.75(K-1)=1+0.75(1.308-1)=1.231 m 2=1+0.88(K-1)=1+0.88(1.308-1)=1.271 m 3=m 4= K=1.308 (3) λV1=1－a 1(1110m ε－1)=1－0.2(231.112.8145－1)=0.736 λV2=1－a 2(2120m ε－1)=1－0.2 (271.118145.2－1)=0.749λV3=1－a 3(313m ε－1)=1－0.2(308.118145.2－1)=0.759λV4=1－a 4(4140m ε－1)=1－0.2 (308.111458.2－1)=0.7592. 压力系数λP ，取λP1=0.98；λP2=0.99；λP3=1；λP4=13. 温度系数λT ，取λT1=0.96；λT2=0.96；λT3=0.96；λT4=0.964.各级排气系数λH 如下：d 035℃时饱和蒸汽压P sa1= 0.005622MPa;40℃时饱和蒸汽压P sa2= P sa3= P sa4=0.007374MPa ψp sa1ε1=1×0.005622×2.8145=0.0175> P sa2 则μd 1=1μd2=22021110sa S sa S P P P P ⨯-⨯-ϕϕ×0120S S P P = 007374.011258.1005622.014.0⨯-⨯-×4.01258.1=0.992μd3=33031110sa S sa S P P P P ⨯-⨯-ϕϕ×0130S S P P = 007374.011686.3005622.014.0⨯-⨯-×4.01686.3=0.988μd4=44041110sa S sa S P P P P ⨯-⨯-ϕϕ×0140S S P P = 007374.01918.8005622.014.0⨯-⨯-×4.0918.8=0.987中间级均无抽气，则μ01=μ02=μ03=μ04=1八、 计算气缸行程容积 V t 0V t10=Q1101λμμd ⋅=5.72×632.011⨯=9.05 m 3/min V t20=Q 2202λμμd ⋅0210S S P P 012S S T T =5.72×656.0992.01⨯×1258.14.0×308313=3.12 m 3/minV t30=Q 3033λμμ⋅0310S S P P 0103S S T T =5.72×678.0988.01⨯×1686.34.0×308313=1.07 m 3/min V t40=Q 4404λμμd ⋅0410S S P P 0104S S T T =5.72×687.0987.01⨯×918.84.0×308313=0.375 m 3/min 九、 确定活塞杆直径1.初步确定各级等温度功率N is 和最大功率NN is1= 601000·P s10·Q ·ln ε0=601000×0.4×5.72×ln2.8145=39.5KW 因一二三四级压力比相同则N is1=N is2 =N is3= N is4=39.5KW 两列等温功率相等，列最大功率N=is is2is1N N η+=6.039.55.93+=132KW 其中等温效率ηis 由查表2-9求得。
压缩机热力学计算
2 热力学计算2.1 初步确定各级排气压力和排气温度2.1.1 初步确定各级压力本课题所设计的压缩机为单级压缩则： 吸气压力：P s=0.1Mpa排气压力：P d=0.8Mpa多级压缩过程中，常取各级压力比相等，这样各级消耗的功相等，而压缩机的总耗功也最小。
各级压力比按下式确定。
（2-1）式中： —任意级的压力比；—总压力比；—级数。
总压力比：=0.8/0.1=8各级压力比：压缩机可能要在超过规定的排气压力值下工作，或者所用的调解方式（如余隙容积调节和部分行程调节）要引起末级压力比上升而造成末级气缸温度过高，末级压力比值取得较低，可按下式选取：（2-2）则各级压力比：=2.12~2.55=2.5=3.2各级名义进、排气压力及压力比已经调整后列表如下表2-1 各级名义进、排气压力及压力比级数名义进气压力p1（MPa）名义排气压力p2（Mpa）名义压力比εⅠ0.10.32 3.2Ⅱ0.320.8 2.5 2.1.2 初步确定各级排气温度各级排气温度按下式计算：（2-3）式中：T d—级的排气温度，K；T s—级的吸气温度，K；n —压缩过程指数。
在实际压缩机中，压缩过程指数可按以下经验数据选取。
对于大、中型压缩机：对于微、小型空气压缩机：空气绝热指数=1.4，则，取=1.30各级名义排气温度计算结果列表如下。
一级的吸气温度T s1=210C+273=294（K）一级的排气温度T d1=382(K)二级的吸气温度T s2=400C+273=313（K）二级的排气温度：471(K)=386(K)表2-2 各级排气温度级数名义吸气温度T1压缩过程指数n 名义排气温度T2℃K℃K Ⅰ21294 1.30 1.31130382Ⅱ40313 1.30 1.313 1.233862.2 确定各级的进、排气系数2.2.1 计算容积系数容积系数是由于气缸存在余隙容积，使气缸工作容积的部分容积被膨胀气体占据，而对气缸容积利用率产生的影响。
压缩机产出热量计算公式
压缩机产出热量计算公式压缩机是一种将低温低压气体转化为高温高压气体的设备，常见于空调、冷冻机、制冷设备等领域。
在工作过程中，压缩机会产生大量的热量，这些热量需要通过散热方式进行处理，以保证压缩机的正常运行。
压缩机产生的热量计算公式如下：Q = m × (h2 - h1)其中，Q表示压缩机产生的热量，单位是焦耳（J）或千焦（kJ）；m表示通过压缩机的气体质量，单位是千克（kg）；h2和h1分别表示气体在进入和离开压缩机时的比焓值，单位是焦耳/千克（J/kg）。
压缩机产生的热量主要来自于气体的压缩过程。
在压缩机内部，气体被压缩时，其分子间的距离减小，分子的动能增加，从而导致气体温度的升高。
此外，压缩机内部的一些摩擦和内阻也会产生热量。
在实际应用中，计算压缩机产生的热量是非常重要的，因为这可以帮助我们合理设计散热系统，以保证压缩机的正常运行。
同时，准确计算热量还可以帮助我们评估压缩机的能效和效率。
要计算压缩机产生的热量，首先需要确定通过压缩机的气体质量。
通常，可以通过测量气体的流量和密度，以及压缩机的工作时间来估算气体质量。
另外，也可以通过气体的体积和密度来计算气体质量。
接下来，需要确定气体在进入和离开压缩机时的比焓值。
比焓值可以理解为单位质量气体的能量。
在实际计算中，可以通过气体的温度和压力来查表或使用计算软件得到比焓值。
通过以上参数，可以将压缩机产生的热量计算出来。
计算公式中的差值(h2 - h1)代表了气体在进出压缩机过程中的能量变化，乘以气体质量m后即可得到热量Q。
在实际应用中，压缩机产生的热量需要通过散热方式进行处理。
常见的散热方式包括空冷散热和水冷散热。
空冷散热通常通过散热器将热量传递给周围空气，而水冷散热则通过水冷却器将热量传递给水。
为了提高散热效果，可以采取一些措施。
例如，增加散热器的面积，增加散热风扇的转速，优化冷却水的流动等。
此外，还可以通过增加换热表面的材料导热性能，提高冷却介质的温度差等方式来提高散热效果。
压缩机热力计算
对以下三种压缩机作热力计算，制冷剂R22.。
1.半封闭活塞式压缩机，中温工况。
气缸数i=2，气缸直径D =60mm ，活塞行程S =50mm ，相对余隙容积c =2.5%，转速n =1440r/min 。
解：循环的p-h 图如下图， 图上标注了各状态点。
查表可知：t 4=-6.7℃， t 3=48.9℃，t 1=18.3℃。
点1、2、3、4的部分参数 见表见下表。
〔1〕单位质量制冷量q 0mkg kJ kg k h h m /556.158/J )727.261283.420(q 410=-=-=〔2〕单位理论功ωtskg kJ kg kJ h h /726.44/)283.420009.465(12ts =-=-=ω〔3〕理论容积输气量q Vt/h m 427.24/h m 06.005.01440212.4712.47q 3322V =⨯⨯⨯⨯==inSD t 〔4〕容积效率 ①容积系数V λ8873.0]1)6.3978.1893[(0375.01]1)([c -1125.1110k V =--=-=m p p λ式中：c 的经验取值约在1.5%-6%，取平均值c=0.0375；m 的在氨压缩机的范围是1.10-1.15，取平均值1.125； ②压力系数p λ96.004.01-10s 1s V =-=∆=p p λ 点 t/℃ p/kPa v/(m3/kg) h/(kJ/kg) 比熵s/[kJ/(kg.℃)] 1 18.3 397.6 0.065876 420.283 1.8245 2 1893.8 465.009 1.8245 3 48.9 1893.8 261.727 4-6.7397.6261.727式中:对于氨压缩机，一般∆p s1=（0.03−0.05）p s0，取∆ps1p s0=0.04③温度系数T λ根据蒸发温度和冷凝温度查表知79.0T =λ ④泄漏系数1λ一般推荐99.0-97.01=λ，取1λ=0.975故容积效率V η6561.0975.079.096.08873.01V =⨯⨯⨯==λλλληT p V 〔5〕实际质量输气量ma q h kg h kg q Vt V ma /2837.243/065876.0427.246561.0q 1=⨯==νη 〔6〕实际制冷量0Φ W q m k 7076.103600446.1582837.2433600q 0ma 0=⨯==Φ 〔7〕等熵功率P ts kW kW q ts ma ts 5177.33600726.446629.2823600P =⨯==ω 〔8〕电效率el η取指示功率ηi=0.86、机械功率92.0m =η、电动机效率84.0mo =η则电效率 66.084.092.086.0el =⨯⨯==m o m i ηηηη 〔9〕电功率el P kW kW P ltsl 3298.566.05177.3P e e ===η 〔19〕能效比EER W W W W l /009.2/3298.57076.10P EER e 0==Φ=2. 滚动转子式压缩机，高温工况。
第3章-压缩机的主要热力性能参数-1
第一级 第二级
压缩机的主要热力参数
1 ps11 2 ps3
1 ps11 ps 2
有水分析出来，否则没有 水分析出，可能在第二级 之后析出水分
各级水蒸气的凝结而造成进气容积的相对下降值，用析水系数来衡量
析水系数
p p f p
Vf V pf p
如果不考虑泄露则第一级吸入的湿气量与排气量相等
压缩机的主要热力参数
理论流量与标准的容积流量 ）
理论容积流量是压缩机可能的最大容积流量,等于第一级各行程容积 与转速乘积之和
标准容积流量也是供气量，指的是压缩机单位时间内排出 的气体容积量折算到标准状态的值，且不计入级间分离掉 的水份及抽气量 （由于供气量中不含水蒸气）
qN qv
p1 1 ps1 T0
压缩机的主要热力性能参数
容积流量(排气量） 排气压力 排气温度 功率 效率
压缩机的主要热力参数
q m p / p 对于实际气体，如果是在高压下测得的气体容积，则换算时要考虑到气体 可压缩性的影响； 含水蒸汽的气体，气体在中间冷却器中有可能凝结出水分来，并在液气分 离器中分离掉；在化工厂中被压缩的气体里，有些并非流程中需要的气体， 因此压缩到一定压力后，便要进行净化洗涤，以便把它们清洗掉，或者有 些成分是压缩到一定压力后加添进去的。在计算容积流量时，也要将这部 分中途分离掉的水分、净化洗涤掉的气体（或加添的气体）换算成进口状 态的容积后加入（或减去）。 压缩机的主要热力参数
p0T1
3 m / min
供气量表征的是压缩机排出气体的质量。
（用户角度）
压缩机的主要热力参数
容积流量表征的是压缩机所能提供的气体量。 （压缩机制造商角度）
EK1112CZ全封闭制冷压缩机热力计算书
EK1112CZ 全封闭制冷压缩机热力计算书EK1112CZ 是一种R134a 工质的压缩机。
它是在吸收E 、B 系列压缩机技术的基础上，进行多次先期试验、并解剖分析国外压缩机而研制的全封闭制冷压缩机。
1．总设计准则这种压缩机——“全封闭电机——压缩机机组”，压缩机部分由气缸、活塞、曲轴连杆机构和自动吸、排气阀门组成。
它属容积式，由曲轴连杆机构驱动活塞在气缸中往复运动而引起气体的流动。
电机部份由具有线圈绕组的定子和纯铝压铸而成的“鼠笼”式转子组成，属对极式电动机1.1热力学设计依据⑴制冷装置的理想循环——逆卡诺循环，它的制冷系数ε为： 式中：q 1—高温热源放出的热量； q 2—低温热源获得的热量； T 1—高温热源的温度K ； T 2—低温热源的温度K ；ε—制冷装置的工作性能系数，用C.O.P 表示 在标准低温共况下：蒸发温度-23.3℃即:T 2=-23.3+273=249.7K 冷凝温度+54.4℃即:T 1=+54.4+273=327.4K 理想循环的工作性能系数由于在实际循环中，余隙容积的存在；吸排气阀及其气体通道的阻力损失；电机、壳体、气缸壁与制冷剂的交换和压缩机泄漏等因素的影响，使得实际循环与理想循环有较大差异。
这种差异程度用容积效率衡量。
⑵容积效率2、热力学设计校核计算2.1主要结构参数2.2使用工质 R134a212212TT Tq q q --==ε2.39.777.249212==-=⋅⋅T T T P O C 进气密度转速排量实际流量⨯⨯=v η2.4热力计算查R134a 热力性质图表：蒸发压力P s =0.1161 MPa 冷凝压力P d =1.4692 MPa压缩终了状态焓值h 2 = 497.0 KJ/Kg 进口状态焓值 h 1 = 431.0 KJ/Kg 过冷状态焓值 h 4 = 244.3 KJ/Kg压缩机进口处比容V 1 = 0.20m 3/Kg(1) 单位质量制冷量q 0 = h 1-h 4 = 431.0 –244.3 = 186.7 KJ/Kg (2)单位质量的理论绝热压缩功w ts = h 2-h 1 = 497.0 – 431.0 = 66.0 KJ/Kg (3)理论容积输气量V h = (π/4)·D 2·S ·i ·n ·60 = (π/4)×0.0242852×0.0119×1×2940×60 = 0.972 m 3/h (4)容积系数取m =0.87422，排气终了相对压力损失为△P d /P d =0.10(5)压力系数λp = 1 -（1+c ）·△P sλv ·P s取进气终了时相对压力损失△P s /P s =0.05 则：λp = 1—（1+0.015）×0.05P s0.710·P s= 0.929(6)温度系数压缩机为风冷冷却⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=11/1m s dd P P c νλ710.011161.010.04692.14692.1015.0187422.0/1=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯+⨯-=νλ则：查图表：取a =1.05，b =0.25则吸气过热度θ= t 1-t 0 = 32.2-(-23.3) = 55.5℃则λT =T s aT k +bθ = (273.15+32.2)1.05×(273.15+54.4)+0.25×55.5= 0.853(7)压力比ε= P d P s = 1.46920.1161= 12.655(8)泄漏系数 取λl =0.99(9)输气系数（总容积效率）λ =λv ·λp ·λT ·λl = 0.710×0.929×0.853×0.99=0.56(10)实际质量输气量G a = V h ·λv 1 = 0.972×0.5600.20 =2.722 Kg/h(11)制冷量Q a =G a ·q 0 =2.722×186.7=141.2 W (12)理论绝热压缩功率Pts =Ga ·Wts = 2.722×66.0 = 49.9 W (13)指示功率P i = 1.309·λv ·λp ·Ps ·D2·S ·n ·i ·KK-1 {[ε·(1+δ0)](K-1)/K - 1}×10-2 = 69.03 W取K=1.193 进气过程中平均相对压力损失为：△P sm /P sm = 0.06 排气过程中平均相对压力损失为：△P dm /P dm = 0.08 则进气与排气过程中平均相对压力损失之和为：δ0=△P dm P dm + △P smP sm= 0.14 (14)指示效率ηi =P ts /P i = 49.9/68.65 =0.723 (15)摩擦功率P m =1.309·i·D 2·S·n·P m ·10-2 = 1.309×1×0.0242852×0.0119×2940× 取P m =0.04MPa = 4×104 Pa则P m =1.309×1×0.0242852×0.0119×2940×4×104×10-2 = 10.8 W (16)轴功率P e =P i +P m = 69.03+10.8= 79.83W (17)机械效率ηm = P i /P e =69.03/79.83 =0.865 (18)轴效率 η e =ηi ·ηm = 0.723×0.865 = 0.625 (19)电效率 ηel =η e ·ηmo = 0.625×0.79 = 0.494(20)电功率P el = P ts /ηel = 49.9/0.494 =101.0 W (21)能效比COP = Q 0/P el =141.2/101.0 =1.40 3．主要机械零件的设计校核计算3.1 活塞全封闭式压缩机都在高速下往复运动，它的线速度也不断地变动。
等压压缩做功放热计算
等压压缩做功放热计算以等压压缩做功放热计算为题，我们来探讨一下这一过程中的能量变化和热量的计算方法。
等压压缩是指在恒定的压力下进行的压缩过程。
在这个过程中，系统对外界做功，并且有热量从系统中释放出来。
为了计算这个过程中的热量变化，我们需要了解一些基本概念和公式。
让我们回顾一下热力学第一定律，也就是能量守恒定律。
根据这个定律，一个系统的内能变化等于系统所吸收的热量与系统所做的功之和。
在等压压缩过程中，系统对外界做的功可以通过压力与体积的乘积来计算，即功=压力×体积变化。
而系统吸收的热量则可以通过热容和温度的乘积来计算，即热量=热容×温度变化。
在进行等压压缩过程的计算时，我们需要注意以下几点：1. 确定系统的初始状态和最终状态。
这包括系统的初始压力、初始体积、初始温度以及最终压力、最终体积、最终温度。
2. 计算体积变化。
体积变化可以通过最终体积减去初始体积来得到。
3. 计算功。
根据等压过程的定义，功等于压力乘以体积变化。
4. 计算热量。
在等压过程中，热量等于热容乘以温度变化。
通过以上步骤，我们可以得到等压压缩过程中的功和热量变化。
需要注意的是，功和热量的单位通常使用焦耳（J）或千焦（kJ）。
在实际应用中，等压压缩过程的计算常常与理想气体状态方程相结合。
理想气体状态方程可以描述气体在等压过程中的体积和温度的关系。
根据理想气体状态方程，压力和体积的乘积等于气体的物质量乘以气体的摩尔质量乘以气体的普适气体常数乘以温度。
这个方程可以用来计算等压过程中的体积变化。
热容也是一个重要的参数。
热容是指单位质量物质的温度升高（或降低）1摄氏度所吸收（或释放）的热量。
不同物质的热容是不同的，而且它还会随着温度的变化而变化。
在等压过程中，我们需要根据物质的热容来计算热量的变化。
总结起来，等压压缩过程中的功和热量计算可以通过以下步骤进行：1. 确定系统的初始状态和最终状态。
2. 计算体积变化，即最终体积减去初始体积。
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对以下三种压缩机作热力计算，制冷剂R22.。
1.半封闭活塞式压缩机，中温工况。
气缸数i=2，气缸直径D =60mm ，活塞行程S =50mm ，相对余隙容积
c =2.5%，转速n =1440r/min 。
解：循环的p-h 图如图所示， 图上标注了各状态点。
查表可知：t 4=-6.7 t 3=48.9，t 1=18.3。
见表见下表。
（1）单位质量制冷量
kg kJ kg k h h m /556.158/J )727.261283.420(q 410=-=-=
（2）单位理论功
kg kJ kg kJ h h /726.44/)283.420009.465(12ts =-=-=ω
（3）理论容积输气量
/h m 427.24/h m 06.005.01440212.4712.47q 3322V =⨯⨯⨯⨯==inSD t （4）容积效率 ①容积系数V λ
8873.0]1)6
.3978.1893[(0375.01]1)([c -1125
.11
10k V =--=-=m p p λ
点 t/ p/kPa v/(m3/kg) h/(kJ/kg) 比熵s/[kJ/(kg.)] 1 18.3 397.6 0.065876 420.283 1.8245 2 1893.8 465.009 1.8245 3 48.9 1893.8 261.727 4
-6.7
397.6
261.727
式中：c 的经验取值约在1.5%-6%，取平均值c=0.0375；
m 的在氨压缩机的范围是1.10-1.15，取平均值1.125； ②压力系数p λ
96.004.01-10
s 1
s V =-=∆=p p λ 式中:对于氨压缩机，一般，取=0.04
③温度系数T λ
根据蒸发温度和冷凝温度查表知79.0T =λ ④泄漏系数1λ
一般推荐99.0-97.01=λ，取1λ=0.975
故容积效率V η
6561.0975.079.096.08873.01V =⨯⨯⨯==λλλληT p V （5）实际质量输气量m a q h kg h kg q Vt V ma /2837.243/065876
.0427
.246561.0q 1=⨯==
νη （6）实际制冷量0Φ W q m k 7076.103600
446
.1582837.2433600q 0ma 0=⨯==Φ （7）等熵功率
kW kW q ts ma ts 5177.33600
726
.446629.2823600P =⨯==ω （8）电效率el η
取指示功率
、机械功率92.0m =η、电动机效率84.0mo =η
则电效率 66.084.092.086.0el =⨯⨯==mo m i ηηηη
（9）电功率el P
kW kW P l
ts
l 3298.566
.05177
.3P e e ==
=
η （19）能效比EER
W W W W l /009.2/3298
.57076
.10P EER e 0==Φ=
2. 滚动转子式压缩机，高温工
况。
气缸直径D =0.054m ，气缸高度L =0.0293m ，转子直径D 2=0.04364m ，相对余隙容积c =1.2%，转速n =2980 r/min 。
解：解：循环的p-h 图如图所示，
图上标注了各状态点。
查表可知：t 3=54.4
t 4=46.1
，t 1=18.3。
点1、2、3、4的部分参数见下表
（1）单位质量制冷量
kg kJ kg k h h m /335.158/J )881.257-216.416(q 410==-=
（2）单位理论功
kg kJ kg kJ h h /801.32/)216.416-017.449(12ts ==-=ω
（3）理论容积输气量
点 t/ p/kPa v/(m3/kg) h/(kJ/kg) 比熵s/[kJ/(kg.)] 1 18.3 0.040042 416.216 2 449.017 3 54.4 2145.6 4 46.1 257.881 5
7.2
625．1
257.881
/h
m 1621.4m/h 0293.002182.0-027.0π298060)R π60q 32222V =⨯⨯⨯⨯=-=）（（L r n t
（4）容积效率 ①容积系数V λ
9761.0]1)1.6256.2145[(012.01]1)([c -1125
.11
10k V =--=-=κλp p
式中： m 的在氨压缩机的范围是1.10-1.15，取平均值1.125； ②压力系数p
λ
由于滚动转子式压缩机没有吸气阀，通常认为1p =λ ③温度系数T λ
由于压缩比为3.43，82.0-95.0T =λ 取885.0T =λ ④泄漏系数1λ
由于转速为2980 r/min ，92.0-82.01=λ，取1λ=0.87
⑤回流系数h λ
由于其容积变化很小，所以其回流系数h λ=1 故容积效率V η
7515.0187.0885.019761.0h 1V =⨯⨯⨯⨯==λλλλληT p V （5）实际质量输气量m a q h kg h kg q Vt V ma /3829.77/040042
.01621.47515.0q 1=⨯==
νη （6）实际制冷量0Φ W q m k 403.33600
335
.1583829.773600q 0ma 0=⨯==Φ （7）等熵功率。