制冷压缩机讲义第二章

Δ第二章，活塞式制冷压缩机的工作原理和基本热力计算

熟悉活塞式制冷压缩机的工作过程，掌握理论工作过程和实际工作过程的差异，能正确分析影响活塞式制冷压缩机输气量和输气系数的各种因素，掌握输气系数、制冷量、功率和效率的计算方法。能正确运用性能曲线图。

第一节，单级活塞式制冷压缩机的工作原理和理想工作过程，

分析工作原理就是要研究压缩机的工作过程，一般要通过它的工作循环来说明。压缩机工作循环：是指活塞在汽缸内往复运动一次，缸内汽体经过一系列状态变化重现原始状态所经过的全部过程。

为了便于分析实际工作过程，我们设想存在没有余隙容积损失和能量损失的理想工作过程，将它作为实际工作过程的比较标准。（便于简化分析）

一、活塞式制冷压缩机理论工作过程的理想条件。

1、压缩机没有余隙容积，理论输气量与汽缸容积相等。

2、吸气和排气过程没有压力损失，（吸气压力等于蒸发压力，排气压力等于冷凝压力）

3、吸气与排气过程中无热量传递，即汽体与汽缸壁无热交换，绝热压缩。

4、无漏气损失。高低压汽体不发生串漏。

5、无摩擦损失。运动机件在工作中没有摩擦，不消耗摩擦功。

（电机功率消耗全部转化为压缩功。）

二、压缩机理论工作过程的组成。

压缩机的理论工作过程由吸气过程、压缩过程、排气过程组成。

1、吸气过程。

活塞从外止点向右运动时缸内容积增大，压力降低，吸气管中压力为P1的汽体顶开吸气阀进入汽缸内，直到活塞一向内止点，吸气完毕。吸气过程结束。

吸气过程体积增大，压力不变，过程线为0——1.

2、压缩过程，

当活塞从内止点向左移动时，吸气阀关闭，缸内容积缩小，汽体压力逐渐升高，当压力身高到排气管压力P2时，排气阀会打开，此时压缩过程结束，如图1——2点，特点：体积缩小压力升高。

3、排气过程。

当汽缸内压力升高到P2时，汽体顶开排气阀片进入排气管，活塞继续向左移动，缸内体积缩小，压力不变。直到活塞移到外止点。此时缸内汽体排尽，排气过程结束。过程线2——3，特点：体积缩小，压力不变。

上述三个过程共同组成一个循环，称为压缩机的理想工作循环。

在上述三个过程中，只有压缩过程存在汽体状态变化，（压力、比容、温度变化），是热力过程，其它过程是一般的汽体流动过程。

三、压缩机的理论排气量。

一个汽缸工作容积：Vp=(π/4)D²S (m³)

设压缩机的汽缸数为i,转速为n.

则压缩机理论排气量Vh=60*i*n*Vp=47.12insD²米³/时

理论排气量可用来表示压缩机排气量的大小。

四、压缩机理想工作过程的耗功。

理论压缩循环示功图

理论循环耗功：

压缩机在理想工作过程中曲轴每旋转一周（一个工作循环），活塞对汽体所做的功：

吸气过程：汽体对活塞做功为负值：P1V1,

相当于面积：0-0’-1’-1-0.值：P1V1,单位：Kg/m²*m³=Kgm.

压缩过程：活塞对汽体做功，正值，

相当于面积：1’-1-2-2’-1’。

排气过程：活塞对汽体做功为正值，P2V2。

相当于面积：2-3-0’-2’-2.

理论循环功耗Wth等于三部分面积之和，相当于两个正面积加上一个负面积，其值为面积：0-1-2-3-0.

热工计算中单位绝热理论功Wth等于状态变化前后焓值的增量，

即：Wth=h2-h1 千焦/公斤。

焓：气体内能u与该气体流动功PV之和。

h=u+pv kj/kg.

复习思考题：

1、什么叫压缩机的工作循环？

2、活塞式压缩机理论工作过程的理想条件是什么？

3、理论工作过程由哪几个部分组成？

4、8AS125压缩机，活塞行程为10CM，转速为960转/分。试计算起理论排气量。

（2课时）

第二节，活塞式制冷压缩机的实际工作过程与输气系数。

一、实际工作过程与理想工作过程的差别。

理想工作过程是在假设条件下完成的，实际上这些假设条件无法成立，

实际工作过程存在余隙容积，存在压力损失，存在热交换，存在泄漏，要消耗摩擦功。

二、实际工作过程。

实际工作过程由四部分组成。

1、压缩过程，

活塞从下止点开始向上运动，压缩过程开始，此时吸气温度低于汽缸壁温度，从汽缸壁吸热膨胀，活塞向上运动，汽缸内体积缩小，压力升高，汽体温度也升高，当压力升高到一定程度，缸内汽体温度等于汽缸壁温度，压力继续上升，汽体温度将高于汽缸壁温度，此时缸内汽体向汽缸壁放热，当活塞压缩到一定程度时，缸内汽体压力高于排气腔压力，压差足以克服排气阀片重力和阀片弹簧力顶开排气阀片时，排气阀片被顶开，此时压缩过程结束，排气过程开始。

注意：压缩过程结束时汽缸内压力高于排气腔压力，它使压缩机内压力比高于外压力比。

2、排气过程：

排气阀片打开，排气过程开始，活塞运动到外止点，排气过程结束，排气阀片关闭。排气过程压力有波动，先高后低。

3、膨胀过程：

排气终了，汽缸余隙内还有没有排完的高压汽体。活塞从上止点向下运动时，由于汽缸内压力高于吸气腔压力，吸气阀片不开。随着活塞向下运动，缸内汽体体积扩大，压力下降，当缸内汽体压力低于吸气腔压力，压差能克服吸气阀片重力和阀片弹簧力顶开吸气阀片时，膨胀过程结束，吸气过程开始。

注意：膨胀过程所占的容积是浪费的工作容积。使汽缸实际工作容积小于理论工作容积。使压缩机实际排气量减小。

4、吸气过程：

缸内压力低于吸气腔压力，吸气阀片打开，吸气过程开始，吸气腔内低压汽体开始进入汽缸，由于吸入汽体温度低于汽缸壁温度，吸入的汽体将吸热膨胀。当活塞运动到下止点时，吸气过程结束，吸气阀片关闭。

注意：吸气膨胀使实际吸气量低于理论吸气量，使压缩机排气量减少。吸气压差的存在，使进入汽缸内的汽体密度低于吸气腔汽体密度，使压缩机质量排气量减少，制冷量减少。

由于实际工作过程与理想工作过程相比存在余隙容积，存在压力损失，存在汽体与汽缸壁热交换，存在泄漏，存在摩擦功，使实际工作过程比理想工作过程输气量减少，耗功量增大。

三、输气系数及其影响因素。

1、输气系数的定义。

定义：

输气系数：指压缩机的实际排气量Vs与理论排气量Vh的比值。称为压缩机的输气系数λ。即λ=Vs/Vh.

因为实际排气量总是小于理论排气量，所以λ值总是小于1. λ值越小，压缩机排气效率越低。

实际排气量低于理论排气量是各种原因造成的，包括余隙容积、吸排气压力损失、汽体与汽缸壁之间的热交换、泄漏等。所以输气系数是个综合系数，可以写成是容积系数λv、压力系数λp、温度系数λt和泄漏系数λl的乘积的形式，

即λ=λv*λp*λt*λl

2、影响输气系数的因素。

（1）、余隙容积的影响——容积系数λv。