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=qmaq0=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=qma（h2－h3）=qma[（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+fPel （1-11）
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Pi，单位为kW，它等于
（1-12）
制冷压缩机的指示效率ηi是指压缩1kg工质所需的等熵循环理论功ω与实际循环指示功ωi（单位为J/kg）之比。
（1-13）
ηi是用以评价压缩机气缸或工作容积内部热力过程完成的完善程度。
六、轴功率、摩擦功率和轴效率、机械效率
由原动机传到压缩机主轴上的功率称为轴功率Pe，它的一部分，即指示功率Pi直接用于完成压缩机的工作循环，另一部分，即摩擦功率Pm用于克服压缩机中各运动部件的摩擦阻力和驱动附属的设备。
（1-14）
轴效率ηe是等熵压缩理论功率与轴功率之比，用它可以评定主轴输入功率的利用完善程度，较适用于开启式压缩机。
（1-15）
机械效率ηm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。
（1-16）
（1-17）
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Pel，电效率ηel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。
（1-18）
对于封闭式制冷压缩机，其电动机转子直接装在压缩机的主轴上，所以电效率对它较为适用
（1-19）
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（Coefficientofperformance），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COPe，（单位为w/w）为
（1-20）
对于封闭式压缩机，其性能系数为
（1-21）
性能系数也有另一种名称――单位输入功率制冷量，其定义相同。
对于封闭式制冷压缩机，性能系数还有另一种表达形式――能效比EER（EnergyEfficiencyRatio），其单位为W/W或Btu/（w-h），使用时要注意其单位。
《制冷压缩机》电子教案
第二章 活塞式制冷压缩机
第一节 活塞式压缩机概述
一、压缩机分类
1、 1、 按使用的工质分类
分为氨压缩机、氟利昂压缩机、异丁烷压缩机等。
2、 2、 按气缸布置方式分类
分为卧式、直立式和角度式三种类型。
如图2-1所示。
3、 3、 按压缩机的密封方式分类
分为开启式和封闭式两大类。
4、 4、 按制冷量的大小分类
配用电动机功率不小于0.37kW、气缸直径小于70mm的压缩机为小型活塞式制冷压缩机；气缸直径为70~170mm的压缩机为中型活塞式制冷压缩机。
5、 5、 按气体压缩的级数分类
分为单级压缩和多级（一般为两级）压缩制冷压缩机。
如果有一台压缩机来实现两级压缩，则又称为单机双级制冷压缩机。
6、 6、 按活塞行程分类
分为短行程和长行程两种。
二、压缩机的型号及基本参数
按GB10871－1989规定，小型活塞式单级制冷压缩机的型号表示如下：
开启式压缩机的基本参数规定：
气缸直径为60mm、转速范围为600~1500r/min。
半封闭式压缩机基本参数规定：
气缸直径为30mm\40mm\50mm\60mm，名义转速为1440r/min。
中型活塞式单级制冷压缩机的型号表示：
压缩机组型号表示：
小型、中型活塞式单级制冷压缩机的基本参数见表2-1和表2-2。
表2-1 小型活塞式单级制冷压缩机的基本参数
类 别
缸径/mm
行程/mm
转速范围/（r/min）
开启式
50，60
44
600~1500
半封闭式
30，40，50，60
44
1440
表2-2中型活塞式单级制冷压缩机的基本参数
类别
缸径/mm
行程/mm
转速范围/（r/min）
缸数
容积排量（8缸）
最高转速（r/min）
排量/（m3/h）
最高转速/（r/min）
排量/（m3/h）
半封闭式
70
70
1800~1000
2，3，4，6，8
1800
232.6
1000
129.2
55
182.6
101.5
开启式
100
100
1500~750
2，4，6，8
1500
565.2
750
282.6
80
452.2
226.1
125
110
1200~600
1200
777.2
600
388.6
100
706.5
353.3
170
140
1000~500
1000
1524.5
500
762.8
目前国内生产厂家在样本等资料上，仍习惯于沿用老的压缩机型号表示方法，即
第二节 第二节 活塞式压缩机的基本结构和工作过程
一、基本结构和名词术语
1、基本结构
各种活塞式制冷压缩机的制冷量、外形、制冷剂、用途等不尽相同，但其基本结构和组成的主要零部件都大体相同，即包括机体、曲轴、连杆组件、活塞组件、吸排汽组件、汽缸套组件等。
图2-2即为一台立式两缸活塞曲柄连杆式制冷压缩机的结构轴测图。
2、名词术语
下面利用图2-3介绍压缩机的有关名词术语。
1．外止点（上止点）：
活塞在汽缸中作反复运动时，离曲轴旋转中心最远的位置，如图2-3（a）所示。
2．内止点（下止点）：
活塞在汽缸中作反复运动时，离曲轴旋转中心最近的位置，如图2-3（b）所示。
3．活塞行程：
外止点与内止点之间的距离，通常用S表示，等于曲柄半径R的两倍，即S=2R，单位为米（或毫米）。
4．余隙容积：
活塞位于外止点时，活塞顶面与汽缸端面之间的容积，汽阀通道（与汽缸一直相通的）及第一道活塞环以上的环形容积的总和（图2-3（a）），以Vc表示。
5．相对余隙容积：
余隙容积与汽缸工作容积之比，以C表示，
即
式中：
Vc——余隙容积； Vp——汽缸工作容积。
二、压缩机的工作过程
1、 1、 理想工作过程
2、 2、 实际工作过程
压缩机的实际工作过程与理想工作过程存在着较大的区别。
实际工作过程如图2-5所示。
第三节 活塞式压缩机的热力性能
一、输汽系数及其影响因素
由于余隙容积，吸汽和排汽压力损失，汽体与汽缸壁之间的热量交换以及泄漏等因素的影响。
压缩机的实际输汽量总是小于它的理论排汽量。
压缩机的实际输汽量qVa与理论输汽量qVt的比值，称为压缩机的输汽系数，即
输汽系数综合了影响压缩机实际排汽量的各种因素，是评价压缩机性能的一个重要指标，输汽系数越小，表示压缩机的实际排汽量与理论排汽量相差越大。
显然，压缩机的输汽系数λ值总是小于1的。
输汽系数可以写成容积系数λv、压力系数λp、温度系数λt和泄漏系数λl乘积形式，即：
（2-1）
1、影响压缩机输汽系数的各种因素：
1）容积系数λV、
它反映了压缩机中余隙容积的存在对压缩机输气量的影响。
由理论分析和推导可知，容积系数λV、可由下式进行计算：
（2-2）
△pC对λV的影响较小，可以略去不计，则式（2-2可以简化为
（2-3）
2）压力系数
它反映了吸气压力损失对压缩机输气量的影响。
经推导和分析可知，可用下式表示：
（2-4）
3）温度系数λT
它反映在吸气过程中，因气体的预热对输气量的影响。
吸入气体与壁面的热交换是一个复杂的过程，与制冷剂的种类、压缩比、气缸尺寸、压缩机转速、气缸冷却情况等因素有关。
λT的数值通常用经验公式计算。
对于开启式压缩机为
（2-5）
对于封闭式制冷压缩机为
（2-6）
4）泄漏系数
它反映压缩机工作过程中由于泄漏而引起的对输气量的影响。
泄漏是的大小与压缩机的制造质量、磨损程度、气阀设计、压力差大小等因素有关。
对于高速多缸压缩机的输气系数，可由上述四个系数的乘积求出，也可由试验结果整理出来的经验公式求出。
例如日本的木村亥之助推荐的经验公式（简称木村公式）如下
1）当转速大于720r/min，c=3%~4%时
（2-7）
2）对双级压缩机的低压级
（2-8）
2、输气系数的特性曲线
压缩机的输汽系数可通过分析或计算求得，也可通过压缩机在不同工况下进行试验，测得的制冷剂质量流量qma，按公式求得λ，并将求得的λ值做成输汽系数特性曲线，供设计或运行时查找。
图2-6是开启式压缩机λ随工况变化关系。
二、压缩机的功率和效率
1、指示功率与指示效率
单位时间内所消耗的指示功，称为压缩机的指示功率。
理想循环中压缩1kg制冷剂所消耗的功Wts，与实际循环中所消耗的功Wi的比值，称为压缩机的指示效率，用ηi表示。
（2-9）
开启式压缩机中的可用下列经验公式计算：
ηi=λT+bte （2-10）
压缩机的指示效率也可由图2-7查取。
影响指示功率和指示效率的因素有压缩比，吸、排气过程的压力损失，相对余隙容积，吸气预热程度及制冷剂泄漏等。
2、轴功率、磨擦功率与机械效率
由原动机传到曲轴上的功率称为轴功率，用Pe表示。
轴功率的一部分直接用于压缩气体，称为指示功率，用Pi表示；另一部分用于克服曲柄连杆机构等的摩擦阻力，称为摩擦功率，用Pm表示。
两者之比值称为机械效率，用ηm表示。
即
（2-11）
制冷压缩机的机械效率一般在0.75~0.9之间。
图2-8示出机械效率ηm与压缩比ε之间的关系曲线。
由图可见，ηm随ε的增加而下降。
这是因为ε增大，指示功率减少而摩擦功率几乎保持不变，从而导致ηm下降的缘故。
指示效率ηi与机械效率ηm的乘积，称为压缩机的轴效率，用ηe表示。
一般在0.6~0.7之间。
3、配用电动机功率
制冷压缩机所需要的轴功率，是随工况的变化而变化的，选配电动机功率时，应考虑到这一因素。
如果压缩机本身带有卸载装置，可以空载起动，则电动机的轴功率可按运行工况下的轴功率，再考虑适当裕量（10%~15%）选配。
三、压缩机的排汽温度
制冷压缩机的排汽温度虽不是主要性能指标，但它对压缩机能否良好运行却是一个很重要的因素。
1.影响因素
2.降低排温的措施
四、压缩机的运行特性曲线和工况
1、运行特性曲线
压缩机的运行特性是指在规定的工作范围内运行时，压缩机的制冷量和功率随工况变化的关系。
图2-9是47FG（4FV7K）型压缩机的性能曲线。
由性能曲线可见：
当蒸发温度一定时，随着冷凝温度的上升，制冷量减少，而轴功率增大；当冷凝温度一定时，随着蒸发温度的下降，制冷量减少。
通过性能曲线，可以较方便地求出制冷压缩机在不同工况下的性能系数COPe，它的数值也是随冷凝温度和蒸发温度而变化的。
COPe值是说明制冷压缩机性能的一个不可缺少的主要经济指标。
在相同工况下，COPe值越大说明压缩机性能越好。
应注意到：
对于半封闭和全封闭压缩机，性能曲线一般是反映蒸发温度与同轴电动机输入电功率之间的关系，这样能比较直观地反映总耗电量，对用户有较实用的参考价值。
2、压缩机的工况
由以上分析可知，同一台压缩机的制冷量，是随th和to的改变而改变的，因此不指出压缩机的工作条件而比较它的制冷量的大小是没有意义的。
为了对压缩机的性能加以对比，根据我国的具体情况，规定了“名义工况”、“考核工况”、“最大功率工况”、“低吸气压力工况”等。
表2-3列出全封闭式活塞制冷压缩机的名义工况。
表2-4和表2-5列出GB10871－1989规定的小型活塞式单级制冷压缩机名义工况和考核工况。
表2-6和表2-7列出GB10874－1989规定的中型活塞式单级制冷压缩机名义工况和考核工况。
表2-3全封闭活塞式制冷压缩机名义工况 （单位：
℃）
工况
制冷剂
冷凝温度
蒸发温度
过冷温度
吸气温度
环境温度
备注
高温工况
R22
54.4
7.2
46.1
35
35±3
GB10079-1988
低温工况
R12、R22、R502
30
-15
25
15
35±3
冰箱工况
R12
54.4
-23.3
32.2
32.2
35±3
GB9098-1988
表2-4 小型压缩机名义工况 （单位：
℃）
使用温度范围
制冷剂
吸入压力饱和温度
吸入温度
排出压力饱和温度
制冷剂液体温度
高 温
R12
7
8
49
44
R22
中 温
R12
-7
43
38
R22
低 温
R12
-23
5
R22
R502
表2-5 小型压缩机考核工况 （单位：
℃）
使用温度范围
制冷剂
吸入压力饱和温度
吸入温度
排出压力饱和温度
制冷剂液体温度
高 温
R12
5
15
40
35
R22
中 温
R12
-15
30
25
R22
低 温
R12
R22
R502
表2-6 中型压缩机名义工况 （单位：
℃）
使用温度
制冷剂
吸入压力饱和温度
吸入温度
排出压力饱和温度
制冷剂液体温度
低冷凝压力时
高冷凝压力时
低冷凝压力时
高冷凝压力时
高 温
R12
7
18
43
55
38
50
R22
中 温
R12
-7
35
30
R22
R717
1
-
-
低 温
R12
-23
5
55
50
R22
R502
R717
-15
-
-
表2-7 中型压缩机考核工况 （单位：
℃）
使用温度
制冷剂
吸入压力饱和温度
吸入温度
排出压力饱和温度
制冷剂液体温度
低冷凝压力时
高冷凝压力时
低冷凝压力时
高冷凝压力时
高 温
R12
5
15
40
50
35
45
R22
中、低温
R12
-15
30
25
R22
R502
R717
-10
-
-
制冷压缩机的工况虽然可以根据
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