冷凝温度和蒸发温度变化时往复压缩机的变工况特性图文精Word格式文档下载.docx

1、（Wu x i Institute of Technology, Wuxi, 214121Abstract:In this paper, a simulation code of compressor was i mplemented to calculate the regulation of refrigerating capac-i ty, power and refrigerating COP of the compressor equipped in display cabinet in a varying operative condition 1The effect of con

2、densing and evaporating temperature on the varying operative rating of compressor was analyzed quanti tatively 1Compared wi th the practical experimental data, the result shows that refrigerating capaci ty and varying operative rating of compressor re -duce rapidly along wi th the i ncrease of conde

3、nsing temperature or decrease of evaporating temperature 1The effect of evaporat -ing temperature on the compressor refrigerating capacity and p ower consumption is greater than that of condensing temperature 1 Keywords:Condensing temperature, Evaporating temperature, Varying operative condition1前 言

4、陈列柜的制冷系统经常工作在低的蒸发温度和 高的冷凝温度下 , 由于实际运行工况一般偏离额定 测试工况 , 即陈列柜内回风温度的变化导致蒸发温 度变化 , 周围环境温度的变化导致冷凝温度变化。 因此 , 为了保证压缩机提供的制冷量能达到实际要 求 , 在选择制冷系统的压缩机时需要先分析某些型 号压缩机的变工况运行特性曲线 , 通过与实际的冷 量需求进行比较 , 才能最终选定压缩机。冷量是否满足需求涉及到压缩机的选型问题。 压缩机选型的原则是陈列柜在各种变工况运行条件 下所需的制冷量应与压缩机提供的制冷量相一致。 本文的目的是详细阐述当蒸发温度和冷凝温度变化 时 , 压缩机的性能变化的规律。2压缩

5、机的热力性能模拟本文针对某厂生产的卧式陈列柜用 （排量 3519 ml/r 和立式陈列柜用 （排量 4816ml/r 两种低温 往复式压缩机编写了热力性能模拟程序 , 进行了计68 REFRIGERATION No . 2, 2008, June Vol. 27（TotalNo . 103X 收稿日期 :2007-12-12; 修回日期 :2008-2-5:（, , 讲师 , E-mail:163. c om算分析 , 额定工况试验的测试条件为 :冷凝温度为 65e , 蒸发温度为 -2313e , 吸 气温度为 1813e , 环境温度为 3212e 。模拟条件 :蒸发温度为 -40-5e

6、范围 , 冷凝温度为 4055e 范围 , 冷凝传热 温差选为 15e 。图 1 制冷循环 lgP-h 图压缩机实际制冷循环见图 1, 热力计算中考虑 了实际吸、排气过程平均压力降。影响压缩机性能 的主要热力参数包括 :压缩机的吸气温度、蒸发温 度、冷凝温度、输气系数和指示效率等。而蒸发温 度和冷凝温度很大程度上影响了压缩机的输气系数 和 指示效 率 , 并 最终决 定了压 缩机 的制冷 量、功 率。211 输气系数的计算输气系数对压缩机性能影响大 , 需详细计算。 压缩机实际输气量与理论输气量的比值表征了压缩 机气缸工作容积的有效利用程度 , 即输气系数 K 。 它 包括温 度系 数、容积

7、系数、压力系 数和泄 漏系 数。K =K v K t K p K l容积系数为 :K v =1-CP dkP so1/m-1它反映了压缩机中余隙容积的存在和排气压力 损失对压缩机输气量的影响 , 排气压力损失会使容 积系数减小 ; 压比过大也会使容积系数减小。 m 为 多变膨胀指数 , m 随着热交换的方向和强度而不断 变化 , 通常取为 01951105, 程序中取为 1105, 增 , 排气终了压力损失 v P dk /P so 通常取值 01100115, 程序 中 取 为 0110。 C 为 相 对 余 隙 容 积 , 取 为 01025%。温度系数为 :K t =T 1a 1T dk

8、 +b 1（T 1-T so 它反映吸气过程中 , 由于气体在吸气过程中受 到壁面加热产生的温度升高 , 比容的减小对输气量 的影响。常用经验公式计算。 a 1表示压缩机的吸气 温度 T 1受冷凝温度影响 的系数 , 通常 取为 1101115, 程序中取为 111。 b 1是反映周围空气散热对 T 1影响的系数。通常取为 0125018, 当压缩机尺 寸大 , 制冷量大 , 向外界散热强度较弱时 , 取较大 的值 , 一般家用陈列柜小制冷量压缩机取为 0142。压力系数为 :K p =1-vv P soP so 它反映吸气终了相对压力损失的影响。吸气过 程中克服流动阻力损失和克服气阀弹簧力

9、, 产生吸 气压力降 , 吸气比容增大 , 压缩机单位容积制冷量 减小。相 对压 力损 失 v P so /P so 通 常取 为 01050107, 程序中取为 0105。泄漏系数 K l 一般取 01970199, 程序中取为 0198。212 压缩机效率的计算压缩机指示功率为 :G 1=K t K lk 1dkP so （k-1/kn -1P dk P so#1+P dm P dk +v P sm P so（n-1/nv P sm /P so 是吸气过程平均压力降 , v P dm /P dk是排气过程平均压力降 , 程序中分别取为 01092和 0107。 k =11194为 R22的

10、等熵指数 , 与排气温度相 关。等功多变指数 n 常取为 11111114, 程序中取 为 1114。摩擦功率为 :P m =n #V p #P m 60le 61000V p 是压缩机排 气量 , 本文涉及的 两种压缩机 排气量分别为 4816ml/r 和 3519ml/r, n 为转速为 2880r/min, 摩 擦功率 P m 为 （01300150 105Pa, 程序中取为 0140105Pa 。根据指示效率和摩 692008年 6月第 27卷第 2期 （总 103期 制 冷3 变工况运行曲线压缩机的变工况运行特性是指当压缩机转速一 定 , 蒸发器的回风温度变化和冷凝器的进风温度变 化

11、导致蒸发温度和冷凝温度变化时 , 压缩机所能提 供的制冷量和输入轴功率的变化趋势。压缩机的变 工况运行特性用压缩机性能曲线反映 , 它包括所提供制冷量、输入轴功率和选型宽余率的变化曲线。 以下各表均以卧式陈列柜用压缩机为例。保持冷凝 温度 40e , 当蒸发温度 从 -40e 升高 到 -5e 时 , 单位制冷量增幅不大 ; 而由于输气系数增大 , 制冷 量会迅速增大。 311 制冷量的变化制冷量随蒸发温度和冷凝温度的变化见图 2图 2 制冷量随蒸发温度和冷凝温度的变化曲线（1 蒸发温度的影响制冷量和输气系数的变化情况见表 1, 从表 1可以看出制冷量的增大主要是 由于输气系数 的提 高 ,

12、输气量的增大。对低温用全封闭压缩机 , 温度 系数和容积系数对输气量的影响力相对压力系数和 泄漏系数的影响力要大得多。（2 冷凝温度的影响制冷量和输气系 数随冷凝温度的变化见表 2,冷凝温度的升高使压缩机排气温度升高 , 吸入气体 在高温缸体的不断加热下 , 温度升高 , 吸气比容增 大 , 使输气量减小 , 同时余隙容积内气体也受热温 升 , 余隙容积的膨胀造成较多的活塞行程的浪费。 因此冷凝温度 的升高主要影响温度系 数和容积系 数。冷凝压力的提高 , 会导致压比增大以及温度系 数和容积系数迅速减小。最终导致压缩机的制冷能 力降低。表 1 制冷量和输气系数变化蒸发温度 容积系数 K v温度

13、系数 K t压力系数 K p泄漏 系数 K l制冷量 （kW -40e 017034017899019271015048016145-5e 019240018178019445016995219363增幅31136%3153%1188%38157%478%表 2 制冷量和输气系数随冷凝温度的变化冷凝温度 容积系数 K v制冷量 （kW 40e 01905101813101943401680421323955e 018578017773019402016144118621降幅5123%4140%0134%9170%19187%70 REFRIGERATIONNo . 2, 2008, JuneV

14、ol. 27（TotalNo . 103312 功率的变化功率随冷凝温度和蒸发温度的变化见表 3, 卧 式陈列柜与立式陈列柜的压缩机功率随蒸发温度和冷凝温度的曲线见图 3。由表 3和图 3可知 , 压缩 机输入轴功率随蒸发温度的升高和冷凝温度的升高 而增大。而且功率随蒸发温度的变化率远大于随冷 凝温度的变化率。随着蒸发温度的升高 , 功率的迅 速增大主要由于输气量的增大 , 部分由于压缩机效 率的提高 ; 而随着冷凝温度升高 , 功率的增大则主 要是由于单位耗功 的增大 , 部 分由于输气量 的增 大。由图中的变化趋势可以看出 , 蒸发温度越高 ,功率的变化率越大。表 3 功率随冷凝温度和蒸发

15、温度的变化 蒸发温度 单位耗功 效率 功率 -40e 8814816015493015335-5e 3613097016138111796变化幅度 -5819635%11174%12111%冷凝温度 单位耗功 效率 功率 40e 481611201604911044055e 6010212015892111949变化幅度23147%-2160%8119%图 3 压缩机功率随蒸发温度和冷凝温度的变化曲线313 制冷系数的变化制冷系数是制冷量和功率的比值。由于制冷量 随温度变化率大 , 而功率随温度变化率小 , 因此随 着蒸发温度的降低和冷凝温度的升高 , 制冷系数降 低 , 制冷量随蒸发温度和冷

16、凝温度的变化趋势大致 反映了制冷系数的变化趋势。若保持冷凝 温度为 40e , 蒸发 温度从 -40e 增大到 -5e , 制冷系数明显提高 , 从 111295增大 到 219878。若保持蒸发温度为 -15e , 冷凝温度从 40e 升 高 到 55e , 制 冷 系 数 从 212258降 低 到 115583。降低和增长都能达到 30%以上。4 结论对两种型号的往复式压缩机进行性能模拟 , 分 析了冷凝温度和蒸发温度对压缩机性能的影响 :（1 冷凝 温度升高 , 制冷量 增幅为 19183%, 输入功率的增幅为 812%。蒸发温度升高 , 制冷量 增幅为 47810%, 输入功率增幅为

17、 12111%。（2 蒸发温度对压缩机性能的影响要远大于冷 凝温度的影响。由于陈列柜内储藏温度较低 , 压缩 机工作性能恶化 , 因此需要减小冷量损失。例如 , 减小风幕卷吸空气的进入以减小冷量损失 ; 增大风 速 , 使风幕较好形成。有助于提高蒸发温度 , 使系 统工作性能改善。（3 输气量是影响制冷量和功率的主要因素 , 而温度系数和 容积系数又是影响输气 量的主要因 素。通常蒸发温度的升高和冷凝温度的升高都会导 致其剧烈增大。因此提 高压缩机的变 工况工作性 能 , 增强气缸冷却 , 一定程度上减小吸气比容和余 隙容积对输气量的影响 , 增大压缩机的制冷量。5 参考文献1缪道平 1活塞式 制冷 压缩 机 M 1北京 :机械 工业 出 版社 , 19922梁 王 月 , 史琳 1汽车空调用压缩机性能模拟 J1清华 大 学学报 , 39（11 :199971