2.2.11 性能参数及其计算
(1) 输气量
螺杆式制冷压缩机输气量的概念与活塞式相同,其实际输气量由下式计算:
公式2-22
\({{\rm{q}}_{V{\rm{a}}}} = 60{\eta _V}{C_n}{C_{\Phi n1}}LD_0^2\)
式中
\({q_{Va}}\)—— 压缩机的实际输气量,m3/h;
\({\eta _V}\)——容积效率,一般在0.75〜0.9范围内,小输气量、高压力比的压缩机取小值,大输气量、低压力比则取大值;
\({C_n}\)——面积利用系数,见表2-17;
\({C_\Phi }\)——扭角系数(转子扭转角对吸气容积的影响程度),见表2-18。
\({n_1}\) ——阳转子转速,r/min;
\(L\)——转子的螺旋部分长度,m;
\({D_0}\) ——转子的名义直径,m。
如果产品资料中给出了\({\eta _V} - \varepsilon \)曲线,则可以用查图方法,得到不同制冷剂在不同压力比\(\varepsilon \)时的\({\eta _V}\)值。
\({\eta _V}\)也可用经验公式计算:
公式2-23
\({\eta _V} = 0.95 - 0.0235\varepsilon \)
式中\(\varepsilon \)——压力比。
(2) 功率
① 压缩机等熵压缩所需理论功率\({P_s}\)(kW)
公式2-24
\({P_s} = \frac{{{q_{ma}}\left( {{h_2} - {h_1}} \right)}}{{3600}}\)
式中
\({q_{ma}}\)——压缩机的实际质量输气量,kg/h;
\({h_2} - {h_1}\)——单位质量等熵压缩理论功,即等熵压缩过程终点和始点的气体焓差,kJ/kg。
② 压缩机的指示功率\({P_i}\)(kW)
即压缩机用于压缩气体所消耗的功率,可根据同类型压缩机选取指示效率\({\eta _i}\)来计算确定。螺杆式制冷压缩机的指示效率\({\eta _i}\)一般为0.8左右。
公式2-25
\({P_{\rm{i}}} = \frac{{{P_s}}}{{{\eta _i}}} = \frac{{{q_{ma}}\left( {{h_2} - {h_1}} \right)}}{{3600{\eta _i}}}\)
③ 压缩机的轴功率\({P_e}\)(kW)
即压缩机指示功率Pi和摩擦功率之和。
公式2-26
\({P_e} = {P_i} + {P_m}\)
(3) 效率
① 等熵效率\({\eta _s}\)
等熵效率是衡量压缩机中功和能转换的完善程度,表明了压缩机运转经济性的好坏。等熵效率等于等熵压缩所需理论功率与压缩机的轴功率之比。
公式2-27
\({\eta _s} = \frac{{{P_s}}}{{{P_e}}}\)
目前,螺杆式压缩机的等熵效率范围:低压力比,大输气量时\({\eta _s}\)=0.82〜0.85;高压力比,中小输气量时\({\eta _s}\)=0.72〜0.82。
② 指示效率(内效率)\({\eta _i}\)
指示效率是用来评价压缩机内部工作过程的完善程度。由式(2-25)得:
公式2-28
\({\eta _i} = \frac{{{P_s}}}{{{P_i}}}\)
③ 压缩机的机械效率\({\eta _m}\)
机械效率是表征轴承、轴封等处的机械摩擦所引起功率损失的程度,等于指示功率与轴功率的比值,即:
公式2-29
\({\eta _m} = \frac{{{P_i}}}{{{P_e}}}\)
螺杆式制冷压缩机的机械效率\({\eta _m}\)通常在0.95〜0.98之间。
压缩机的等熵效率\({\eta _s}\)与指示效率\({\eta _i}\)之间有如下关系:
公式2-30
\({\eta _s} = \frac{{{P_s}}}{{{P_e}}} = \frac{{{P_s}{P_i}}}{{{P_e}{P_i}}} = {\eta _i}{\eta _m}\)
2.2.2.2 运行特性曲线
如图2-49所示为几种双螺杆式制冷压缩机式的运行特性曲线,制冷剂为R717。
2.2.2.3 名义工况及使用条件
国家标准GB/T19410—2008《螺杆式制冷压缩机》规定的压缩机及机组的名义工况见表2-19,设计和使用条件见表2-20。
表2-19和表2-20适用的制冷剂为R717、R22、R134a、R404A、R407C、R410A和R507A。采用其他制冷剂(如R290、R1270等)的压缩机及压缩机组可参照执行。
① 用于R717。
② 吸气温度适用于高温名义工况,吸气过热度适用于中温、低温名义工况。