【制冷01】2.2.2 螺杆式制冷压缩机的热力性能

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【制冷01】2.2.2 螺杆式制冷压缩机的热力性能

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。

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表2-17 几种齿形的面积利用系数

 

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表2-18 阳转子扭转角\({\Phi _1}\)与\({C_\Phi }\)的对应值

 

(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。

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图2-49 几种双螺杆式制冷压缩机的运行特性曲线

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。

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表2-19 压缩机及机组名义工况  单位:°C

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。

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表2-20 设计和使用条件 单位:°C

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