活塞式壓縮機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作過程

1、活塞式壓縮機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作過程一、基本結(jié)構(gòu)和名詞術(shù)語1、基本結(jié)構(gòu)各種活塞式制冷壓縮機(jī)的制冷量、外形、制冷劑、用途等不盡相同，但其基本結(jié)構(gòu)和組成的主要零部件都大體相同，即包括機(jī)體、曲軸、連桿組件、活塞組件、吸排汽組件、汽缸套組件等。圖2-2即為一臺(tái)立式兩缸活塞曲柄連桿式制冷壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)軸測(cè)圖。2、名詞術(shù)語下面利用圖2-3介紹壓縮機(jī)的有關(guān)名詞術(shù)語。1外止點(diǎn)（上止點(diǎn)）：活塞在汽缸中作反復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，離曲軸旋轉(zhuǎn)中心最遠(yuǎn)的位置，如圖2-3（a）所示。2內(nèi)止點(diǎn)（下止點(diǎn)）：活塞在汽缸中作反復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，離曲軸旋轉(zhuǎn)中心最近的位置，如圖2-3（b）所示。3活塞行程：外止點(diǎn)與內(nèi)止點(diǎn)之間的距離，通常用S表示，等于曲柄半徑

2、R的兩倍，即S=2R，單位為米（或毫米）。4余隙容積：活塞位于外止點(diǎn)時(shí)，活塞頂面與汽缸端面之間的容積，汽閥通道（與汽缸一直相通的）及第一道活塞環(huán)以上的環(huán)形容積的總和（圖2-3（a），以Vc表示。5相對(duì)余隙容積：余隙容積與汽缸工作容積之比，以C表示，即式中：Vc 余隙容積；          Vp 汽缸工作容積。二、壓縮機(jī)的工作過程1、1、理想工作過程2、2、實(shí)際工作過程壓縮機(jī)的實(shí)際工作過程與理想工作過程存在著較大的區(qū)別。實(shí)際工作過程如圖2- 5所示。      第三節(jié)活塞式壓縮機(jī)的熱力性能一、輸

3、汽系數(shù)及其影響因素由于余隙容積，吸汽和排汽壓力損失，汽體與汽缸壁之間的熱量交換以及泄漏等因素的影響。壓縮機(jī)的實(shí)際輸汽量總是小于它的理論排汽量。壓縮機(jī)的實(shí)際輸汽量qVa與理論輸汽量qV t的比值，稱為壓縮機(jī)的輸汽系數(shù)，即輸汽系數(shù)綜合了影響壓縮機(jī)實(shí)際排汽量的各種因素，是評(píng)價(jià)壓縮機(jī)性能的一個(gè)重要指標(biāo)，輸汽系數(shù)越小，表示壓縮機(jī)的實(shí)際排汽量與理論排汽量相差越大。顯然，壓縮機(jī)的輸汽系數(shù)值總是小于1的。輸汽系數(shù)可以寫成容積系數(shù)v、壓力系數(shù)p、溫度系數(shù)t和泄漏系數(shù)l 乘積形式，即：           （2-1）1、影響壓縮機(jī)輸汽系數(shù)的各種

4、因素：1）容積系數(shù)V、它反映了壓縮機(jī)中余隙容積的存在對(duì)壓縮機(jī)輸氣量的影響。由理論分析和推導(dǎo)可知，容積系數(shù)V、可由下式進(jìn)行計(jì)算：    (2-2)pC對(duì)V的影響較小，可以略去不計(jì)，則式(2-2可以簡(jiǎn)化為(2-3)2）壓力系數(shù)它反映了吸氣壓力損失對(duì)壓縮機(jī)輸氣量的影響。經(jīng)推導(dǎo)和分析可知，可用下式表示：(2- 4)3）溫度系數(shù) T它反映在吸氣過程中，因氣體的預(yù)熱對(duì)輸氣量的影響。吸入氣體與壁面的熱交換是一個(gè)復(fù)雜的過程，與制冷劑的種類、壓縮比、氣缸尺寸、壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速、氣缸冷卻情況等因素有關(guān)。T的數(shù)值通常用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。對(duì)于開啟式壓縮機(jī)為    (2

5、-5)對(duì)于封閉式制冷壓縮機(jī)為    (2-6)4）泄漏系數(shù)它反映壓縮機(jī)工作過程中由于泄漏而引起的對(duì)輸氣量的影響。泄漏是的大小與壓縮機(jī)的制造質(zhì)量、磨損程度、氣閥設(shè)計(jì)、壓力差大小等因素有關(guān)。對(duì)于高速多缸壓縮機(jī)的輸氣系數(shù)，可由上述四個(gè)系數(shù)的乘積求出，也可由試驗(yàn)結(jié)果整理出來的經(jīng)驗(yàn)公式求出。例如日本的木村亥之助推薦的經(jīng)驗(yàn)公式(簡(jiǎn)稱木村公式)如下1)當(dāng)轉(zhuǎn)速大于720r/min，c = 3% 4%時(shí)(2-7)2)對(duì)雙級(jí)壓縮機(jī)的低壓級(jí)(2-8)2、輸氣系數(shù)的特性曲線壓縮機(jī)的輸汽系數(shù)可通過分析或計(jì)算求得，也可通過壓縮機(jī)在不同工況下進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)得的制冷劑質(zhì)量流量qma，按公式求得，并

6、將求得的值做成輸汽系數(shù)特性曲線，供設(shè)計(jì)或運(yùn)行時(shí)查找。圖2-6是開啟式壓縮機(jī)隨工況變化關(guān)系。二、壓縮機(jī)的功率和效率1、指示功率與指示效率單位時(shí)間內(nèi)所消耗的指示功，稱為壓縮機(jī)的指示功率。理想循環(huán)中壓縮1kg制冷劑所消耗的功Wts，與實(shí)際循環(huán)中所消耗的功Wi的比值，稱為壓縮機(jī)的指示效率，用i表示。       (2-9)開啟式壓縮機(jī)中的 可用下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：i = T+bte                   (2-1

7、0)壓縮機(jī)的指示效率也可由圖2-7查取。影響指示功率和指示效率的因素有壓縮比，吸、排氣過程的壓力損失，相對(duì)余隙容積，吸氣預(yù)熱程度及制冷劑泄漏等。2、軸功率、磨擦功率與機(jī)械效率由原動(dòng)機(jī)傳到曲軸上的功率稱為軸功率，用Pe表示。軸功率的一部分直接用于壓縮氣體，稱為指示功率，用Pi表示；另一部分用于克服曲柄連桿機(jī)構(gòu)等的摩擦阻力，稱為摩擦功率，用Pm表示。兩者之比值稱為機(jī)械效率，用m表示。即      （2-11）制冷壓縮機(jī)的機(jī)械效率一般在0.750.9之間。圖2-8示出機(jī)械效率m與壓縮比之間的關(guān)系曲線。由圖可見，m隨的增加而下降。這是因?yàn)樵龃?，指示功?/p>

8、減少而摩擦功率幾乎保持不變，從而導(dǎo)致m下降的緣故。指示效率i與機(jī)械效率m的乘積，稱為壓縮機(jī)的軸效率，用e表示。一般在0.60.7之間。3、配用電動(dòng)機(jī)功率制冷壓縮機(jī)所需要的軸功率，是隨工況的變化而變化的，選配電動(dòng)機(jī)功率時(shí)，應(yīng)考慮到這一因素。如果壓縮機(jī)本身帶有卸載裝置，可以空載起動(dòng)，則電動(dòng)機(jī)的軸功率可按運(yùn)行工況下的軸功率，再考慮適當(dāng)裕量(10%15%)選配。三、壓縮機(jī)的排汽溫度制冷壓縮機(jī)的排汽溫度雖不是主要性能指標(biāo)，但它對(duì)壓縮機(jī)能否良好運(yùn)行卻是一個(gè)很重要的因素。1.影響因素2.降低排溫的措施四、壓縮機(jī)的運(yùn)行特性曲線和工況1、運(yùn)行特性曲線壓縮機(jī)的運(yùn)行特性是指在規(guī)定的工作范圍內(nèi)運(yùn)行時(shí)，壓縮機(jī)的制冷量和

9、功率隨工況變化的關(guān)系。圖2-9是47FG(4FV7K)型壓縮機(jī)的性能曲線。由性能曲線可見：當(dāng)蒸發(fā)溫度一定時(shí)，隨著冷凝溫度的上升，制冷量減少，而軸功率增大；當(dāng)冷凝溫度一定時(shí)，隨著蒸發(fā)溫度的下降，制冷量減少。通過性能曲線，可以較方便地求出制冷壓縮機(jī)在不同工況下的性能系數(shù)COPe，它的數(shù)值也是隨冷凝溫度和蒸發(fā)溫度而變化的。COPe值是說明制冷壓縮機(jī)性能的一個(gè)不可缺少的主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。在相同工況下，COPe值越大說明壓縮機(jī)性能越好。應(yīng)注意到：對(duì)于半封閉和全封閉壓縮機(jī)，性能曲線一般是反映蒸發(fā)溫度與同軸電動(dòng)機(jī)輸入電功率之間的關(guān)系，這樣能比較直觀地反映總耗電量，對(duì)用戶有較實(shí)用的參考價(jià)值。2、壓縮機(jī)的工況由以上

10、分析可知，同一臺(tái)壓縮機(jī)的制冷量，是隨t h和to的改變而改變的，因此不指出壓縮機(jī)的工作條件而比較它的制冷量的大小是沒有意義的。為了對(duì)壓縮機(jī)的性能加以對(duì)比，根據(jù)我國(guó)的具體情況，規(guī)定了“名義工況”、“考核工況”、“最大功率工況”、“低吸氣壓力工況”等。表2-3列出全封閉式活塞制冷壓縮機(jī)的名義工況。表2-4和表2-5列出GB108711989規(guī)定的小型活塞式單級(jí)制冷壓縮機(jī)名義工況和考核工況。表2-6和表2-7列出GB108741989規(guī)定的中型活塞式單級(jí)制冷壓縮機(jī)名義工況和考核工況。表2-3 全封閉活塞式制冷壓縮機(jī)名義工況 (單位：)工況制冷劑冷凝溫度蒸發(fā)溫度過冷溫度吸氣溫度環(huán)境溫度備注高溫工況R2

11、254.47.246.13535±3GB10079-1988低溫工況R12、R22、R50230-15251535±3冰箱工況R1254.4-23.332.232.235±3GB9098-1988表2-4  小型壓縮機(jī)名義工況 (單位：)使用溫度范圍制冷劑吸入壓力飽和溫度吸入溫度排出壓力飽和溫度制冷劑液體溫度高溫R12784944R22中溫R12-74338R22低溫R12-235R22R502表2-5  小型壓縮機(jī)考核工況 (單位：)使用溫度范圍制冷劑吸入壓力飽和溫度吸入溫度排出壓力飽和溫度制冷劑液體溫度高溫R125154035R22中溫R12-153