1、文章編號(hào):ISSN1005-9180(200802-0068-04X冷凝溫度和蒸發(fā)溫度變化時(shí)往復(fù)壓縮機(jī)的變工況特性商萍君,陳利軍(無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院,江蘇無(wú)錫214121摘要通過壓縮機(jī)的熱力性能模擬程序,計(jì)算分析了陳列柜用往復(fù)式壓縮機(jī)變工況運(yùn)行時(shí)制冷量、功率和制冷系數(shù)的變化規(guī)律,定量的給出了冷凝溫度、蒸發(fā)溫度對(duì)壓縮機(jī)性能參數(shù)的影響。并使模擬結(jié)果與實(shí)際測(cè)試工況下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相比較。由分析得冷凝溫度的提高和蒸發(fā)溫度的降低均使壓縮機(jī)的制冷量迅速降低。蒸發(fā)溫度對(duì)壓縮機(jī)性能的影響作用相對(duì)冷凝溫度的影響作用要大一些。關(guān)鍵詞冷凝溫度,蒸發(fā)溫度,變工況中圖分類號(hào)TB61+5;TB66文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼BEffect of

2、 C ondensing&Evaporating Temperature on theVarying Operative Rating of CompressorSHANG Pingjun,C HE N Lijun(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 refriger

3、ating COP of the compressor equipped in display cabinet in a varying operative condition1The effect of condensing and evaporating temperature on the varying operative rating of compressor was analyzed quanti tatively1Compared wi th the practical experimental data,the result shows that refrigerating

4、capaci ty and varying operative rating of compressor re-duce rapidly along wi th the i ncrease of condensing temperature or decrease of evaporating temperature1The effect of evaporat-ing temperature on the compressor refrigerating capacity and p ower consumption is greater than that of condensing te

5、mperature1 Keywords:Condensing temperature,Evaporating temperature,Varying operative condition1前言陳列柜的制冷系統(tǒng)經(jīng)常工作在低的蒸發(fā)溫度和高的冷凝溫度下,由于實(shí)際運(yùn)行工況一般偏離額定測(cè)試工況,即陳列柜內(nèi)回風(fēng)溫度的變化導(dǎo)致蒸發(fā)溫度變化,周圍環(huán)境溫度的變化導(dǎo)致冷凝溫度變化。因此,為了保證壓縮機(jī)提供的制冷量能達(dá)到實(shí)際要求,在選擇制冷系統(tǒng)的壓縮機(jī)時(shí)需要先分析某些型號(hào)壓縮機(jī)的變工況運(yùn)行特性曲線,通過與實(shí)際的冷量需求進(jìn)行比較,才能最終選定壓縮機(jī)。冷量是否滿足需求涉及到壓縮機(jī)的選型問題。壓縮機(jī)選型的原則是陳列柜在

6、各種變工況運(yùn)行條件下所需的制冷量應(yīng)與壓縮機(jī)提供的制冷量相一致。本文的目的是詳細(xì)闡述當(dāng)蒸發(fā)溫度和冷凝溫度變化時(shí),壓縮機(jī)的性能變化的規(guī)律。2壓縮機(jī)的熱力性能模擬本文針對(duì)某廠生產(chǎn)的臥式陳列柜用(排量3519 ml/r和立式陳列柜用(排量4816ml/r兩種低溫往復(fù)式壓縮機(jī)編寫了熱力性能模擬程序,進(jìn)行了計(jì)X收稿日期:2007-12-12;修回日期:2008-2-5作者簡(jiǎn)介:商萍君(1979-,女,講師,主要從事制冷技術(shù)教學(xué)與研究。E-mail:s hangpi ngjun163.c om算分析,額定工況試驗(yàn)的測(cè)試條件為:冷凝溫度為65e ,蒸發(fā)溫度為-2313e ,吸氣溫度為1813e ,環(huán)境溫度為3

7、212e 。模擬條件:蒸發(fā)溫度為-40-5e 范圍,冷凝溫度為4055e 范圍,冷凝傳熱溫差選為15e。 圖1 制冷循環(huán)lgP-h 圖壓縮機(jī)實(shí)際制冷循環(huán)見圖1,熱力計(jì)算中考慮了實(shí)際吸、排氣過程平均壓力降。影響壓縮機(jī)性能的主要熱力參數(shù)包括:壓縮機(jī)的吸氣溫度、蒸發(fā)溫度、冷凝溫度、輸氣系數(shù)和指示效率等。而蒸發(fā)溫度和冷凝溫度很大程度上影響了壓縮機(jī)的輸氣系數(shù)和指示效率,并最終決定了壓縮機(jī)的制冷量、功率。211 輸氣系數(shù)的計(jì)算輸氣系數(shù)對(duì)壓縮機(jī)性能影響大,需詳細(xì)計(jì)算。壓縮機(jī)實(shí)際輸氣量與理論輸氣量的比值表征了壓縮機(jī)氣缸工作容積的有效利用程度,即輸氣系數(shù)K 。它包括溫度系數(shù)、容積系數(shù)、壓力系數(shù)和泄漏系數(shù)。K =

8、K v K t K p K l容積系數(shù)為:K v =1-CP dkP so1/m-1它反映了壓縮機(jī)中余隙容積的存在和排氣壓力損失對(duì)壓縮機(jī)輸氣量的影響,排氣壓力損失會(huì)使容積系數(shù)減小;壓比過大也會(huì)使容積系數(shù)減小。m 為多變膨脹指數(shù),m 隨著熱交換的方向和強(qiáng)度而不斷變化,通常取為01951105,程序中取為1105,增強(qiáng)對(duì)氣缸的冷卻會(huì)增大m ,有助于提高容積系數(shù)。排氣終了壓力損失v P dk /P so 通常取值01100115,程序中取為0110。C 為相對(duì)余隙容積,取為01025%。溫度系數(shù)為:K t =T 1a 1T dk +b 1(T 1-T so 它反映吸氣過程中,由于氣體在吸氣過程中受到

9、壁面加熱產(chǎn)生的溫度升高,比容的減小對(duì)輸氣量的影響。常用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。a 1表示壓縮機(jī)的吸氣溫度T 1受冷凝溫度影響的系數(shù),通常取為1101115,程序中取為111。b 1是反映周圍空氣散熱對(duì)T 1影響的系數(shù)。通常取為0125018,當(dāng)壓縮機(jī)尺寸大,制冷量大,向外界散熱強(qiáng)度較弱時(shí),取較大的值,一般家用陳列柜小制冷量壓縮機(jī)取為0142。壓力系數(shù)為:K p =1-1+C K vv P soP so 它反映吸氣終了相對(duì)壓力損失的影響。吸氣過程中克服流動(dòng)阻力損失和克服氣閥彈簧力,產(chǎn)生吸氣壓力降,吸氣比容增大,壓縮機(jī)單位容積制冷量減小。相對(duì)壓力損失v P so /P so 通常取為01050107,程序中

10、取為0105。泄漏系數(shù)K l 一般取01970199,程序中取為0198。212 壓縮機(jī)效率的計(jì)算壓縮機(jī)指示功率為:G 1=K t K lk k -1P dkP so (k-1/k-1n n -1P dk P so#1+v P dm P dk +v P sm P so(n-1/n-1v P sm /P so 是吸氣過程平均壓力降,v P dm /P dk是排氣過程平均壓力降,程序中分別取為01092和0107。k =11194為R22的等熵指數(shù),與排氣溫度相關(guān)。等功多變指數(shù)n 常取為11111114,程序中取為1114。摩擦功率為:P m =n #V p #P m 60le 61000V p

11、是壓縮機(jī)排氣量,本文涉及的兩種壓縮機(jī)排氣量分別為4816ml/r 和3519ml/r,n 為轉(zhuǎn)速為2880r/min,摩擦功率P m 為(01300150105Pa,程序中取為0140105Pa 。根據(jù)指示效率和摩擦功率可求得壓縮機(jī)的輸入軸功率。3 變工況運(yùn)行曲線壓縮機(jī)的變工況運(yùn)行特性是指當(dāng)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速一定,蒸發(fā)器的回風(fēng)溫度變化和冷凝器的進(jìn)風(fēng)溫度變化導(dǎo)致蒸發(fā)溫度和冷凝溫度變化時(shí),壓縮機(jī)所能提供的制冷量和輸入軸功率的變化趨勢(shì)。壓縮機(jī)的變工況運(yùn)行特性用壓縮機(jī)性能曲線反映,它包括所提供制冷量、輸入軸功率和選型寬余率的變化曲線。以下各表均以臥式陳列柜用壓縮機(jī)為例。保持冷凝溫度40e ,當(dāng)蒸發(fā)溫度從-40

12、e 升高到-5e 時(shí),單位制冷量增幅不大;而由于輸氣系數(shù)增大,制冷量會(huì)迅速增大。311 制冷量的變化制冷量隨蒸發(fā)溫度和冷凝溫度的變化見圖2。 圖2 制冷量隨蒸發(fā)溫度和冷凝溫度的變化曲線(1蒸發(fā)溫度的影響制冷量和輸氣系數(shù)的變化情況見表1,從表1可以看出制冷量的增大主要是由于輸氣系數(shù)的提高,輸氣量的增大。對(duì)低溫用全封閉壓縮機(jī),溫度系數(shù)和容積系數(shù)對(duì)輸氣量的影響力相對(duì)壓力系數(shù)和泄漏系數(shù)的影響力要大得多。(2冷凝溫度的影響制冷量和輸氣系數(shù)隨冷凝溫度的變化見表2,冷凝溫度的升高使壓縮機(jī)排氣溫度升高,吸入氣體在高溫缸體的不斷加熱下,溫度升高,吸氣比容增大,使輸氣量減小,同時(shí)余隙容積內(nèi)氣體也受熱溫升,余隙容積

13、的膨脹造成較多的活塞行程的浪費(fèi)。因此冷凝溫度的升高主要影響溫度系數(shù)和容積系數(shù)。冷凝壓力的提高,會(huì)導(dǎo)致壓比增大以及溫度系數(shù)和容積系數(shù)迅速減小。最終導(dǎo)致壓縮機(jī)的制冷能力降低。表1 制冷量和輸氣系數(shù)變化蒸發(fā)溫度容積系數(shù)K v溫度系數(shù)K t壓力系數(shù)K p泄漏系數(shù)K l31136%3153%1188%38157%478%表2 制冷量和輸氣系數(shù)隨冷凝溫度的變化冷凝溫度容積系數(shù)K v溫度系數(shù)K t壓力系數(shù)K p泄漏系數(shù)K l5123%4140%0134%9170%19187%312 功率的變化功率隨冷凝溫度和蒸發(fā)溫度的變化見表3,臥式陳列柜與立式陳列柜的壓縮機(jī)功率隨蒸發(fā)溫度和冷凝溫度的曲線見圖3。由表3和圖

14、3可知,壓縮機(jī)輸入軸功率隨蒸發(fā)溫度的升高和冷凝溫度的升高而增大。而且功率隨蒸發(fā)溫度的變化率遠(yuǎn)大于隨冷凝溫度的變化率。隨著蒸發(fā)溫度的升高,功率的迅速增大主要由于輸氣量的增大,部分由于壓縮機(jī)效率的提高;而隨著冷凝溫度升高,功率的增大則主要是由于單位耗功的增大,部分由于輸氣量的增大。由圖中的變化趨勢(shì)可以看出,蒸發(fā)溫度越高,功率的變化率越大。變化幅度23147%-2160%8119% 圖3 壓縮機(jī)功率隨蒸發(fā)溫度和冷凝溫度的變化曲線313 制冷系數(shù)的變化制冷系數(shù)是制冷量和功率的比值。由于制冷量隨溫度變化率大,而功率隨溫度變化率小,因此隨著蒸發(fā)溫度的降低和冷凝溫度的升高,制冷系數(shù)降低,制冷量隨蒸發(fā)溫度和冷

15、凝溫度的變化趨勢(shì)大致反映了制冷系數(shù)的變化趨勢(shì)。若保持冷凝溫度為40e ,蒸發(fā)溫度從-40e 增大到-5e ,制冷系數(shù)明顯提高,從111295增大到219878。若保持蒸發(fā)溫度為-15e ,冷凝溫度從40e 升高到55e ,制冷系數(shù)從212258降低到115583。降低和增長(zhǎng)都能達(dá)到30%以上。4 結(jié)論對(duì)兩種型號(hào)的往復(fù)式壓縮機(jī)進(jìn)行性能模擬,分析了冷凝溫度和蒸發(fā)溫度對(duì)壓縮機(jī)性能的影響:(1冷凝溫度升高,制冷量增幅為19183%,輸入功率的增幅為812%。蒸發(fā)溫度升高,制冷量增幅為47810%,輸入功率增幅為12111%。(2蒸發(fā)溫度對(duì)壓縮機(jī)性能的影響要遠(yuǎn)大于冷凝溫度的影響。由于陳列柜內(nèi)儲(chǔ)藏溫度較低,壓縮機(jī)工作性能惡化,因此需要減小冷量損失。例如,減小風(fēng)幕卷吸空氣的進(jìn)入以減小冷量