制冷压缩机热力性能的仿真计算
压缩机的热力性能和计算
§2.2.1压缩机的热力性能和计算 一、排气压力和进、排气系统 （1）排气压力 ①压缩机的排气压力可变，压缩机铭牌上的排气压力是指额定值，压缩机可以在额定排气压力以内的任意压力下工作，如果条件允许，也可超过额定排气压力工作。 ②压缩机的排气压力是由排气系统的压力（也称背压）所决定，而排气系统的压力又取决于进入排气系统的压力与系统输走的压力是否平衡，如图2-20所示。 ③多级压缩机级间压力变化也服从上述规律。首先是第一级开始建立背压，然后是其后的各级依次建立背压。 （2）进、排气系统 如图所示。
①图a的进气系统有气体连续、稳定产生，进气压力近似恒定；排气压力也近似恒定，运行参数基本恒定。 ②图b的进气系统有气体连续、稳定产生，进气压力近似恒定；排气系统为有限容积，排气压力由低到高逐渐增加，一旦达到额定值，压缩机停止工作。 ③图c的进气系统为有限容积，进气压力逐渐降低；排气系统压力恒定，一旦低于某一值，压缩机停止工作。
④图d的进、排气系统均为有限容积，压缩机工作后，进气压力逐渐降低；排气系统压力不断升高，当进气系统低于某一值或排气系统高于某一值，压缩机停止工作。
二、排气温度和压缩终了温度 （1）定义和计算 压缩机级的排气温度是在该级工作腔排气法兰接管处测得的温度，计算公式如下： 压缩终了温度是工作腔内气体完成压缩机过程，开始排气时的温度，计算公式如下： 排气温度要比压缩终了温度稍低一些。 （2）关于排气温度的限制 ①汽缸用润滑油时，排气温度过高会使润滑油黏度降低及润滑性能恶化；另外，空气压缩机中如果排气温度过高，会导致气体中含油增加，形成积炭现象，因此，一般空气压缩机的排气温度限制在160°C以内，移动式空气压缩机限制在180°C以内。
制冷剂R a热力性质表 压熵焓粘密比热
1/6
-630.0131482.6430.7695119.7002359.41620.6673 1.8080.810.597 1.21880.68450.12230.0063 4.72E-07 1.09E-05 -620.01391479.8780.8193120.9201360.0470.6731 1.80560.81090.5993 1.22020.68710.12180.0064 4.64E-07 1.03E-05 -610.01491477.1080.8717122.1414360.67840.6789 1.80330.81180.6017 1.22160.68970.12120.0065 4.56E-079.73E-06 -600.01591474.3340.9268123.3641361.31040.6846 1.8010.81270.604 1.2230.69240.12070.0066 4.48E-079.19E-06 -590.0171471.5540.9846124.5883361.94290.6903 1.79870.81370.6064 1.22450.6950.12020.0066 4.4E-078.69E-06 -580.01811468.77 1.0454125.8139362.57590.6961 1.79650.81460.6088 1.22590.69770.11970.0067 4.33E-078.22E-06 -570.01931465.981 1.1092127.041363.20930.7017 1.79440.81560.6112 1.22740.70040.11910.0068 4.26E-077.78E-06 -560.02051463.187 1.1762128.2696363.84310.7074 1.79220.81650.6135 1.22890.70310.11860.0069 4.19E-077.37E-06 -550.02181460.387 1.2463129.4998364.47730.7131 1.79020.81750.6159 1.23040.70580.11810.007 4.12E-07 6.99E-06 -540.02321457.582 1.3198130.7314365.11180.7187 1.78820.81850.6183 1.23190.70860.11760.007 4.06E-07 6.63E-06 -530.02471454.772 1.3968131.9646365.74660.7243 1.78620.81950.6207 1.23340.71130.11710.0071 3.99E-07 6.29E-06 -520.02621451.957 1.4773133.1994366.38160.7299 1.78430.82040.6231 1.23490.71410.11660.0072 3.93E-07 5.97E-06 -510.02781449.135 1.5616134.4357367.01670.7355 1.78240.82140.6255 1.23650.71690.11610.0073 3.87E-07 5.67E-06 -500.02951446.309 1.6496135.6736367.65210.741 1.78060.82240.628 1.23810.71970.11560.0074 3.81E-07 5.39E-06 -490.03121443.476 1.7416136.9132368.28750.7465 1.77880.82350.6304 1.23960.72250.11510.0074 3.75E-07 5.13E-06 -480.03311440.637 1.8377138.1543368.92290.7521 1.7770.82450.6328 1.24130.72540.11460.0075 3.7E-07 4.88E-06 -470.0351437.793 1.938139.3971369.55840.7576 1.77530.82550.6353 1.24290.72820.11410.0076 3.64E-07 4.65E-06 -460.0371434.942 2.0427140.6416370.19380.7631 1.77360.82650.6377 1.24450.73110.11360.0077 3.59E-07 4.43E-06 -450.03911432.085 2.1518141.8877370.82910.7685 1.7720.82760.6402 1.24620.73410.11310.0078 3.54E-07 4.22E-06 -440.04131429.222 2.2655143.1355371.46430.774 1.77040.82860.6426 1.24780.7370.11260.0078 3.48E-07 4.03E-06 -430.04361426.352 2.384144.3851372.09940.7794 1.76880.82970.6451 1.24950.740.11210.0079 3.44E-07 3.84E-06 -420.04611423.476 2.5074145.6363372.73420.7848 1.76730.83070.6476 1.25120.7430.11160.008 3.39E-07 3.67E-06 -410.04861420.593 2.6359146.8893373.36870.7902 1.76580.83180.6501 1.25290.7460.11110.0081 3.34E-07 3.5E-06 -400.05121417.703 2.7695148.1441374.0030.7956 1.76430.83280.6526 1.25460.7490.11060.0082 3.29E-07 3.35E-06 -390.0541414.807 2.9085149.4006374.63680.801 1.76290.83390.6551 1.25640.75210.11010.0083 3.25E-07 3.2E-06 -380.05681411.903 3.0529150.6589375.27030.8063 1.76150.8350.6576 1.25810.75520.10960.0083 3.21E-07 3.06E-06 -370.05981408.992 3.2031151.919375.90340.8117 1.76020.83610.6601 1.25990.75830.10910.0084 3.16E-07 2.93E-06 -360.06291406.073 3.359153.181376.53590.817 1.75880.83710.6627 1.26170.76140.10860.0085 3.12E-07 2.8E-06 -350.06611403.148 3.5209154.4447377.1680.8223 1.75750.83820.6652 1.26350.76460.10820.0086 3.08E-07 2.68E-06 -340.06951400.214 3.689155.7104377.79940.8276 1.75630.83930.6678 1.26540.76780.10770.0087 3.04E-07 2.57E-06 -330.0731397.273 3.8633156.9779378.43030.8329 1.7550.84040.6703 1.26720.7710.10720.00873E-07 2.47E-06 -320.07671394.324 4.0441158.2474379.06040.8381 1.75380.84150.6729 1.26910.77430.10670.0088 2.96E-07 2.36E-06 -310.08041391.367 4.2316159.5187379.68990.8434 1.75260.84260.6755 1.2710.77760.10620.0089 2.92E-07 2.27E-06 -300.08441388.402 4.4259160.792380.31860.8486 1.75150.84380.6781 1.27290.78090.10580.009 2.89E-07 2.18E-06 -290.08851385.428 4.6271162.0672380.94650.8538 1.75030.84490.6807 1.27480.78420.10530.0091 2.85E-07 2.09E-06 -280.09271382.446 4.8356163.3444381.57350.8591 1.74920.8460.6833 1.27670.78760.10480.0092 2.82E-07 2.01E-06 -270.09711379.456 5.0514164.6237382.19970.8642 1.74820.84710.686 1.27870.7910.10430.0092 2.78E-07 1.93E-06 -260.10171376.456 5.2748165.9049382.8250.8694 1.74710.84820.6886 1.28070.79440.10390.0093 2.75E-07 1.85E-06 -250.10641373.448 5.5059167.1881383.44920.8746 1.74610.84940.6912 1.28270.79790.10340.0094 2.72E-07 1.78E-06 -240.11131370.43 5.745168.4735384.07250.8798 1.74510.85050.6939 1.28470.80140.10290.0095 2.68E-07 1.72E-06 2/6
新型制冷剂热力性质的快速计算及其特性研究
文章编号：1671-6612（2009）02-029-03 新型制冷剂热力性质的快速计算及其特性研究 陈锦华 敖永安 沈 琳 王聪民 高兴全 （沈阳建筑大学市政与环境学院 辽宁 110168） 【摘 要】 提出了新型制冷剂R407C 、R410A 及R227热力性质的快速计算方法，并对其特性分析比较。借 鉴Cleland 制冷剂热力性质简化计算公式，拟合出热力性质快速计算方程的系数，并从运行效率、经济性和安全性等角度来研究新型制冷剂的特性。结果在制冷空调的常用温度范围内，检验拟合系数的计算精度与Cleland 给出的其他制冷剂拟合精度相仿，在某些性能上新型制冷剂要优于被替代物。此快速计算方法可应用于装置的仿真和优化计算及装置或过程的实时控制。R407C 、R410A 能很好作为R22的替代物，R227是一种很有前途的制冷剂，很有可能作为混合物的一种阻燃组份用于HCFC 的混合替代物中，或作为热泵中CFC 的纯质替代物使用。 【关键词】 制冷剂；热力性质；计算；特性研究 中图分类号 TQ025 文献标识码 A The Comparison of Characteristics of Thermal Performance and Optimization and Simulation Calculation Method of Several New Refrigerant Chen Jinhua Ao Yong’an Shen Lin Wang Congmin Gao Xingquan （Institute of Urban Services and Environment , Architecture University , Liaoning, 110168） 【Abstract 】 Through comparing the thermodynamic properties of new refrigerant of R407C, R410A and R227,propose an optimization and simulation method. By using the simplified calculation formula of refrigerant of Cleland,draw the coefficient of quick calculation equation of thermodynamic properties,and study the characteristics of the new refrigerant from various angles such as operating efficiency, economy and security.result in the commonly used temperature range of refrigerating air-conditioning, the calculation accuracy of fitting coefficient is similar to fitting precision of other refrigerants which Cleland gives. In some performance,the new refrigerant is superior to the alternatives.conclusion This quick calculation method can be applied to simulation and optimization calculation of the device and the device or process real-time control. R407C, R410A can replace R22 very well, R227 is a promising refrigerant,it is possiblily used in the mixed HCFC alternatives as one flame-retardant component of the mixture,or as pure alternative of the CFC in the heat pump. 【Keywords 】 refrigerant ; thermodynamic properties ; calculation ; characteristics study 基金项目：“十一五”国家科技支撑计划重大项目（2006BAJ03B01） 作者简介：陈锦华（1981-），男，硕士研究生，主要从事建筑节能研究。 收稿日期：2008-11-06 0 引言 制冷工质的热力学性质和热物理性质数据是制冷系统流动、传热计算的基础。传统的查图表方法因效率低且精度不够，不满足系统仿真、优化计算及实时控制的要求，而被具有较高精度的简单快速计算公式所取代。许多研究者致力于这方面的工作，并提出了繁简不一的理论公式和经验方程。考虑到在装置的仿真和优化计算时，对制冷剂热力性质计算的速度和稳定性有较高的要求及在装置或过程的实时控制时，不可能在控制模块中附加很复杂的计算程序，因此笔者提出了简化快速计算方法。 第23卷第2期 2009年4月 制冷与空调 Refrigeration and Air Conditioning V ol.23 No.2 Apr. 2009.29～31
制冷压缩机工作原理
制冷压缩机工作原理 单级蒸汽压缩制冷系统是由制冷压缩机、冷凝器、蒸发器和节 流阀四个基本部件组成。它们之间用管道依次连接形成一个密 闭的系统制冷剂在系统中不断地循环流动发生状态变化与 外界进行热量交换。其工作过程如图1所示。图1. 制冷系统 的基本原理液体制冷剂在蒸发器中吸收被冷却的物体热量之 后汽化成低温低压的蒸汽、被压缩机吸入、压缩成高压高温的 蒸汽后排入冷凝器、在冷凝器中向冷却介质(水或空气)放热冷 凝为高压液体、经节流阀节流为低压低温的制冷剂、再次进入蒸 发器吸热汽化达到循环制冷的目的。这样制冷剂在系统中经 过蒸发、压缩、冷凝、节流四个基本过程完成一个制冷循环。在制冷系统中蒸发器、冷凝器、压缩机和节流阀是制冷系统中必 不可少的四大件这当中蒸发器是输送冷量的设备。制冷剂在其 中吸收被冷却物体的热量实现制冷。压缩机是心脏起着吸入、 压缩、输送制冷剂蒸汽的作用。冷凝器是放出热量的设备将蒸 发器中吸收的热量连同压缩机功所转化的热量一起传递给冷却 介质带走。节流阀对制冷剂起节流降压作用、同时控制和调节流 入蒸发器中制冷剂液体的数量并将系统分为高压侧和低压侧两 大部分。实际制冷系统中除上述四大件之外常常有一些辅助 设备如电磁阀、分配器、干燥器、集热器、易熔塞、压力控制 器等部件组成它们是为了提高运行的经济性可靠性和安全性 而设置的。
活塞式压缩机日常的维护与保养 一、活塞式压缩机的维护与保养 为保证压缩机处于良好的运转状态延长机器的使用寿命必须进行维护保养。通过维护保养能全面掌握机器的状况可以及时发现问题排除故障改善机器的工作条件即使出观故障也便于判断和采取措施。活塞式压缩机维护保养一般分为日常维护和三级保养。 (1)日常维护 日常维护是操作人员必须履行的工作也是确保压缩机正常运 转的条件之一。日常维护主要容有 1)勤看各指示仪表如各级压力表、油压表、温度计、油温表 等注意润滑情况如注油器、油箱和各润滑点以及冷却水流动的情况。 2)勤听机器运转的声音。如气阀、活塞、十字头、曲轴及轴承 等部位的声音是否正常。 3)勤摸各部位觉察压缩机的温度变化和振动情况。如冷却后排水温度、油温、运转中机件温度和振动情况等从而及早发现不正常的温升和机件的紧固情况。但要注意安全。 4)勤检查整个机器设备的工作情况是否正常发现问题及时处理。 5)认真负责地填写机器运转记录表。
制冷系统的工作原理及特点资料
制冷系统主要部件的工作原理及特点 （1）制冷压缩机 制冷压缩机是用以压缩和输送制冷剂的设备。在消耗外界补偿功的条件下，它以机械方法吸入来自蒸发器的低温低压制冷剂蒸汽，将该蒸汽压缩成高温高压的过热蒸汽，并排放到冷凝器中去，使制冷剂能在制冷系统中实现制冷循环。 ①开启式压缩机。 这种压缩机与电动机没有共同外壳。根据曲轴箱形式，又可分为开式曲轴箱压缩机和闭式曲轴箱压缩机。前者因曲轴箱与大气相通，气缸里漏出的制冷剂直接进人大气，泄漏量大，目前已很少应用。后者曲轴箱的曲轴用轴封加以密闭，使曲轴箱封闭，以减少制冷剂的泄漏量。 ②半封闭式压缩机。 这种压缩机与电动机直接连接；一起装在以螺栓连接的密封壳体内，并共用同一主轴，机壳为可拆卸式，便于维修。根据电动机的冷却形式可分为进气冷却式、进气与空气混合冷却式等形式。目前半封闭式压缩机多为高速多缸式。 ③全封闭式压缩机： 这种压缩机和电动机直接连接，并一起装在一个焊接的密封壳体内。这种压缩机结构紧凑、密封性极好。使用方便、振动小、噪音低，适用于小型制冷设备。全封式压缩机有活塞式、旋转式、涡旋式三种。 A、旋转式压缩机 是一种特殊的小型回转式压缩机，如图1－l－2所示。其转子偏心地装在定子内，排气时间长（比往复活塞式长30％左右），流过气阀的流动阻力损失小，缸径行程比大，排气容积和吸气管管径大，吸气过热小，电动机工作温度低，效率高，成本低以及寿命长。 B、活塞式压缩机 外形如图1－l－3所示 C、涡旋式压缩机 是通过涡旋定子和涡旋转子组成涡卷以及构成这个涡卷的端板所形成的空间来压缩气体的回转式压缩机。工作时，随着曲轴的回转，涡旋转子以其中心始终绕涡旋定子中心作一偏心量为半径的圆周运动。它与往复活塞式压缩机相比，其主要特点是：压缩气体几乎不泄漏、不需吸排气阀、绝热效率可提高10％、震动小、扭矩变化小、噪音可降低5dB（A）、体积减小40％、重量减轻15％。它适用于热泵式、吊顶型等空调机上。 系列柔性涡旋压缩机： 超高能效比
常见制冷剂热力性质表
附录： 附表1：R12饱和液体及蒸汽热力性质表 附表2：R13饱和液体及蒸汽热力性质表 附表3：R22饱和液体及蒸汽热力性质表 附表4：R134a饱和液体及蒸汽热力性质表 附表5：R152a饱和液体及蒸汽热力性质表 附表6：R600a饱和液体及蒸汽热力性质表 附表7：R407c饱和液体及蒸汽热力性质表 附表8：R123饱和液体及蒸汽热力性质表 附表9：R410a饱和液体及蒸汽热力性质表
附表1：R12饱和液体及蒸汽热力性质表 R12饱和液体及蒸汽热力性质表 温度绝对压力密度密度比焓比焓比熵比熵t pρ′ρ″h′h″s′s″℃MPa kg/m3kg/m3kJ/kg kJ/kg kJ/kg·K kJ/kg·K -1000.00118851679.10.099959113.32306.090.60771 1.721 -990.00130441676.50.10908114.14306.540.61242 1.7172 -980.00142981673.90.1189114.96306.980.61711 1.7135 -970.00156531671.30.12945115.78307.430.62178 1.7098 -960.00171171668.60.14077116.6307.880.62642 1.7062 -950.001869616660.15291117.42308.320.63105 1.7026 -940.00203971663.40.16592118.24308.770.63564 1.6992 -930.00222281660.70.17983119.06309.230.64022 1.6958 -920.00241971658.10.19471119.88309.680.64477 1.6925 -910.00263111655.50.21059120.71310.130.6493 1.6892 -900.0028581652.80.22754121.53310.590.65381 1.6861 -890.00310131650.20.24561122.36311.040.6583 1.6829 -880.00336171647.50.26485123.18311.50.66277 1.6799 -870.00364041644.90.28532124.01311.960.66722 1.6769 -860.00393831642.20.30708124.83312.410.67164 1.6739 -850.00425651639.60.33019125.66312.870.67605 1.6711 -840.00459591636.90.35471126.49313.340.68044 1.6683 -830.00495781634.30.38072127.32313.80.68481 1.6655 -820.00534321631.60.40827128.15314.260.68916 1.6628 -810.005753416290.43743128.98314.720.69349 1.6602 -800.00618961626.30.46827129.81315.190.6978 1.6576 -790.00665291623.60.50087130.64315.650.7021 1.655 -780.007144916210.53531131.47316.120.70637 1.6525 -770.00766671618.30.57164132.31316.580.71063 1.6501 -760.00821981615.60.60996133.14317.050.71487 1.6477 -750.00880561612.90.65034133.98317.520.7191 1.6454 -740.00942561610.30.69286134.81317.990.7233 1.6431 -730.010*******.60.73761135.65318.460.72749 1.6409 -720.010*******.90.78466136.49318.930.73167 1.6387 -710.0115061602.20.83411137.33319.40.73583 1.6365 -700.0122781599.50.88605138.17319.870.73997 1.6344 -690.0130921596.80.94056139.01320.340.74409 1.6323 -680.013951594.10.99774139.85320.820.7482 1.6303 -670.0148541591.4 1.0577140.69321.290.7523 1.6283 -660.0158051588.7 1.1205141.54321.760.75638 1.6264
制冷压缩机的工作原理结构
制冷压缩机的工作原理及结构 第一节螺杆式制冷压缩机的工作原理 1、螺杆式制冷压缩机的特点 与活塞压缩机的往复容积式不同，螺杆式压缩机是一种回转容积式压缩机。与活塞压缩机相比，螺杆式制冷压缩机有以下优点： a.体积小重量轻，结构简单，零部件少，只相当于活塞压缩机的1/3～1/2； b.转速高，单机制冷量大； c.易损件少，使用维护方便； d.运转平稳，振动小； e.单级压比大，可以在较低蒸发温度下使用； f. g.对湿行程不敏感； h. 制冷量可以在10%～ 100%之间无级调节； i.操作方便，便于实现自动控制； j.体积小，便于实现机组化。 缺点： 转子、机体等部件加工精度要求高，装配要求比较严格；
油路系统及辅助设备比较复杂；因为转速高，所以噪声比较大。2、螺杆式制冷压缩机工作原理 双螺杆（压缩机）是由一对相互啮合、旋向相反的阴、阳转子，阴转子为凹型，阳转子为凸型。随着转子按照一定的传动比旋转，转子基元容积由于阴阳转子相继侵入而发生改变。侵入段（啮合线）向排气端推移，于是封闭在沟槽内的气体容积逐渐缩小，压力逐渐升高，压力升高到一定值（或者说转子旋转到一定位置）时，齿槽（密闭容积）与排气孔相通，高压气体排出压缩机，进入油分离器。吸气、压缩、排气过程见示意图。 3、内压比与螺杆压缩机经济性的关系 螺杆压缩机是没有气阀的容积型回转式压缩机，吸、排气孔的打开和关闭完全为几何结构决定的，即吸气终了的体积和压缩结束时的体积是固定的，即内容积比是固定的。而活塞压缩机的吸、排气阀片的打开是由吸、排气腔的压力决定的。 内容积比：Vi=VS/Vd VS—吸气终了时的容积，Vd—压缩终了时的容积 内压力比：Za = Pd / P0 Pd—压缩终了压力，P0—吸入压力 可见，内压比是由内容积比决定的。所以，压缩终了压力Pd是由吸气压力和内容积比决定的。 外压力比：Zy = Py / P0 Py—排气背压力，或者说冷凝压力
制冷系统设计步骤
一、设计任务和已知条件根据要求，在武汉地区，以风机盘管为末端装置，冷冻水温度为7℃，空调回水温度为11℃，总制冷量为400KW，冷却水系统选用冷却塔使用循环水。 二、制冷压缩机型号及台数的确定 1、确定制冷系统的总制冷量 制冷系统的总制冷量，应该包括用户实际所需要的制冷量，以及制冷系统本身和供冷系统冷损失，可按下式计算： 式中——制冷系统的总制冷量（KW） ——用户实际所需要的制冷量（KW） A——冷损失附加系数。 一般对于间接供冷系统，当空调制冷量小于174KW时，A=~；当空调制冷量为174~1744KW时，A=~；当空调制冷量大于1744KW时，A=~；对于直接供冷系统，A=~。 2、确定制冷剂种类和系统形式 根据设计的要求，选用氨为制冷剂并且采用间接供冷方式。 3、确定制冷系统设计工况
确定制冷系统的设计工况主要指确定蒸发温度、冷凝温度、压缩机吸气温度和过冷温度等工作参数。有关主要工作参数的确定参考《制冷工程设计手册》进行计算。 确定冷凝温度时，冷凝器冷却水进、出水温度应根据冷却水的使用情况来确定。 ①、冷凝温度（）的确定 从《制冷工程设计手册》中查到武汉地区夏季室外平均每年不保证5 0h的湿球温度（℃） ℃ 对于使用冷却水塔的循环水系统，冷却水进水温度按下式计算： ℃ 式中——冷却水进冷凝器温度（℃）； ——当地夏季室外平均每年不保证50h的湿球温度（℃）； ——安全值，对于机械通风冷却塔，=2~4℃。 冷却水出冷凝器的温度（℃），与冷却水进冷凝器的温度及冷凝器的形式有关。 按下式确定：
选用立式壳管式冷凝器=+（2~4）=+3=℃ 注意：通常不超过35℃。 系统以水为冷却介质，其传热温差取4~6℃，则冷凝温度为 ℃ 式中——冷凝温度（℃）。 ②、蒸发温度（）的确定 蒸发温度是制冷剂液体在蒸发器中汽化时的温度。蒸发温度的高低取决于被冷却物体的温度及传热温差，而传热温差与所采用的载冷剂（冷媒）有关。 系统以水为载冷剂，其传热温差为℃，即 ℃ 式中——载冷剂的温度（℃）。 一般对于冷却淡水和盐水的蒸发器，其传热温差取=5℃。 ③、过冷温度（）的确定 在冷凝压力下，制冷剂液体的过冷温度与冷凝温度的差值，称为过冷度。是否采用过冷应进行全面的经济技术分析。
制冷压缩机变工况运行的热力性能研究
文章编号：0253-4339(2009)06-0015-05 DOI 编码：10.3969/j.issn. 0253-4339. 2009. 06. 015 制冷压缩机变工况运行的热力性能研究 沈 希 王晓燕 黄跃进 顾江萍 (浙江工业大学机械工程学院 杭州 310014) 摘 要 制冷系统在实际运行时其工作状况是大幅度变化的，针对压缩机变工况运行时机理模型难以全面反映实际运行的复杂因素而造成精度不高问题，依据变质量系统热力学理论，采用机理分析和实验拟合相结合的灰箱方法，将控制模型中的主要参数多项式化，提出制冷压缩机的主要热力性能(制冷量和功耗)与热力参数(吸气和排气压力)之间的模型结构和定量关系。理论计算结果与实验测试结果的吻合性较好，证明了该定量关系的可行性和准确性。关键词 热工学；制冷压缩机；变工况；热力性能 中图分类号：TB652; TH457 文献标识码：A Thermodynamic Performance of Refrigeration Compressor Running at Variable Condition Shen Xi Wang Xiaoyan Huang Yuejin Gu Jiangping (College of Mechanical Engineering, Zhejiang University of Technology, Hangzhou, 310014, China ) Abstract It is necessary to develop a performance model of a refrigerating compressor running at variable condition in order to enhance its calculation accuracy. In this paper, the ash box method of mechanism analysis and experiment is adopted, and the main parameters in the control model are expressed by polynomials from the thermodynamics theory of variable mass systems. The quantitative relations are deduced between the primary thermodynamic performance of the compressor(refrigerating capacity and energy consumption) and the thermodynamic parameters (suction pressure and discharge pressure). The numerical results are in agreement with the experimental data. Keywords Pyrology; Refrigeration compressor; Variable condition; Thermodynamic performance 在制冷系统设计和优化过程中，需要对制冷系统的组成部件及系统的运行规律进行模型和基本关系的研究。制冷压缩机是压缩式制冷系统的关键部件和动力源，但其处于高温高压、油气混合、瞬变温压等状况下，并且在实际运行时其工作状况是大幅度变化的，因此对其研究尤其困难和复杂，目前此方面的研究工作相对少一些。这里仅对制冷压缩机相关的几个主要热力学参数之间的基本关系做一些分析。在制冷压缩机模型和基本关系的研究中，文献[1-2]将神经网络和模糊建模方法运用到制冷压缩机热力性能的计算中，提出了传统理论模型和神经网络或模糊建模相结合的新型压缩机热力计算模型。文献[3]对活塞式压缩机的绝热吸气和等温排气工况进行了较深入的热力学分析。文献[4]对压缩机的热力性能进行了仿真计算。文献[5]对制冷压缩机变转速工况下进行了实验研究。文献[6]通过压缩机的热力性能模拟程序，定量地分析 了冷凝温度和蒸发温度变化时往复压缩机的变工况特性。文献[7]对制冷压缩机的变工况运行的性能曲线进行了研究。这里在前人工作的基础上，根据工程热力学和传热学理论，对制冷压缩机的机理模型进行工程处理，采用机理分析和实验拟合相结合的灰箱方法，获得在变工况条件下制冷压缩机的主要热力性能制冷量和功率消耗与吸、排气压力之间的定量关系。 1 制冷量和功耗与吸气、排气压力之间的定量关系 1.1 制冷量与吸、排气压力之间的定量关系 制冷压缩机是压缩式制冷系统中重要组成部分，其工作能力以单位时间内所产生的制冷量Q 0(W )来衡量。其基本关系如下式表示： 收稿日期：2009年4月12日 作者联系方式：E - mail: gjpcf@https://www.wendangku.net/doc/717073863.html,
压缩机制冷原理
压缩机制冷原理 最简单的制冷由四大要件组成：①压缩机；②冷凝器；③节流阀；④蒸发器； 首先讲讲什么叫制冷。制冷两字只能说是技术上的术语，严格讲是错误的，世界上没有那国的科学家能制造出“冷”来。那到底什么是冷，先举例说明：在寒冬腊月，气温降到－5℃，我们说今天天气真冷，可东北人说不冷；在大伏天，气温在＋32℃时，我们会说不算热，但气温突然降到＋25℃，我们会说太冷了；这冷是随着人的常识来定的，在物理学中没有冷的定义。在工程中冷是跟着生产需要而定的。如老总问，冷库打冷了吗？你说打冷了，这个冷是指－18℃；老总问，水果库温度稳定吗？你说很稳定，这回答的含义是水果库温度稳定在±0℃了，这是我们这个行业对冷的定义。但是我们还是把这种利用机械设备把降温对象降到所需温度的方法叫制冷，这就是术语。什么叫制冷，比如我们将装有一公斤20℃冷水的水壶放到一块烧到500℃的铁板上，没有多久水就开了，如果不拿开水壶，不多久水就干了。大家和说钢板在对水加热，反过来也可以说水在对钢板降温。而且，降了多少度，都可计算出来，因为一公斤水从20℃升到100℃，它需要外界提供它80大卡热量，水从100℃到烧干，它需要外界提供539大卡热量，也就是说一公斤20℃冷水烧到干，要外界提供619大卡热量。如果按制冷的角度它从外界或钢板中提取了619大卡热量而变成了水蒸汽，使钢板降温了，这就是制冷，是利用水对钢板制冷。如果将水倒在钢板上，那就更直观了。
在上述的制冷过程中，如果钢板的大小一定，并排除外界空气的降温因素，那么钢板降了多少度，是可以精确计算出来的。在这里所述及到的‘热量’、‘温度’、‘大卡’、‘℃’等物理量，我想学过物理的人都能理解。初中物理就讲到，热量总是通过传导、对流、辐射，从温度高的物体转移到温度低的物体，绝不可能反过来进行。一个物体失去一些热量后，它的温度也会降低一些。我们的目的就是通过制冷系统，将商品中和空气中的热量向比商品温度更低的制冷剂传递，达到降低商品温度的目的。 我们的制冷系统与锅炉的制热系统在热力学上来讲是完全一样的，它们的热传导公式也完全一样，我们先以锅炉作比拟，进一步讲讲制冷剂在制冷时的作用。上面讲的烧水壶也可算是一只锅炉，不过水烧开了，我们就灌热水瓶了，如果我们在壶嘴上套根管子，通到浴室，那就可以洗桑拿了，水壶就成小锅炉了。要注意的是这时水壶中的水永远是100℃，水壶出口处的蒸汽温度也是100℃，为什么不是110℃，不是90℃？这是因为在一个大气压下水的沸腾温度是100℃，这是水的物理性能所决定了的。在青藏高原，大气压力较低，水70℃左右就开了，没有高压锅就只能吃夹生饭，而在高压锅里，温度可达到110℃，因为高压锅排气阀的重量，刚好使锅内压力保持在1Kg/CM2表压力（实际是2个大气压）。一般小型锅炉可烧4Kg/CM2表压力蒸汽，蒸汽温度也接近140℃，锅炉中的水温也与蒸汽温度一样也是140℃。煤气炉的火头温度可达1000℃左右，火头将热量传递给水，使水的温度上升直达沸点，一公斤水从沸点到烧干（全部变成蒸汽），将从煤气火头中带走的热量与上面所讲水壶给钢板降温是一样的，接近壶底的火焰是一个降温过程。锅炉中的煤燃烧温度在1200℃左右，没有锅炉中水的降温，锅炉中的排管将被烧塌。从我们的角度来讲，在这里的水就是制冷剂。反过来水蒸汽进了浴室马上凝
超临界区制冷剂热力性质快速计算方法
超临界区制冷剂热力性质快速计算方法1 赵丹，吴志刚，丁国良 上海交通大学制冷与低温工程研究所，上海 (200240) E-mail：glding@https://www.wendangku.net/doc/717073863.html, 摘要：提出超临界区制冷剂热力性质的隐式拟合模型,给出了超临界区制冷剂热力性质的隐式拟合、显式计算方法。该方法能够保证超临界区热力性质计算的可逆性、高速性和绝对稳定性。以REFPROP 7 的计算结果作为数据源，以CO2为例对该模型作了验证。对CO2超临界区热力性质在温度为304.15K～393.15 K，压力在7.3773MPa～12.0MPa 的数据范围内作了隐式拟合，给出了各个热力性质对应的显式快速计算公式，其计算速度比REFPROP 7 程序的计算速度平均提高了2个数量级，并且平均误差在1.8%以内。 关键词：制冷剂；超临界CO2；快速计算；基准线 中图分类号：TB 65 1．引言 超临界区制冷剂主要应用于热泵、汽车空调、复叠式制冷系统中，为了更好地研究其热泵和制冷循环过程，超临界区制冷剂的热力性质的计算必不可少。 传统的基于制冷剂状态方程的制冷剂热力性质计算模型与软件[1-2]能在较广的范围内较准确地计算制冷剂的热力性质，但在制冷空调装置的仿真计算中，制冷剂热力性质的计算模块被成千上万次地调用，由于以上方法在计算某些热力性质时需要进行迭代，使得计算速度很慢、稳定性较差(有时得不到收敛解) ，不能很好地满足制冷装置仿真的要求。为此，文献[3-4]提出了纯工质和混合工质制冷剂在亚临界区和临界区的热力性质隐式拟合、显式计算方法，很好地满足了制冷装置仿真的要求，具有开创性的意义。但文献[3-4]中并没有阐述超临界区制冷剂热力性质的计算方法，而直接应用文献[3-4]中的计算方法对超临界区制冷剂热力性质进行计算，误差会在100%以上，不满足精度要求。所以有必要在超临界区提出新的制冷剂热力计算方法。 本文在文献[3-4]的基础上，开发出超临界区制冷剂的热力性质隐式拟合模型及显式快速计算方法，并以CO2为例对该方法做了验证。 2．隐式拟合模型 仿真计算中，针对超临界区热力性质的计算，一般有2 种情况： 1)已知压力p 和温度T ，求其他的热力性质(如焓h 、熵s 、密度ρ等) ；即为：h=f(p,T)、s=f(p,T)、ρ= f(p,T)、λ=f(p,T)、μ=f(p,T)和c p=f(p,T)。 2)已知压力p和其他的热力性质(如焓h、熵s、密度ρ等) ，求温度T；即为：T=f(p,h)、T=f(p,s)、T=f(p,ρ)、T=f(p,λ) 、T=f(p,μ) 和T=f(p, c p)。 但对于c p在临界区附近的数值是无穷大，很难通过拟合办法得出其隐式拟合公式，同时由于c p=dh/dT，所以可以通过以上公式间接求出c p的值。又因为在仿真计算中，T=f(p,λ) 、T=f(p,μ) 和T=f(p, cp)几乎没有应用，故略去对这些公式的计算。综上所述，需要求出的计算公式为：h=f(p,T)、s=f(p,T)、ρ= f(p,T)、λ=f(p,T)、μ=f(p,T)、T=f(p,h)、T=f(p,s)、T=f(p,ρ)。 通过观察分析发现，随温度的变化，各条等温线上的物性参数与某一温度T0(T0表示高 1本课题得到高等学校博士学科点专项科研基金资助课题（项目编号：20050248019）和国家自然科学基金（项目编号：50576053）的资助。
各种压缩机比较
各种压缩机比较
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离心式、活塞式、螺杆式压缩机在制冷中的原理和优缺陷以及它们的应用范围 离心式压缩机属速度型,活塞式、螺杆式压缩机属容积型 离心式压缩机主要靠高速叶片将能量传递给管道中连续流动的制冷剂气体使之获得极大的速度，同时提高压力.具有制冷量大，单位功率机组的重量轻,体积小，占地少,没有气阀,活塞，活塞环等易损零件,可实现无油压缩,运转平稳可靠,设备基础轻,供气脉动性小维护费用低等优点.不足之处是效率较低,单机容量必须较大,变工况适应能力不强,而且噪声较活塞式大. 螺杆式压缩机属容积型回旋式压缩机中的一种,由于不出现余隙容积中剩余气体的再膨胀过程,在转子，机壳之间具有很小的间隙,相互之间没有滑动摩擦所以内效率和机械效率都比较高.由于它无吸排气阀装置,易损件少维护管理方便,使用寿命长,目前已得到广泛应用而且必将获得进一步推广.不足之处是噪声较大,单机容量不宜太小. 活塞式压缩机是传统型容积式压缩机,目前使用最为广泛．这种机型工艺比较成熟,有宽阔的工作压力范围，变工况适应性较强，热效应较螺杆式压缩机稍低，额定转速一般较低,输气有脉动,运转有一定的振动.且结构较复杂,易损件多，维修周期短.噪声相对于离心式压缩机和螺杆式压缩机要低,在中小型制冷中占主导地位. 一般来说，离心式压缩机和螺杆式压缩机适用于大型制冷空调设备,活塞式压缩机常用于中小型制冷空调设备. 螺杆机的特点与应用范围 螺杆机的优点:１．可靠性高,零部件少，没有易损件,因而它运转可靠,寿命长，优耐特斯螺杆机达3０年。 2.操作维护方便，自动化程度高，操作人员无需经过长时间专业培训,实现无人值守运转。 3.动力平衡性好，没有不平衡惯性力，机器可平稳地高速工作，实现无基础运转。 4．适应性强，具有强制输气的特点,容积流量几乎不受排气压力的影响，在宽广的工况范围 内能保持较高的效率，在压缩机结构不做任何改动的情况下,适用于多种工况,所以易于 定型批量生产。 5.多相混输，转子齿面间实际上留有间隙,因而能耐液体冲击，可压送含液体的气体，含 粉尘气体,易聚合气体等。 螺杆机的缺点:1．造价高，由于螺杆机的转子齿面是一空间曲面，需利用特制刀具在价格昂贵的专用设备上 进行加工,另外对螺杆机汽缸的加工精度也有较高要求。