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小型冷水机的能量损失及效率

时间:2018-01-13 17:52 点击次数:
   压缩机里存在气动损失、机械损失及电能损失。气动损失有:在吸气通道(阀门、过滤器、内装式电动机、消音器、管道、气腔)和气阀中,以及排气通道(气腔,管道,消音器,阀门)和气阀中的压力损失;对吸气通道和压缩机气缸中的蒸汽加热以及湿行程时液体蒸发的损失;压缩气体从汽缸内通过缝隙的泄漏损失。机械损失包括:活塞及轴的摩擦损失与油泵耗功、而在开启式压缩机里,还有填料函及皮带传动的摩擦损失。驱动压缩机的电动机内有电能损失。

  总的能量损失用电能效率来表示。即用理论压缩机(具有与实际压缩机相同的重量输气量相同的吸入管前干蒸汽压力和温度,相同的排气管后压力)所需功率,与实际压缩机所需功率之比来表示。

  在总能量平衡中的各种效率,及每种损失所起作用的数用来确定降低损失的佳途径。

  为了总的从能量上评定压缩机,采用电能制冷系数。

  在制冷工程单位制中,压缩机的主要能量特性是单位电能产冷量及单位有效产冷量。

  直到近为止,为了分析压缩机的能量损失,主要是利用指示效率、机械效率和其余效率的乘积。为了创造更完善的结构,必须对个别过程,在能量上的完善程度进行比较详细的分析,其中包括分析气阀、吸排气通道中的损失等。

1、指示效率
  压缩输气量公斤制冷剂所消耗的理论功率NT,与由示功图确定的指示功率Ni之比,称为指示效率。即

                       ηi=NT/Ni
  必须指出,选用理论压缩机的绝热压缩过程作比较,从逻辑上讲是由于把逆向卡诺循环作为标准的缘故,但是在回热循环中,等温压缩是可能的。

  对于R12、22及502,其绝对压缩指数在1.12—1.16范围内变化。等温压缩功比绝热压缩功大约低10—20%。

  在全封闭压缩机里,如上所述、压缩开始时的蒸汽温度接近于缸壁温度,因此压缩是蒸汽的放热过程,即多变指数比绝热指数略小。由于接近等温过程,所以功耗减小。蒸汽被加热到内装式电动机的理论温度,以及在转速为25~50转/秒时,进行的过程时间短促,都有相反的影响。

  对汽缸有强烈冷却的机器进行分析时,利用等温过程的特性是合适的。

  实际示功图与理论示功图不同,主要是有气动损失所引起的附加功耗。小型制冷压缩机吸气阀中的压降为10到50千帕。如上所述,接近吸气行程终了时,节流作用减弱,并且由于气流脉动,k通常大于1。在这种情况下,能量损失仍然存在。必须指出,脉动增大了供给系数,同时也导致功耗增加。

  排气阀内压降由80~300千帕(大的值属于转速为50转/秒的高速压缩机),显著地大于吸气阀巾的压降。汽缸中的压比一般比压缩机前后的压比大10~40%。指示效率主要决定于气阀及消音器的完善程度。

  在个别的机器里,功耗增加是由于排气腔的压力波动,这种波动把打开排气阀的压力升至70千帕。增大排气腔容积,就能排除压力脉动邙曲。

  还没有表示指示效率与现代压缩机型式及工作条件之间关系的综合数据。为了大体上评价所有型式的小型压缩机,可以取0.65≤ηi≤0.8(生活用冰箱的全封闭压缩机的界限较宽,从O.6到0.85),小的值适于大压比的工况。多变压缩指数的平均值,对于R12为1.08~1.14;对于R22为1.10~1.18。多变膨胀指数,对于R12及22均为0.95~1.05。

2、预热效率
  当吸气加热时,被压缩的气量减小,而指示功率保持不变,即单位压缩功正比于蒸汽的绝对温度而增加。当吸入湿蒸汽时,液滴在压缩机进口之后和进入气缸之前汽化了,压缩这部分蒸汽也要耗功。蒸汽加热的总能耗,同研究容积损失时做的一样,可以分为液滴蒸发造成的损失和在吸气通道及气缸中加热造成的损失。

3、严密效率
  压缩蒸汽由汽缸不严密处泄漏,引起相应的能量损失。研究一系列的试验结果表明,由于泄漏造成的能量损失,接近于泄漏造成的容积损失。

象容积损失一样,当压比不大时,这种损失不明显,但是在低温条件及炎热地区起很大作用。

4、机械效率
  在氟利昂压缩机里,机械损失与油和氟利昂混合物的粘性有关,而粘性又决定于这一混合物的温度和浓度。当温度升高时,纯油的粘性迅速减小,同时混合物中氟利昂的浓度(在恒压下)降低,这又引起溶液粘性的增加。

  为了确定机械损失,曾对某种型号压缩机进行了试验(压缩机不带阀)。试验在如下工况下进行:当R12压力约100千帕时,相应的蒸发温度-30℃;而370千帕时,t0=十5℃;以及空气压力为45千帕的工况,油温在20℃到70℃之间变化。

  当用空气及氟利昂在100千帕压力下试验时,机械损失随油温的升高而平滑减小。当R12的压力约370千帕时,混合物中氟利昂的浓度增加,尽管温度增加而功率开始保持不变,随后减小,但比用纯油运转时减少得缓慢。当油温升高时,空载的摩损随着氟利昂压力的升高而略有些增加。

  在转速为25转/秒的压缩机中,活塞的摩擦损失占机械损失的大部分。当油温为70~80℃时,空载摩擦功率接近于常数(小)。

  在其它小型制冷压缩机中,机械损失也跟工况无关。例如在半封闭压缩机中,摩擦功率约O.5千瓦,随着所需功率的增加,机械效率由O.84变到O.97。

  转速为50转/秒的压缩机,其产冷量机械损失显著增大,虽然它的缸数较少(单缸,后者为双缸),汽缸中的摩擦损失几乎增大一倍,轴承及油泵中的摩擦损失几乎增大3倍。因此,在高转速压缩机中,主要的摩擦损失在轴承及油泵中。

  在有凸轮机构的压缩机中,当转速为50转/秒时,活塞与凸轮的摩擦损失略大于轴承的摩擦损失。

  根据作者试验,全封闭压缩机的机械效率在O.8~0.95范围之内。而在生活用冰箱全封闭压缩机的试验中,这个系数在0.4(个别O.2)到0.7之间变化,即显著地低于前者。

5、电动机效率
  全封闭压缩机内装式电动机额定效率值,以及用于半封闭压缩机中的一般电动机的额定效率值画在上。生活用冰箱压缩机内装式电动机的效率不大于O.7,第二组小型制冷机电动机的额定效率不大子O.87,其余两组的不大于O.950

  电动机效率与其绕组温度有关。内装式电动机的温度,比在开式试验台上试验时的温度为低。电能损失部分妒正比于绕组电阻,通常为O.4到0.70当绕组温度从£。降到屯时,电阻的减小值,正比于电阻温度系数。

  小型冷水机的压缩机电动机,与通用电动机不同,其特点是运转时消耗的功率及电网电压有较大的波动。这两个因素在很大程度上影响电能损失。

  大功率是小功率的2倍以上。内装式电动机在工作范围内(1与2点之间)的性能曲线合适的形状,是大值接近于标准工况的倾斜曲线,图上大部分曲线满足这个条件。

  全封闭压缩机运转时,其内装式电动机的端电压变化为额定值的-15~10%。这是由于在昼夜断续运转条件下,小型制冷机广泛用于电力系统容量不很大的区域的缘故。

  当电压波动时,电动机内的损失首先是铁损改变。这可以解释作者发现的小型制冷压缩机电能指标与电网电压有关这个问题电压对一些小型制冷压缩视所需功率影响的曲线图,它以无因次形式表示。横坐标是内装式电动机的端电压铝与额定电压之比。纵坐标是所需功率Ⅳ。与额定电压下的功率之比。试验是在几个蒸发温度进行的。越低,功耗越小,电压对功率影响越强烈。这里没用额定电压下所需功率的绝对值。而是用它同电动机额定功率的比压缩机。

6.、能量系数的综合值
  小型制冷压缩机主要能量指标(电能制冷系数)的综合值,是由作者研究了几十台小型制冷压缩机得到的值决定于压缩机的大小与吸排气压比。

  中温全封闭压缩机,下边的一条实线是表示使用单相电动机的压缩机的。高、中、低温结构的全封闭与半封闭压缩机。全封闭活塞式及回转式压缩机,以及使用R12及R22运转的压缩机,其能量指标实际上是一样的。

  试验表明,对于每一种压缩机。仅仅可以表示为吸排气压比的函数。为了有较大的普遍意义,引进电能制冷系数。

  小型制冷机可逆性系数的值,以及使用全封闭和半封闭压缩机的热泵的。如果制冷系数或转换系数的数值,随循环的温度界限而有很大不同,则可逆性系数的值,彼此间就相当接近,各数值问的差别为10~20%。同时与制冷系数及转换系数不同,中温制冷机具有高的可逆性系数。


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