壓縮比對單級蒸氣壓縮式製冷循環影響分析

2020-12-08 製冷快報

  在單級蒸氣壓縮式製冷循環中,當製冷劑選定後,其冷凝壓力,蒸發壓力由冷凝溫度和蒸發溫度決定。冷凝溫度受環境介質(水或空氣)溫度的限制,蒸發溫度由製冷裝置的用途確定的。在常溫冷卻條件下能夠獲得低溫程度是有限的,即製冷溫差是有限的。下面製冷快報為大家分析一下壓縮比過高,對單級蒸汽壓縮式製冷循環的影響。

  當冷凝溫度升高或蒸發溫度降低時,壓縮機的壓力比增大,排氣溫度上升。

  壓縮機輸氣係數下降;pk/p0增大導致壓縮機排氣溫度升高,潤滑條件變壞;耗功增加,製冷量下降,製冷係數降低。

  蒸發溫度降低對單級製冷循環的影響:1.節流損失增加,製冷係數下降。2.壓縮機運行時的壓力比增大,容積效率下降。

  由於壓縮機餘隙容積的存在,壓力比提高到一定數值後,壓縮機的容積係數變為零,壓縮機不再吸氣,制冷機雖然在不斷運行,製冷量卻變為零。

  實際的活塞式壓氣機中,當活塞處於左止點時,活塞頂面與缸蓋之間必須留有一定的空隙,稱為餘隙容積。具有餘隙容積的壓氣機理論示功圖,圖中容積V3就是餘隙容積。

  由於餘隙容積的存在,活塞就不可能將高壓氣體全部排出,排氣終了時仍有一部分高壓氣體殘留在餘隙容積內。因此,活塞在下一個吸氣行程中,必須等待餘隙容積中殘留的高壓氣體膨脹到進氣壓力p1(即點4)時,才能從外界吸入氣體。

  餘隙容積百分比Vc/Vh和多變指數n一定時,增壓比π越大,則容積效率越低,當π增加到一定值時容積效率零。增壓比π一定時餘隙容積百分比越大,容積效率越低。

  壓縮機的排氣溫度上升。

  單級壓縮的最低蒸發溫度不僅受到容積係數為零的限制,隨著壓力比的增大,除了引起製冷量下降,功耗增加、製冷係數下降、經濟性降低外,排氣溫度的限制也是選擇壓縮機級數的另一個重要原因。

  排氣溫度過高,它將使潤滑油變稀,潤滑條件惡化,當排氣溫度與潤滑油的閃點接近時,會使潤滑油碳化,以致在閥片上產生結碳現象,甚至出現拉缸等現象。

  當冷凝溫度為40℃,蒸發溫度為-30℃時,單級氨壓縮機即使在等熵壓縮的情況下,排氣溫度已高達160℃,顯然它已超過了規的最高排氣溫度為150℃的限制。

  壓縮機的輸氣係數λ大大降低,且當壓縮比≥20時,λ=0 。壓縮機的單位製冷量和單位容積製冷量都大為降低。壓縮機的功耗增加,製冷係數下降。

  必須採用高著火點、高粘度的潤滑油,因為潤滑油的粘度隨溫度升高而降低。被高溫過熱蒸氣帶出的潤滑油增多,增加了分油器的負荷,且降低了冷凝器的傳熱性能。

  總上所述,當壓縮比過高時,採用單級壓縮循環,不僅是不經濟的,而且甚至是不可能的。

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