压缩机内容积比与效率的固定比分析

在那些具有固定内容积比的容积型压缩机，如滑片式、螺杆式和涡旋式压缩机中，工作时会发生过压缩和欠压缩的压缩过程。

所谓内容积比V_i，是指这类压缩机中吸气终了刚刚要开始压缩时的工作容积V₁和压缩终了刚刚要开始打开排气口时的工作容积V₂间所存在的固定几何比例关系，即

根据此内容积比，必然存在压缩机的内压力比π_i。

π_i=V^κ_i

式中 κ——压缩过程的等熵指数，取决于被压缩气体的性质。

当工作容积中的压缩压力在排气口打开之前已达到制冷系统中的排气压力p_dk，即系统中的压力比π=p_dk/p₁小于这类压缩机的内压力比π_i时，压缩机中便发生过压缩，见p-V示功图上，如图7-4a所示。被压缩至压力为π_ip₁的气体，在排气口打开时冲出排气口，工作容积中的压力迅速下降到p_dk，其余气体就在此压力下向外排出。从π_ip₁膨胀到p_dk可以看作为等容不可逆过程，增加额外功耗（用阴影面积代表）。

图7-4 压缩机中发生过压缩和欠压缩时的p-V图

a）p₂＞p_dk b）p₂＜pdk

相反，当工作容积中的压缩压力在排气口打开时尚未达到p_dk，即系统的压力比π大于内压力比π_i时，压缩机中便发生欠压缩，其p-V图如图7-4b所示。当排气口被打开时，在排气管道内压力为p_dk的气体，经过排气口迅速冲入工作容积，使其中压力从π_ip₁突然上升到p_dk，然后，所有在工作容积中的气体就在此压力下被挤出，进入排气管道。从π_ip压缩到p_dk可以看作为等容不可逆过程，所增加的功耗用阴影面积代表。(www.xing528.com)

假定压缩过程是等熵过程，则上述两种情况中所消耗的指示功为

对于不存在过压缩和欠压缩的情况，其π=π_i，则所耗指示功为

上述两项指示功之比，被称为内容积比效率η_vi，即

它是用来衡量一具有固定内容积比V_i的压缩机，在其内压力比π_i不等于系统压力比π的情况下工作时，额外功率消耗损失程度。图7-5表示当κ=1.15时，η_Vi在不同的内容积比下，随压力比π的变化关系。从图上不难发现，只要V_i达到某一数值，π_i＜π时的η_Vi下降速度就不会像π_i＞π时那么快。应该承认，要令π_i和π是完全吻合是不可能的，因此，根据以上的理论分析，对于具有固定内容积比的压缩机，选用一内容积比V_i，使其内压力比π_i略低于系统平均运行压力比是较合适的。

图7-5 不同内容积比时内容积比效率η_Vi随系统压力比π的变化