制冷压缩机基本性能系数解析

制冷压缩机的实际性能与按理论循环所得的理想性能必定存在着差距。为了能确实表征压缩机的实际输气和制冷能力，以及动力消耗的经济性，下面列举一些常用的制冷压缩机主要性能参数。

（1）实际输气量（简称输气量）在一定工况下，单位时间内由吸气端输送到排气端的气体质量，称为在该工况下的压缩机质量输气量q_ma（单位为kg/h）；如换算为吸气状态的容积，则是压缩机容积输气量q_Va（单位为m³/h）

（2）容积效率 压缩机的容积效率η_V是实际输气量与理论输气量之比值

（3）制冷量 制冷压缩机是作为制冷机中一重要组成部分而和系统中其他部件，如换热器、节流设备等配合工作而制冷的。因此，它的工作能力有必要直观地用单位时间内所能产生的冷量，即制冷量Q_e（单位为kW）来表示，它是制冷压缩机的重要性能指标之一

式中 q_em——制冷剂在给定制冷工况下的单位质量制冷量（J/kg）；

q_eV——制冷剂在给定制冷工况下的单位容积制冷量（J/m³）。

为了便于比较和运用，有必要根据其不同的使用条件，规定统一的工况来标志压缩机的制冷量。作为一个范例，表7-1列出了国家标准GB/T 10079—2001所规定的活塞式单级制冷压缩机采用有机制冷剂（R22、R404A、R134a、R407C、R410A等）压缩机的名义工况；表7-2列出其采用无机制冷剂（R717等）压缩机的名义工况。

表7-1 有机制冷剂压缩机的名义工况 （单位：℃）

注：表中工况制冷剂液体的过冷度为0℃。

① 为高冷凝压力工况。

② 为低冷凝压力工况。

表7-2 无机制冷剂压缩机的名义工况 （单位：℃）

（4）制热量 制热量是压缩机的制冷量和部分压缩机输入功率的当量热量之和。这个参数对于用在热泵系统中的压缩机来讲，是一个十分重要的性能指标，在设计制冷系统的冷凝器时也必须知道制热量。

从图7-6a上所示的实际制冷循环或热泵循环p-h图可见，压缩机在一定工况下的制热量Q_h为

Q_h=q_ma（h₃-h₄）=q_ma[（h₂-h₅）+（h₃-h₂）]=q_maq_em+q_ma（h₃-h₂） （7-15）

图7-6 压缩机的制热量

a）p-h图 b）能量平衡图

从图7-6b的压缩机能量平衡图上不难发现

q_ma（h₃-h₂）=P_el-Q_r （7-16）

式中 h₂——压缩机进口处的工质比焓（J/kg）；

h₃——压缩机出口处的工质比焓（J/kg）；

P_el——压缩机的输入功率（W）；

Q_r——压缩机的散热量（kW/J）。(www.xing528.com)

将式（7-14）和式（7-16）代入式（7-15），得

Q_h=Q_e+P_el-Q_r=Q_e+fP_el （7-17）

式中 f=1-Q_r/P_el，f——考虑到压缩机散热量的系数，对于小型机组，f=0.75，对于大型机组，f=0.9。

（5）指示功率和指示效率 单位时间内实际循环所消耗的指示功，就是压缩机的指示功率P_i（单位为kW），即

式中 W_i——每一气缸或工作容积的实际循环指示功（J）。

制冷压缩机的指示效率η_i，是压缩单位质量工质所需绝热循环理论功W_ths（单位为J/kg）与实际循环指示功W_i（单位为J/kg）之比。

式中 P_ths——压缩机按等熵压缩理论循环工作所需功率（kW）。

指示效率η_i是用来评价压缩机气缸或工作容积内部热力过程实现的完善程度。

（6）轴功率、轴效率和机械效率 由原动机传到压缩机主轴上的功率称为轴功率P_ed（单位为kW）。它的一部分，即指示功率P_i直接用于实现工作容积中的工作循环；另一部分，即摩擦功率P_m用于克服压缩机中各运动部件的摩擦阻力和驱动辅助设备（如润滑油泵）

P_ed=P_i+P_m （7-20）

轴效率η_e是等熵压缩理论功率与轴功率之比。用它可以评价主轴输入功率利用的完善程度，较多运用于开启式压缩机

机械效率η_m是指示功率和轴功率之比。用它可以评价压缩机摩擦损耗的大小程度

由式（7-19）、式（7-21）、式（7-22）可得

η_e=η_iη_m （7-23）

（7）电功率和电效率 输入电动机的功率就是压缩机所消耗的电功率P_el（单位为kW）。电效率是等熵压缩理论功率与电功率之比。它是用来评价电动机输入功率的完善程度

对于封闭式制冷压缩机，其电动机转子直接装在压缩机的主轴上，电效率较为适用。

η_el=η_iη_mη_mo （7-25）

式中 η_mo——电动机效率。

（8）制冷系数 为了最终衡量制冷压缩机的动力经济性，采用制冷系数COP。它是在一定工况下，压缩机的制冷量与所消耗功率之比。相对于开启式制冷压缩机，制冷系数为

相对于封闭式制冷压缩机，制冷系数为