壓縮機(jī)的效率(The Efficiency of Compressor)
壓縮機(jī)主要的作用即是壓縮氣體
如圖的所示為往復(fù)式壓縮機(jī)的基本構(gòu)造圖,當(dāng)活塞B下行時(shí),排氣閥D關(guān)閉,吸氣閥C開啟,蒸發(fā)器中的低溫度氣體則自吸氣閥進(jìn)入汽缸,如活塞進(jìn)行至汽缸*端時(shí),低壓低溫氣體即充滿于整個(gè)汽缸內(nèi);當(dāng)活塞由汽缸最底端開始上行時(shí),氣缸中的低壓低溫氣體即開始被壓縮,吸氣閥因壓縮而關(guān)閉,故氣缸中的氣體則因活塞上行而體積逐漸減少,因體積的減少而壓力、溫度逐漸增高,當(dāng)壓縮的氣體壓力大于排氣閥的壓力時(shí),排氣閥即開啟,壓縮的高溫高壓氣體即由排氣閥排除經(jīng)高壓氣管而注入冷凝器中,當(dāng)活塞行至最高點(diǎn)時(shí)(活塞行程的最高點(diǎn),慣稱為死點(diǎn)),氣體均被排出,而活塞又開始下行,如此繼續(xù)不斷地上下運(yùn)行,蒸發(fā)器中蒸發(fā)的低溫低壓氣體則不斷地被壓縮機(jī)吸入而壓縮為高壓高溫的氣體,排至冷凝中,推動(dòng)完成冷凍系統(tǒng)的循環(huán)。
因此,壓縮機(jī)的效率即壓縮機(jī)壓縮出的氣體與汽缸實(shí)際體積之比,因完全討論氣體與氣缸體積的關(guān)系,故壓縮機(jī)的效率又稱為容積效率(Volumetric Efficiency).在理論上講,容積效率為100%,即活塞上行時(shí),將汽缸中全部的氣體均壓出;但實(shí)際上活塞上行至最高點(diǎn)時(shí),并非汽缸的頂點(diǎn),活塞與汽缸蓋之間,必須保留一個(gè)安全的空間,以免彼此的撞擊,此安全的空間稱為壓縮機(jī)的氣隙(Clearance)。氣隙、吸排氣閥及活塞與汽缸間的泄漏……等,均影響容積效率。故實(shí)際上壓縮機(jī)的容積效率為:實(shí)際吸入氣體的體積,與活塞所行徑的實(shí)際體積的百分比。
活塞在汽缸中由*點(diǎn)行至最高點(diǎn)的行程,稱為活塞移位(Displacement),故在下圖中,如以V表示汽缸的體積,Vc表示氣隙體積,V1表示實(shí)際吸入體積,Vp表示活塞位移,則
影響容積效率的最大因素為氣隙體積Vc,因?yàn)樵趯?shí)際壓縮過程中,為避免活塞與汽缸蓋撞擊,產(chǎn)生震動(dòng)、噪音及損壞,汽缸頂端必留有適當(dāng)?shù)拈g隙,如在下圖a及b中所示。高壓蒸汽在壓縮后,氣隙Vc所殘留的高壓氣體P2,于圖b中示,當(dāng)活塞開始作吸氣過程時(shí),留于氣隙內(nèi)的高壓蒸氣Vc,隨活塞的下降而膨脹至V2,壓力亦隨之降至P1與吸氣壓力P1相等時(shí),吸入氣管內(nèi)的低壓蒸氣才開始被吸入汽缸內(nèi),此時(shí)活塞所再能移動(dòng)的容積,亦即實(shí)際吸入汽缸的氣體容積,僅為V1=V-V2,由氣隙內(nèi)高壓蒸氣所膨脹的容積為V-V2。
根據(jù)波義耳定律知,如溫度不變的情況,氣體壓力與體積成反比。即
PV=constant
但如壓縮過程,溫度隨壓縮而變,則波義耳定律為:
PVn=constant
上式n為體積隨溫度變化的膨脹指數(shù),當(dāng)絕熱膨脹過程時(shí),n=K,當(dāng)變熵膨脹過程時(shí),K>n>1;K為比熱率(The Ratio of Specific Heat),等于氣體定壓比熱與定容比熱之比。即K=Cp/Cv,Cp為定壓比熱,Cv為定容比熱。
故當(dāng)活塞開始下移時(shí),氣隙中的高壓氣體(P2)先膨脹至吸入管內(nèi)的蒸發(fā)壓力P1,膨脹變化如下:
P2Vcn=P1V2n
故容積效率
影響容積效率的因素主要有下列四點(diǎn):
1、氣隙:氣隙愈大,容積效率愈低,故氣隙在安全范圍內(nèi)愈小愈好。
2、吸氣壓力不變時(shí),排氣壓力愈高,效率愈低;但排氣壓力不變時(shí),吸氣壓力愈低,剛效率變愈低。
3、吸排氣閥及活塞與汽缸間之泄漏愈小愈好。
4、過熱的影響:汽缸內(nèi)部的過熱,對(duì)吸入氣體量影響很大,汽缸內(nèi)壁愈熱,吸入氣體愈少,效率愈低。
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