半封閉活塞式制冷壓縮機(jī)電效率的比較

　　摘要：本文對(duì)采用R22用于中、低溫的SANYO和BITZER半封閉活塞式制冷壓縮機(jī)的電效率進(jìn)行了分析和對(duì)比，為采用R22用于中、低溫的半封閉活塞式制冷壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)、校核和計(jì)算提供了依據(jù)。

　　一、前言

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　　在各種類(lèi)型制冷壓縮機(jī)中，活塞式壓縮機(jī)是問(wèn)世z*早、至今還廣為應(yīng)用的一種機(jī)型，這無(wú)疑是因?yàn)樗哂幸幌盗衅渌?lèi)型壓縮機(jī)所不及的優(yōu)點(diǎn)：

　　1、能適應(yīng)較廣闊的壓力范圍和制冷量要求;

　　2、熱效率較高，單位耗電量較少，特別是氣閥的存在使偏離設(shè)計(jì)工況運(yùn)行時(shí)更為明顯;

　　3、對(duì)材料要求低，多用普通鋼鐵材料，加工比較容易，造價(jià)比較低廉;

　　4、技術(shù)上較為成熟，生產(chǎn)使用上積累了豐富的經(jīng)驗(yàn);

　　5、裝置系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單;

　　活塞式壓縮機(jī)的上述優(yōu)點(diǎn)使它在各種制冷空調(diào)裝置，特別在中、小冷量范圍內(nèi)，成為制冷機(jī)中應(yīng)用z*廣、生產(chǎn)批量z*大的一種機(jī)型。

　　而半封閉式壓縮機(jī)既保持了開(kāi)啟式壓縮機(jī)易于拆卸、修理的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又取消了軸封裝置，改善了密封情況，機(jī)組更加結(jié)構(gòu)緊湊，噪聲低，當(dāng)用吸入的低溫工質(zhì)冷卻電動(dòng)機(jī)時(shí)，有利于機(jī)器的小型輕量化。

　　目前采用R22用于中、低溫的半封閉活塞式制冷壓縮機(jī)廣泛應(yīng)用于冷庫(kù)、冷藏運(yùn)輸、冷凍加工、陳列柜和廚房冰箱等場(chǎng)合。但有關(guān)半封閉活塞式制冷壓縮機(jī)的研究還比較少，尤其對(duì)電效率方面的研究和分析就更少，本文在這方面進(jìn)行了一些工作。

　　二、壓縮機(jī)特點(diǎn)

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　　SANYO半封閉活塞式制冷壓縮機(jī)所用工質(zhì)為R22，蒸發(fā)溫度范圍-40℃～-5℃，冷凝溫度30℃～54.4℃，排氣溫度130℃以下，吸氣溫度18℃以下，采用空氣冷卻電機(jī)殼外壁。SANYO半封閉壓縮機(jī)體積效率高，冷卻性能優(yōu)異，無(wú)需噴液冷卻僅靠風(fēng)冷，噪音低，振動(dòng)少，加工技術(shù)高，可靠性好。

　　BITZER半封閉活塞式制冷壓縮機(jī)采用R22、R134a、R404a、R507為工質(zhì)，可用于空調(diào)、中溫和低溫冷卻，蒸發(fā)溫度范圍-50℃～15℃，采用風(fēng)機(jī)附加冷卻(低溫時(shí)噴液冷卻)。BITZER半封閉活塞式制冷壓縮機(jī)采用高質(zhì)量材料和零件，結(jié)構(gòu)可靠耐用，加大鐵芯電機(jī)，制冷量大，制冷系數(shù)高，運(yùn)行范圍廣。

　　三、電效率對(duì)比

　　電效率ηel是等熵理論功率Pts與電功率Pel之比，即：

　　ηel=Pts/Pel

　　它是用以評(píng)定電動(dòng)機(jī)輸入功率利用的完善程度。

　　對(duì)于封閉式制冷壓縮機(jī)，其電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子直接裝在壓縮機(jī)的主軸上，所以其電效率為：

　　ηel=ηiηmηmo

　　式中：ηmo-電動(dòng)機(jī)效率

　　ηm-機(jī)械效率

　　ηi-壓縮機(jī)指示效率

　　本文根據(jù)已有的壓縮機(jī)制冷量、輸入功率、結(jié)構(gòu)參數(shù)和測(cè)試工況，經(jīng)過(guò)計(jì)算求出SANYO和BITZER半封閉活塞式制冷壓縮機(jī)在不同溫度和不同冷量時(shí)電效率，并對(duì)二者進(jìn)行對(duì)比。圖中t0為蒸發(fā)溫度，tk為冷凝溫度，對(duì)比的壓縮機(jī)，SANYO有三種，型號(hào)分別為：C-L15M8H ，C-L28M8G和C-L55M8E;而B(niǎo)ITZER也有三種，型號(hào)分別為2HC-1.2，2EL-2.2和2N-5.2，二者對(duì)應(yīng)壓縮機(jī)冷量比較接近。

　　如圖1至圖4為SANYO和BITZER半封閉壓縮機(jī)在不同冷量時(shí)，同一廠(chǎng)家，電效率隨蒸發(fā)溫度的變化關(guān)系。由圖可知，同一生產(chǎn)廠(chǎng)家，同一壓縮機(jī)在不同冷凝溫度時(shí)，電效率隨蒸發(fā)溫度變化并不相同;而同一生產(chǎn)廠(chǎng)家，在相同冷凝溫度下，不同冷量壓縮機(jī)，電效率隨蒸發(fā)溫度變化相差較大。從圖1至圖4可知，絕大多數(shù)壓縮機(jī)，在t0≥-20℃以后，電效率隨蒸發(fā)溫度變化較小，即基本趨向穩(wěn)定值;而在t0<-20℃時(shí)，隨蒸發(fā)溫度下降，電效率下降，但各壓縮機(jī)變化大小不同。從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)看，并非壓縮機(jī)制冷量大，其電效率就高;而冷凝溫度變化，似乎對(duì)電效率影響不大。

　　圖5至圖8為SANYO和BITZER半封閉壓縮機(jī)在不同冷凝溫度時(shí)電效率隨壓力比變化關(guān)系。由圖可知，各曲線(xiàn)變化較大，SANYO壓縮機(jī)隨壓力比減小，電效率增加，而ITZER壓縮機(jī)壓比小于8時(shí)，隨壓比減小，電效率增加，而大于8時(shí)，電效率變化很小。

　　圖9至圖14為SANYO和BITZER半封閉壓縮機(jī)在不同冷量時(shí)不同廠(chǎng)家，電效率隨蒸發(fā)溫度變化時(shí)的對(duì)比。由圖可知，從整體看，BITZER壓縮機(jī)比SANYO壓縮機(jī)的電效率值大，尤其低溫下，差值更大，即SANYO壓縮機(jī)隨蒸發(fā)溫度，在低溫下電效率值變化較大，而B(niǎo)ITZER壓縮機(jī)隨蒸發(fā)溫度，電效率值變化平坦。

　　為了考核電效率ηel隨壓力比變化線(xiàn)性關(guān)系，本文還取lgηel值，看取對(duì)數(shù)后的壓比與lgηel之間

　　的相關(guān)系數(shù)(相關(guān)系數(shù)r是判斷被測(cè)函數(shù)是否線(xiàn)性相關(guān)的參數(shù)，

　　r=lxy√lxxlyy其中

　　0≤r≤1，r為0表示x、y無(wú)線(xiàn)性相關(guān)的關(guān)系，r越接近1則X、Y之間的線(xiàn)性關(guān)系越好)，從計(jì)算可知各擬合直線(xiàn)的線(xiàn)性相關(guān)系數(shù)(見(jiàn)圖15和圖16)，顯然，采用直線(xiàn)z*小二乘擬合時(shí)誤差較大。

　　四、結(jié)論

　　目前中溫和低溫下使用R22的半封閉壓縮機(jī)容量范圍已很廣，應(yīng)用范圍已十分廣泛，使用也越來(lái)越多。本文對(duì)目前比較常用的SANYO和BITZER半封閉活塞式制冷壓縮機(jī)在不同溫度和不同冷量下的特點(diǎn)和電效率進(jìn)行了分析和對(duì)比，為采用R22用于中溫和低溫的半封閉活塞式制冷壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)、校核和計(jì)算提供了依據(jù)。由對(duì)比可知，不同壓縮機(jī)的電效率相差較大，BITZER壓縮機(jī)的電效率比SANYO壓縮機(jī)電效率稍高。另外，電效率隨壓比變化的線(xiàn)性相關(guān)系數(shù)較低。