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    半封閉活塞式制冷壓縮機(jī)電效率的比較

      摘要:本文對采用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

      

      在各種類型制冷壓縮機(jī)中,活塞式壓縮機(jī)是問世z*早、至今還廣為應(yīng)用的一種機(jī)型,這無疑是因?yàn)樗哂幸幌盗衅渌愋蛪嚎s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)行時更為明顯;

      3、對材料要求低,多用普通鋼鐵材料,加工比較容易,造價比較低廉;

      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)既保持了開啟式壓縮機(jī)易于拆卸、修理的優(yōu)點(diǎn),同時又取消了軸封裝置,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)冷卻電動機(jī)時,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、冷藏運(yùn)輸、冷凍加工、陳列柜和廚房冰箱等場合。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)

      

      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,無需噴液冷卻僅靠風(fēng)冷,噪音低,振動少,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

      它是用以評定電動機(jī)輸入功率利用的完善程度。

      對于封閉式制冷壓縮機(jī),其電動機(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)和測試工況,經(jīng)過計(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電效率,并對二者進(jìn)行對比。圖中t0為蒸發(fā)溫度,tk為冷凝溫度,對比的壓縮機(jī),SANYO有三種,型號分別為:C-L15M8H ,C-L28M8G和C-L55M8E;而BITZER也有三種,型號分別為2HC-1.2,2EL-2.2和2N-5.2,二者對應(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,同一廠家,電效率隨蒸發(fā)溫度的變化關(guān)系。由圖可知,同一生產(chǎn)廠家,同一壓縮機(jī)在不同冷凝溫度時,電效率隨蒸發(fā)溫度變化并不相同;而同一生產(chǎn)廠家,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,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,似乎對電效率影響不大。

    半封閉活塞式制冷壓縮機(jī)電效率的比較

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

    半封閉活塞式制冷壓縮機(jī)電效率的比較

      圖9至圖14為SANYO和BITZER半封閉壓縮機(jī)在不同冷量時不同廠家,電效率隨蒸發(fā)溫度變化時的對比。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BITZER壓縮機(jī)隨蒸發(fā)溫度,電效率值變化平坦。

    半封閉活塞式制冷壓縮機(jī)電效率的比較
    半封閉活塞式制冷壓縮機(jī)電效率的比較

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

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

      r=lxy√lxxlyy其中

    半封閉活塞式制冷壓縮機(jī)電效率的比較

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

      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,使用也越來越多。本文對目前比較常用的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性相關(guān)系數(shù)較低。

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