压缩机热力计算(苍松书屋)
压缩机热力性能的计算举例
研究新型热力性能参数的方法 和标准是当前研究的热点。
新型热力性能参数的应用将推 动压缩机的技术进步和产业升 级。
压缩机热力性能与其他性能的综合优化
压缩机的热力性能与其他性能之间存在相互影响， 需要进行综合优化。
通过多学科交叉的方法，研究压缩机的整体性能 优化是未来的发展方向。
综合优化将有助于提高压缩机的性能指标，满足 不同领域的需求。
压缩机热力性能的计算举例
目录
• 压缩机热力性能概述 • 压缩机热力性能计算方法 • 压缩机热力性能的实例计算 • 压缩机热力性能的优化建议 • 压缩机热力性能的未来发展趋势
01 压缩机热力性能概述
压缩机热力性能的定义
压缩机热力性能是指压缩机在工作过 程中，其内部气体的压力、温度、体 积等参数的变化情况，以及压缩机的 能量转换效率、热效率等性能指标。
压缩机的效率计算
效率计算公式
$eta = frac{3600 times text{理 论排气量}}{text{实际耗电量} times 3600}$
理论排气量
根据压缩机型号和设计参数计算得 出。
实际耗电量
通过测量压缩机的输入功率和运行 时间计算得出。
压缩机的功率消耗计算
功率消耗计算公式
$P = frac{text{实际耗电量}}{3600}$
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压缩机热力性能的参数
进气压力
指压缩机吸入的气体在吸入时 的压力。
效率
指压缩机在工作过程中，实际 输出的功率与理论最大输出功 率的比值。
排气压力
指压缩机排出的气体在排出时 的压力。
压缩比
指压缩机的排气压力与进气压 力的比值。
压缩机吸气热量计算公式
压缩机吸气热量计算公式在工业生产中，压缩机是一种非常重要的设备，它可以将气体压缩成高压气体，用于各种工艺过程中。
在压缩机的运行过程中，会产生大量的热量，这些热量需要得到合理的处理和利用。
因此，了解压缩机吸气热量的计算公式是非常重要的。
吸气热量是指在压缩机吸气过程中，气体由于外界压力对其做功而吸收的热量。
在实际工程中，吸气热量的计算是非常复杂的，需要考虑到很多因素，比如压缩机的类型、工作条件、气体的性质等等。
但是，一般情况下，我们可以利用一些简化的方法来计算压缩机吸气热量。
首先，我们需要了解一些基本的概念。
在理想气体状态方程中，气体的压力、体积和温度之间存在着一定的关系，即 PV=nRT，其中P为压力，V为体积，n为气体的摩尔数，R为气体常数，T为温度。
在压缩机吸气过程中，气体会从低压力、低温度的状态变为高压力、高温度的状态，这个过程中会产生热量。
一般情况下，我们可以利用以下的公式来计算压缩机吸气热量：Q = m Cp (T2 T1)。
其中，Q为吸气热量，单位为焦耳（J）或千焦（kJ）；m为气体的质量，单位为千克（kg）；Cp为气体的定压比热容，单位为焦耳/千克·开（J/kg·K）；T2为气体的入口温度，T1为气体的出口温度。
在这个公式中，气体的质量和定压比热容是气体的基本性质，可以通过气体的物性表来查找；入口温度和出口温度是压缩机吸气过程中的温度，可以通过传感器来测量得到。
通过这个公式，我们就可以比较准确地计算出压缩机吸气热量。
当然，上面的公式是一个比较理想化的情况，实际工程中还需要考虑到一些其他的因素。
比如，在压缩机吸气过程中，会有一定的压降和温度变化，这些都会对吸气热量的计算产生影响。
此外，气体的性质也会对吸气热量的计算产生影响，不同的气体具有不同的定压比热容，这也需要进行修正。
除了上面的简化方法之外，还有一些更为复杂的计算方法，比如利用热力学循环分析来计算吸气热量。
这些方法可以更加准确地计算出吸气热量，但是需要更多的气体性质参数和工艺参数，计算过程也更为繁琐。
压缩机的动力消耗和蒸发器的传热面积计算
Tmv'
28
排放蒸汽焓辅助 计算上限蒸汽焓
Hmv'
29
排放蒸汽焓辅助 计算下限温度
Tmv"
30
排放蒸汽焓辅助 计算下限蒸汽焓
Hmv"
31
32 系统热损失
QL
33
KJ/KG ºC KJ/KG ºC KJ/KG
KJ/H
二次蒸汽流量/ 34 压缩机压缩蒸汽 D
量
kg/H
35 二次蒸汽温度 T1 ºC
36 二次蒸汽焓
176.04 -46.04 6450.000 7149.78
70
71
过热蒸汽喷淋水 量
w5
kg/H
72
73 所需发热丝功率 P
KW
74
75 压缩机处理量 M
kg/H
76 物料沸点
t
ºC
77 物料沸点升高 Δt ºC
78 有效传热温差 Δ ºC
79 二次蒸汽温度 t1 ºC
80
二次蒸汽饱和蒸 汽压
p1
H1 KJ/KG
37
二次蒸汽焓辅助 计算上限温度
T1'
38
二次蒸汽焓辅助 计算上限蒸汽焓
H1'
39
二次蒸汽焓辅助 计算下限温度
T1"
40
二次蒸汽焓辅助 计算下限蒸汽焓
H1"
41
二次蒸汽冷凝液 液焓
hw1
二次蒸汽冷凝液
42 液焓辅助计算上 tw1'
限温度
二次蒸汽冷凝液
43 液焓辅助计算上 hw1'
限蒸汽焓
10 浓缩液温度
te ºC
11 浓缩液液体焓 he
压缩机物料及热量平衡计算
压缩机物料及热量平衡计算（原创版）目录一、压缩机物料及热量平衡计算的概念和重要性二、压缩机的热力性能和计算1.排气温度和压缩终了温度的定义和计算2.压缩过程中的热量变化三、压缩机物料平衡计算的方法1.基于物质守恒定律的计算方法2.基于能量守恒定律的计算方法四、压缩机热量平衡计算的方法1.基于热力学第一定律的计算方法2.基于热力学第二定律的计算方法五、压缩机物料及热量平衡计算的实际应用和意义正文一、压缩机物料及热量平衡计算的概念和重要性压缩机是工业生产中常见的一种设备，它通过提高气体的压力来实现气体的储存和运输。
在压缩机的工作过程中，气体的物质和能量都会发生改变，因此，对压缩机物料及热量平衡计算的研究具有重要的理论和实际意义。
二、压缩机的热力性能和计算1.排气温度和压缩终了温度的定义和计算压缩机级的排气温度是在该级工作腔排气法兰接管处测得的温度。
压缩终了温度是工作腔内气体完成压缩过程后的温度。
2.压缩过程中的热量变化在压缩过程中，气体的热量会发生变化。
为了研究这种变化，需要对压缩过程中的热量进行平衡计算。
三、压缩机物料平衡计算的方法1.基于物质守恒定律的计算方法物质守恒定律是指在一个封闭系统中，物质的总量保持不变。
因此，可以根据物质守恒定律来计算压缩机中的物料平衡。
2.基于能量守恒定律的计算方法能量守恒定律是指在一个封闭系统中，能量的总量保持不变。
因此，可以根据能量守恒定律来计算压缩机中的物料平衡。
四、压缩机热量平衡计算的方法1.基于热力学第一定律的计算方法热力学第一定律是指在一个封闭系统中，气体的内能变化等于系统对外做的功与从外界传入的热量之和。
因此，可以根据热力学第一定律来计算压缩机中的热量平衡。
2.基于热力学第二定律的计算方法热力学第二定律是指在一个封闭系统中，气体的内能变化等于系统对外做的功与从外界传入的热量之和，且系统的熵增加。
因此，可以根据热力学第二定律来计算压缩机中的热量平衡。
五、压缩机物料及热量平衡计算的实际应用和意义压缩机物料及热量平衡计算在实际应用中具有重要意义，它可以帮助我们了解压缩过程中的物料和热量变化，为优化压缩过程提供理论依据。
压缩机的热力计算热力性能参数
驱动机传给压缩机主轴的功率被称为轴功 率，它等于以下三部分所需功率之和： • 直接用于压缩气体的功率——压缩机的指 示功率Pi； • 克服压缩机运动件各摩擦部分所消耗的摩 擦功率Pf； • 驱动附属机构所需的功率Pa
压缩机的效率是表示压缩机工作的完善程度，是用
• 压缩机的第一级吸进的气体中，通常总含有
一定的水蒸气。气体中水蒸气的含量用相对
湿度来表示 p
s ps
• x ——气体的绝对湿度，即每1m3气体中所含水蒸 气的质量
• xo ——气体饱和绝对湿度，即在同一温度下，每 1m3气体中所含水蒸气的最大质量，当超过这个量时， 多余的水蒸气凝结成水。
• 标准容积流量也称供气量 指的是压缩机单位时间内排出 的气体容积量折算到标准状态的值，且不计入级间分离掉 的水份及抽气量。标准容积流量实际上表征了压缩机所排 出气体的物质数量（可以理解为表征的是压缩机排出气体 的质量）,N m3/min
标准状态有两种定义：
• ①化工计算中，标准状态指压力为 1.013*105Pa，温度为0℃。
多级压缩机第j级行程容积
压缩机热力性能的计算举例1.
qma qVa s 0
1 pdk Pts qma wts qVa p 1 pss00 1 ps 0
上式即是 Pts f t0 , 令Pts ps 0 pdk 0, 可求极值 .
独立变量可能的组合有：
1)t0 , tk , 2)t0 , t w , 3)t0 , ta ,
4)t a , t w , 5)t w , t k , 6)ta , tk
各部件的特性曲线
1) 压缩机的特性曲线
Q0 / W
2）冷凝器的特性曲线
tk 增
大
Q0 / W
ta
增 大
t0 /
压缩机的排气温度 Discharge temperature of compressor
压缩机排气温度过高的影响和危害: 1)影响性能: 降低容积效率、增加功耗 2)影响正常工作:工质、油、电器材料 的化学性质，抱轴烧瓦、烧电机等
pd 2
n 1 n
pdk pd 2 T2 T1 p p s1 s0
Q0 / W
tk ta
增 大
通过特性曲线可求得 压缩机运行平衡点及 系统性能参数
参变量
t0 / ℃
压缩机的工况
名义工况、 考核工况、 最大功率工况、 低吸气压力工况
表1 全封闭活塞式制冷压缩机名义工况 (单位：℃) 工况 高温 工况 低温 工况 冰箱 工况 制冷 剂 R22 R12、 R22、 R502 R12 冷凝 温度 54.4 30 蒸发 温度 7.2 -15 过冷 温度 46.1 25 吸气 温度 35 15 32.2 环境 温度 35± 3 35± 3 35± 3 GB9098 -1988 备注 GB1007 9-1988
螺杆压缩机热力学计算
红色为填写数据,浅蓝色为自动计算数据
参数 压缩介质
代号 数据输入 参数
Tp0
medi.
0.000
压缩机的吸气绝压,MPa 压缩机一级吸气温度, ℃
Ps 0.000 T 0.000
气体比热容,KJ/(kg.K) 润滑油比热容,KJ/(kg.K)
压缩机的排气绝压,MPa 被压缩气体等熵指数,k
编制:
CdnFMTCTTQQppFwaMoxd01td1ielr0
润滑油质量流量, kg/s 润滑油容积流量, L/min
备注:
代号 数据输入 备注
Cp1 0.000
Cp2 0.000
R
0.000
Ts 0.000 Td 0.000 ρ 0.000
qmg #DIV/0!
Pad #DIV/0! p0
qva #DIV/0!
可逆多变压缩过程计算 被压缩气体压缩过程指数,n 压缩机功率,kW 压缩机轴功率,kW
Pd 0.000 k 0.000
气体常数,Nm/(kg.K) 润滑油喷油温度, ℃
压缩机的实际容积流量,m3/min qv 0.000
压缩效率
ηad 0.000
等熵绝热过程计算
排气温度, ℃ 润滑油密度, kg/L 气体质量流量,kg/s
等熵绝热功率,kW 压缩机轴功率,kW
Pad #DIV/0! P #DIV/0!
此表适用于单级螺杆和活塞
n 0.000 Pad #DIV/0! P #DIV/0!
可逆等温压缩过程计算 压缩机功率, kW 压缩机轴功率,kW
Pad #DIV/0!
P
T #DIV/0! 0
T0
CdnFMTCTQTQppFwaMoxd1td01ielr0
螺杆压缩机热力学计算
润滑油质量流量, kg/s 润滑油容积流量, L/min
备注:
代号 数据输入 备注
Cp1 0.000
Cp2 0.000
R
0.000
Ts 0.000 Td 0.000 ρ 0.000
qmg #DIV/0!
Pad #DIV/0! p0
qva #DIV/0!
可逆多变压缩过程计算 被压缩气体压缩过程指数,n 压缩机功率,kW 压缩机轴功率,kW
Pd 0.000 k 0.000
气体常数,Nm/(kg.K) 润滑油喷油温度, ℃
压缩机的实际容积流量,m3/min qv 0.000
压缩效率
ηad 0.000
等熵绝热过程计算
排气温度, ℃ 润滑油密度, kg/L 气体质量流量,kg/s
等熵绝热功率,kW 压缩机轴功率,kW
Pad #DIV/0! P #DIV/0!
此表适用于单级螺杆和活塞
n 0.000 Pad #DIV/0! P #DIV/0!
可逆等温压缩过程计算 压缩机功率, kW 压缩机轴功率,kW
Pad #DIV/0!
P
T #DIV/0! 0
T0
CdnFMTCTQTQppFwaMoxd1td01ielr0
CdnFMTCTTQQppFwaMoxd01td1ielr0
红色为填写数据浅蓝色为自动计算数据参数代号数据输入medipstpdkqv000000000000000000000000参数代号数据输入备注压缩介质压缩机的吸气绝压mpa压缩机一级吸气温度压缩机的排气绝压mpa被压缩气体等熵指数k压缩机的实际容积流量m3min压缩效率气体比热容kjkgk润滑油比热容kjkgk气体常数nmkgk润滑油喷油温度排气温度润滑油密度kgl气体质量流量kgscp1cp2rtstdqmgpadqva000000000000000000000000div0
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对以下三种压缩机作热力计算，制冷剂R22.。
1.半封闭活塞式压缩机，中温工况。
气缸数i=2，气缸直径D =60mm ，活塞行程S =50mm ，相对余隙容积
c =2.5%，转速n =1440r/min 。
解：循环的p-h 图如图所示， 图上标注了各状态点。
查表可知：t 4=-6.7 t 3=48.9，t 1=18.3。
见表见下表。
（1）单位质量制冷量
kg kJ kg k h h m /556.158/J )727.261283.420(q 410=-=-=
（2）单位理论功
kg kJ kg kJ h h /726.44/)283.420009.465(12ts =-=-=ω
（3）理论容积输气量
/h m 427.24/h m 06.005.01440212.4712.47q 3322V =⨯⨯⨯⨯==inSD t （4）容积效率 ①容积系数V λ
8873.0]1)6
.3978.1893[(0375.01]1)([c -1125
.11
10k V =--=-=m p p λ
点 t/ p/kPa v/(m3/kg) h/(kJ/kg) 比熵s/[kJ/(kg.)] 1 18.3 397.6 0.065876 420.283 1.8245 2 1893.8 465.009 1.8245 3 48.9 1893.8 261.727 4
-6.7
397.6
261.727
式中：c 的经验取值约在1.5%-6%，取平均值c=0.0375；
m 的在氨压缩机的范围是1.10-1.15，取平均值1.125； ②压力系数p λ
96.004.01-10
s 1
s V =-=∆=p p λ 式中:对于氨压缩机，一般，取=0.04
③温度系数T λ
根据蒸发温度和冷凝温度查表知79.0T =λ ④泄漏系数1λ
一般推荐99.0-97.01=λ，取1λ=0.975
故容积效率V η
6561.0975.079.096.08873.01V =⨯⨯⨯==λλλληT p V （5）实际质量输气量m a q h kg h kg q Vt V ma /2837.243/065876
.0427
.246561.0q 1=⨯==
νη （6）实际制冷量0Φ W q m k 7076.103600
446
.1582837.2433600q 0ma 0=⨯==Φ （7）等熵功率
kW kW q ts ma ts 5177.33600
726
.446629.2823600P =⨯==ω （8）电效率el η
取指示功率
、机械功率92.0m =η、电动机效率84.0mo =η
则电效率 66.084.092.086.0el =⨯⨯==mo m i ηηηη
（9）电功率el P
kW kW P l
ts
l 3298.566
.05177
.3P e e ==
=
η （19）能效比EER
W W W W l /009.2/3298
.57076
.10P EER e 0==Φ=
2. 滚动转子式压缩机，高温工
况。
气缸直径D =0.054m ，气缸高度L =0.0293m ，转子直径D 2=0.04364m ，相对余隙容积c =1.2%，转速n =2980 r/min 。
解：解：循环的p-h 图如图所示，
图上标注了各状态点。
查表可知：t 3=54.4
t 4=46.1
，t 1=18.3。
点1、2、3、4的部分参数见下表
（1）单位质量制冷量
kg kJ kg k h h m /335.158/J )881.257-216.416(q 410==-=
（2）单位理论功
kg kJ kg kJ h h /801.32/)216.416-017.449(12ts ==-=ω
（3）理论容积输气量
点 t/ p/kPa v/(m3/kg) h/(kJ/kg) 比熵s/[kJ/(kg.)] 1 18.3 0.040042 416.216 2 449.017 3 54.4 2145.6 4 46.1 257.881 5
7.2
625．1
257.881
/h
m 1621.4m/h 0293.002182.0-027.0π298060)R π60q 32222V =⨯⨯⨯⨯=-=）（（L r n t
（4）容积效率 ①容积系数V λ
9761.0]1)1.6256.2145[(012.01]1)([c -1125
.11
10k V =--=-=κλp p
式中： m 的在氨压缩机的范围是1.10-1.15，取平均值1.125； ②压力系数p
λ
由于滚动转子式压缩机没有吸气阀，通常认为1p =λ ③温度系数T λ
由于压缩比为3.43，82.0-95.0T =λ 取885.0T =λ ④泄漏系数1λ
由于转速为2980 r/min ，92.0-82.01=λ，取1λ=0.87
⑤回流系数h λ
由于其容积变化很小，所以其回流系数h λ=1 故容积效率V η
7515.0187.0885.019761.0h 1V =⨯⨯⨯⨯==λλλλληT p V （5）实际质量输气量m a q h kg h kg q Vt V ma /3829.77/040042
.01621.47515.0q 1=⨯==
νη （6）实际制冷量0Φ W q m k 403.33600
335
.1583829.773600q 0ma 0=⨯==Φ （7）等熵功率。