压缩机热力计算
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。
压缩机的热力计算
活塞式压缩机的热力性能参数主要是指 容积流量、排气压力、排气温度、功率 和效率。他们表征了压缩机的热力特性
压缩机的容积流量
m 3 / min
压缩机的容积流量，通常是指单位时间内， 压缩机最后一级排出的气体量换算到第一 级进口状态的压力和温度时的气体容积值。 习惯上用的单位为m3/min。 在计算容积流量时，要将气体中途分离掉 的水分、净化洗涤掉的气体（或加添的气 体）换算成进口状态的容积后加入（或减 去）。 水蒸气的压缩也是压缩机的能力。
• •
气缸余隙容积调节 • 连通一个或多个固定补助余隙容积：多用 于大型工艺用压缩机与空气压缩机 • 连通可变补助余隙容积：可用于大型工艺 用压缩机，调节范围100％～0％ • 部分行程连通补助余隙容积：用于大型压 缩机，调节范围100％～60％，调节装置较 复杂
活塞行程调节 • 改变行程：用于电磁压缩机、自由活塞压 缩机、汽车空调中斜盘压缩机，调节范围 100％～0％ 综合调节
压缩机的容积流量
压缩机的容积流量一般用流量计测量得到。当用 空气试验时，常将排出的有压力空气经流量计装 置直接泄入大气。这时压缩机的容积流量可按流 量计的计算公式直接求算，然后再加入析出的水 分等。具体测量及计算方法可参见国家标准 《GB/T 15487-1995 容积式压缩机流量测量方法》 对特定的压缩机，容积流量会随进气压力、进气 温度以及排气压力、冷却条件等因素改变。压缩 机铭牌上所标注的容积流量，是指在额定的进排 气条件以及冷却条件下测得的流量，称为公称容 积流量
• 联合使用：大型多级压缩机第一级用部分行程压开 进气阀，末级用补助余隙容积 • 联合使用：内燃机驱动时，100％～60％负荷由内 燃机改变转速，60％～0％由压开进气阀或截断进 气完成。 (试绘图各种调节方式的图，判断容积流量的连续性)
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。
压缩机的热力性能和计算
压缩机的热⼒性能和计算§2.2.1压缩机的热⼒性能和计算⼀、排⽓压⼒和进、排⽓系统（1）排⽓压⼒①压缩机的排⽓压⼒可变，压缩机铭牌上的排⽓压⼒是指额定值，压缩机可以在额定排⽓压⼒以内的任意压⼒下⼯作，如果条件允许，也可超过额定排⽓压⼒⼯作。
②压缩机的排⽓压⼒是由排⽓系统的压⼒（也称背压）所决定，⽽排⽓系统的压⼒⼜取决于进⼊排⽓系统的压⼒与系统输⾛的压⼒是否平衡，如图2-20所⽰。
③多级压缩机级间压⼒变化也服从上述规律。
⾸先是第⼀级开始建⽴背压，然后是其后的各级依次建⽴背压。
（2）进、排⽓系统如图所⽰。
①图a的进⽓系统有⽓体连续、稳定产⽣，进⽓压⼒近似恒定；排⽓压⼒也近似恒定，运⾏参数基本恒定。
②图b的进⽓系统有⽓体连续、稳定产⽣，进⽓压⼒近似恒定；排⽓系统为有限容积，排⽓压⼒由低到⾼逐渐增加，⼀旦达到额定值，压缩机停⽌⼯作。
③图c的进⽓系统为有限容积，进⽓压⼒逐渐降低；排⽓系统压⼒恒定，⼀旦低于某⼀值，压缩机停⽌⼯作。
④图d的进、排⽓系统均为有限容积，压缩机⼯作后，进⽓压⼒逐渐降低；排⽓系统压⼒不断升⾼，当进⽓系统低于某⼀值或排⽓系统⾼于某⼀值，压缩机停⽌⼯作。
⼆、排⽓温度和压缩终了温度（1）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，计算公式如下：压缩终了温度是⼯作腔内⽓体完成压缩机过程，开始排⽓时的温度，计算公式如下：排⽓温度要⽐压缩终了温度稍低⼀些。
（2）关于排⽓温度的限制①汽缸⽤润滑油时，排⽓温度过⾼会使润滑油黏度降低及润滑性能恶化；另外，空⽓压缩机中如果排⽓温度过⾼，会导致⽓体中含油增加，形成积炭现象，因此，⼀般空⽓压缩机的排⽓温度限制在160°C以内，移动式空⽓压缩机限制在180°C以内。
②氮、氨⽓压缩机考虑到润滑油的性能，排⽓温度⼀般限制在160°C以内。
③压缩氯⽓时，对湿氯⽓的排⽓温度限制在100°C，⼲氯⽓的排⽓温度限制在130°C。
压缩机频率功耗计算公式
压缩机频率功耗计算公式压缩机是工业生产中常用的设备，用于将气体或蒸汽压缩成高压气体。
在压缩机的运行过程中，功耗是一个重要的参数，它直接影响着设备的运行成本和能源消耗。
因此，了解压缩机功耗的计算公式对于优化设备运行、节约能源具有重要意义。
压缩机功耗的计算公式可以通过以下步骤进行推导：1. 首先，我们需要了解压缩机的工作原理。
压缩机在工作时需要消耗能量，这些能量主要用于压缩气体或蒸汽。
根据热力学原理，我们可以将压缩机的功耗分解为压缩功和传递功两部分。
2. 压缩功是指将气体或蒸汽从低压状态压缩到高压状态所需要的功率。
它可以通过以下公式进行计算：压缩功 = (P2 V2 P1 V1) / (η t)。
其中，P1和V1分别代表气体或蒸汽的初始压力和体积，P2和V2分别代表气体或蒸汽的最终压力和体积，η代表压缩机的等效效率，t代表压缩的时间。
3. 传递功是指将压缩好的气体或蒸汽传递到需要的地方所需要的功率。
它可以通过以下公式进行计算：传递功 = P2 V2 / (η t)。
其中，P2和V2分别代表气体或蒸汽的最终压力和体积，η代表传递效率，t代表传递的时间。
4. 综合考虑压缩功和传递功，压缩机的总功耗可以通过以下公式计算：总功耗 = 压缩功 + 传递功。
通过以上公式，我们可以清晰地了解压缩机功耗的计算原理。
在实际应用中，为了更准确地计算压缩机的功耗，我们还需要考虑一些其他因素，如压缩机的运行时间、温度、湿度等环境因素，以及气体或蒸汽的物性参数等。
除了理论计算外，压缩机功耗的实际测量也是非常重要的。
通过实际测量，我们可以验证理论计算的准确性，发现并解决设备运行中的问题，进一步优化设备的运行效率和节约能源。
在实际工程中，压缩机功耗的优化是一个复杂的问题，需要综合考虑设备的设计、运行和维护等多个方面。
通过合理的设备选择、优化的运行方式、定期的维护保养等措施，可以有效地降低压缩机的功耗，提高设备的运行效率，降低生产成本，实现节能减排的目标。
热力计算
压缩机热力计算一、设计要求型号：AYP33U6L气缸直径d：17.2mm活塞行程S：14.2mm转速：3600r/min二、理论循环压缩机为活塞式单机、单作用型式，制冷剂为R134a压缩机的运行工况如下：冷凝温度54.4℃蒸发温度7.2℃过冷温度46.1℃吸气温度35℃由此，压缩机工作的各状态点的参数如下：P2=PK=1469.5 KPaP1=P0=377.2KPat1=35℃t4=t5=t0=7.2℃t6=t7=tk=-54.4℃V1=0.0617 m3/kgt2=83.653℃h1=427.776KJ/kgh2=460.224KJ/kgh3=265.393KJ/kgh4=h3h5=401.48KJ/kgh6=424.45KJ/kgh7=278.56KJ/kg理论计算单位制冷量q0=h1-h4=162.383KJ/kg单位容积制冷量qv=q0/V1=2631.815KJ/m3单位压缩功W0=h2-h1=32.448理论压缩比ε=P2/P1=3.90理论制冷系数ε0=q0/W0=5.00三、结构参数根据Y系列压缩机设计方案，确定压缩机结构参数如下：型号：AYP33U6L气缸直径d：17.2mm活塞行程S：14.2mm转速：3600r/min四、热力计算1、行程容积Vh=（π/4）×d²×S=3.3× m32、理论排气量Vp=Vh×n/60=198× m3/h3、输气系数ηv=λv*λp*λtλl1）容积系数λv取：相对余隙容积c=0.01，多变膨胀指数 m=1.08=1-0.01（3.9^(1/1.08)-1)=0.975 2)压力系数λp取：吸气终了的相对压力损失Δpsi/ΔPs=0.076=0.923）温度系数λt，泄露系数λlλt*λl=（To+273）/（Tk+273）=0.856故ηv=λv*λp*λtλl=0.975×0.92×0.856=0.768实际排气量Vr=Vp×ηv=152× m3/s4、工质循环量M=Vr/V1=152/0.0617× =2.4635×10 kg/s5、制冷量Q0Q0=q0×Vr/V1=0.4KW=400W6、绝热功率NadNad=M×（h2-h1）=86.2W7、指示功率Ni取指示效率ηi=0.85Ni=Nad/ηi=86.2/0.85=101.4W8、轴功率Ne取机械功率ηm =0.85Ne=Ni/ηm=119.3W9、电机输入功率N取电机效率ηel=0.75N=Ne/ηel=119.3/0.75159.1W10、性能系数COP=Q0/N=2.51。
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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（6）实际制冷量
（7）等熵功率
（8）电效率
取指示功率 、机械功率 、电动机效率
则电效率
（9）电功率
（19）能效比EER
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D2=0.04364m，相对余隙容积c=1.2%，转速n=2980 r/min。
4
46.1
257.881
5
7.2
625．1
257.881
（1）单位质量制冷量
（2）单位理论功
（3）理论容积输气量
（4）容积效率
①容积系数
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
由于滚动转子式压缩机没有吸气阀，通常认为
③温度系数
由于压缩比为3.43， 取
④泄漏系数
（19）能效比EER
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：t4=-6.7
t3=48.9 ，t1=18.3 。
点1、2、3、4的部分参数
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：t1=4.4
T3=40.6 ，t4=-31.7 。
点1、2、3、4的部分参数见下表
点
t/
p/kPa
v/(m3/kg)
h/(kJ/kg)
比熵s/[kJ/(kg. )]
1
4.4
0.17043
415.244
2
485.614
3
40.6
1556.1
见表见下表。
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
（1）单位质量制冷量
（2）单位理论功
（3）理论容积输气量
（4）容积效率
①容积系数
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
式中:对于氨压缩机，一般 ，取 =0.04
③温度系数
根据蒸发温度和冷凝温度查表知
④泄漏系数
一般推荐 ，取 =0.975
故容积效率
由于转速为2980r/min， ，取 =0.87
⑤回流系数
由于其容积变化很小，所以其回流系数 =1
故容积效率
（8）电效率
根据制冷量和压力比的变化关系图查得
电效率
（9）电功率
（19）能效比EER
3. 全封闭涡旋式压缩机，低温工况。涡旋体节距P=18mm，涡旋体壁厚t=4mm，涡旋体高h=24mm，涡旋体圈数m=3.25，转速n=2880 r/min。
250.471
4
-31.7
152.1
250.471
（1）单位质量制冷量
（2）单位理论功
（3）理论容积输气量
吸气容积
则
（4）容积效率
由经验可知，涡旋式压缩机容积效率均在0.95以上，取
（5）实际质量输气量
（6）实际制冷量
（7）等熵功率
（8）电效率
取指示功率 、机械功率 、电动机效率
则电效率
（9）电功率
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：t3=54.4
t4=46.1 ，t1=18.3 。
点1、2、3、4的部分参数见下表
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