单螺杆压缩机循环性能研究
摘要：单螺杆压缩机是近十几年发展起来的新型容积式压缩机。它具有重量轻、体积小、结构简单、运转可靠、振动噪声小、维护简便等优点，在日本被誉为新时代的压缩机。单螺杆压缩机主要用于冷冻机组、空调机和热泵。以往地源热泵机组大都采用往复压缩式，随着压缩机技术的发展，近几年来，单螺杆式压缩机在热泵系统中尤其在大型系统中得到了较多的推广和应用。与往复活塞式压缩机相比，在同样的工况条件下，它可获得较高的输气系数。压缩机性能，尤其是输气系数和总效率是热泵和空调系统循环分析和运行动态特性分析的基础数据。鉴于单螺杆式压缩机性能的定量分析和研究少有文献报道，本文结合天津市一地下耦合地源热泵实际示范工程，对所采用地源热泵机组中的单螺杆式压缩机产品样本数据分析的基础上，具体拟合出了单螺杆式压缩机运行的输气系数和绝热效率与压缩比之间的关系式，并分析了工作温度的变化对压缩机循环性能的影响。
1. 输气系数和总效率
所研究的热泵机组采用的是MS-14M半封闭单螺杆式压缩机，压缩机的理论排量为158.24m3/h, ARI额定工况下的制冷量为159.3KW，制冷剂为R22，压缩机电机输入功率为35.84KW，电机转速为2880rpm。
1.1 输气系数
压缩机输气系数（亦称容积效率）是指制冷压缩机的实际输气量与理论输气量之比，即。根据产品样本提供的冷凝温度分别为35℃、40℃、45℃、50℃、55℃，蒸发温度在-15℃～10℃范围内的制冷量，利用作者自己编制的制冷剂物性参数计算程序和公式(1)分别计算出相应的输气系数，计算结果见图1。
λ＝（Qeνs）/((Vn/3600)qe)(1)
式中Qe——蒸发器吸热量，kW
Vn——理论排量，m3/h
νs——吸气状态的比容，m3/kg
拟合出关联Pc/Pe的输气系数表达式（2）,关联式的线性相关度为93.6%，均方差为2.1×10-2。
λ＝1.06165-0.02411（Pc/Pe）-0.00383（Pc/Pe）2 (2)
由图1可见，压缩机工作时其压力比Pc/Pe不能太高，即冷凝压力Pc（也就是冷凝温度tc）不宜太高，蒸发压力Pe（也就是蒸发温度te）不宜太低，否则，输气系数λ就会降低。对于单螺杆式压缩机输气系数在压缩比为3时可达0.95。图2给出了单螺杆式压缩机与活塞式压缩机的对比曲线，其中活塞式压缩机输气系数按(3)式计算。可以看出，在常用的热泵运行工况范围内，单螺杆式压缩机的输气系数都要高于活塞式压缩机。
(3)
1.2 绝热效率
绝热效率是指压缩机的理论耗功与实际耗功之比。同样由样本提供的数据根据制冷剂物性参数计算程序和公式(4)分别计算出相应的压缩机效率，计算结果见图3。
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