制冷剂密度会影响压缩机容量 服务技术人员可以进行调整以优化性能

  • 2021-07-20 17:23:51
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压缩机的容量以每小时 Btu (Btuh) 或每分钟 Btu (Btu/min) 为单位测量。请记住,一吨制冷有 12,000 Btuh 或 200 Btu/min。活塞式往复式压缩机的容量受许多因素影响。

让我们看看进入压缩机气缸的制冷剂密度如何影响通过压缩机的制冷剂质量流量。

制冷剂流量

通过压缩机的制冷剂的质量流量取决于活塞排量和气体填充活塞排量体积的密度。随着质量流量的增加,系统容量也会增加。质量流量的单位是磅/分钟,而制冷剂蒸汽的密度是磅/立方英尺。

活塞排出的体积取决于活塞直径、压缩机的 RPM 和活塞冲程的长度。活塞位移通常以立方英尺每分钟 (cfm) 表示。该体积排量是曲轴每转一圈的固定体积。将填充这个固定体积的制冷剂分子的数量取决于进入活塞气缸的制冷剂气体的密度。

活塞一圈扫过的体积就是它的排量。事实上,通过压缩机的制冷剂质量流量是活塞位移和进入或填充气缸的制冷剂密度的乘积。质量流量的单位是磅/分钟。

维修技术人员确实可以控制进入压缩机的制冷剂密度。

密度和过热度

制冷剂蒸气的密度取决于其温度和压力。进入压缩机气缸的过热气体的温度越低,它的密度就越大。此外,这些过热气体的压力越高,它们的密度就越大。

制冷系统的压力可以决定有多少制冷剂流过系统。如果将制冷剂气体输送到压缩机气缸的吸入管路压力高,则制冷剂蒸气的密度会很高,制冷剂的质量流量也会很高。另一方面,如果吸入管路的压力低,制冷剂蒸汽的密度就会降低,制冷剂的流量就会降低。

每当固定体积(压缩机气缸)充满更高压力时,就会出现更多制冷剂气体分子,从而导致更高的制冷剂密度。通过压缩机的制冷剂质量流量是活塞位移和填充气缸的制冷剂密度的乘积。

压缩机过热度越高,进入压缩机的制冷剂气体就越热。这将导致较低的制冷剂密度和较低的通过压缩机的制冷剂质量流量。正是这种质量流量严重影响了压缩机的容量。

维修技术人员需要确保压缩机没有过多的蒸发器和压缩机过热。为确定压缩机过热度,技术人员应测量进入压缩机的吸入管路的温度和该点的吸入压力,并将其转换为饱和温度。两者之间的差异将是压缩机过热。

今天的许多系统都设计为在蒸发器和进入压缩机的过热度非常低。许多制造商使用 3 到 4°F 的蒸发器过热度来最大化蒸发器的盘管效率。通过恒温膨胀阀(TXV)调节蒸发器过热度,压缩机过热度也会发生变化。但是,在尝试此操作之前,请务必咨询压缩机制造商并找出理想的压缩机回气温度或特定压缩机应用所允许的最高回气温度。影响压缩机过热的其他因素包括:

吸入管路的长度和绝缘,

吸入管路所暴露的环境或周围温度,以及

液体/吸入管线热交换器。

实际压缩机容量

高压侧和低压侧系统压力都可以表示为称为压缩比的比率,即绝对排气压力除以绝对吸气压力

大多数维修技术人员意识到,他们的维修压力表在未连接到系统时读数为零,即使压力表上的压力约为 15 psi。这些仪表经过校准以在大气压下读数为零。因此,为了在零表压或更高压力下使用真实或“绝对”排放和吸入压力,技术人员必须将 14.696 psi — 或大约 15 psi — 添加到仪表读数中。

表示绝对压力时,psia 用于标记压力的大小,而 psig 表​​示表压时的压力大小。

8:1 的压缩比表示为 8:1,简单的说就是排气压力是吸气压力的 8 倍。

压缩率

现在我们知道了如何计算压缩比,让我们更深入地研究一下应用于冷却系统时的物理意义。

在往复式压缩机中,上止点的活塞与阀板之间必须有一定的间隙,否则两者会发生碰撞。这种有意设计的间隙容积(或间隙腔)在排放阀关闭后会捕获一定量的制冷剂蒸汽。尽管压缩机制造商正在减少阀板和活塞头之间的间隙量,但始终会保留一些间隙。

如果我们忽略气门重量和气门弹簧力,则间隙容积气体压力假定为排气压力。留在间隙容积中的蒸汽已被压缩到排放压力。一旦活塞开始向下冲程,在吸入阀打开并让新蒸汽进入气缸之前,相同间隙体积的蒸汽必须重新膨胀到刚好低于吸入压力。然而,活塞将已经完成其吸入冲程的一部分,并且在新的蒸汽进入之前,气缸已经充满了来自间隙容积的重新膨胀的间隙蒸汽。

这些重新膨胀的间隙容积蒸汽占据了宝贵的空间,而来自吸入管线的新吸入蒸汽无法占据这些空间。因此,来自吸入管线的吸入蒸汽将仅填充尚未填充再膨胀排气的气缸容积的一部分。因此,活塞气缸的总容积并没有完全用于吸入新的制冷剂气体,系统被称为具有容积效率。

容积效率表示为从 0% 到 100% 的百分比,具体取决于相关系统。容积效率定义为压缩机泵送的制冷剂气体的实际容积与压缩机活塞排出的容积之比。高容积效率意味着更多的活塞气缸容积被吸入管路中的新制冷剂填充,而不是重新膨胀的间隙容积气体。容积效率越高,活塞的每个下冲程将被引入气缸的新制冷剂的量越多,因此曲轴每转一圈将循环更多的制冷剂。系统将具有更好的容量和更高的效率。

另一方面,排放压力越低,排放气体重新膨胀至吸入压力的程度就越低。此外,吸入压力越高,排出气体的再膨胀越少,因为排出气体经历较少再膨胀至较高吸入压力并且吸入阀将更快打开。有多少活塞位移被新的制冷剂蒸汽填充取决于系统压力和阀门设计。

维修技术人员可以在一定程度上控制排放和吸入压力的高低。如果在不影响冷藏产品温度的情况下,可以保持较低的排放(冷凝)压力和尽可能高的吸入(蒸发)压力,则压缩比较低,容积效率较高。这将导致更高质量流量的制冷剂流过压缩机并增加系统的容量。

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