压缩机制冷量的3种计算方法与应用

（二）制冷功率
制冷功率表示压缩机单位时间内消耗的有效功，反映了压缩机的耗能水平。其单位也为瓦（ W ）或千瓦（ kW ）。在实际压缩过程中，由于存在热力损失、泄漏损失和机械损失等，压缩机轴输入功率要大于有效功率。因此，压缩机的制冷功率可表示为轴功率与等熵效率的乘积。  

（三）二者关系
制冷量和制冷功率都用于衡量压缩机的制冷能力，但侧重点有所不同。制冷量强调的是压缩机对外输出冷量的能力，而制冷功率强调的是压缩机本身消耗功的大小。在理想条件下，压缩机做功全部用于提升制冷剂的焓值，因此制冷量应等于制冷功率。但在实际压缩过程中，由于存在不可逆损失，制冷量要小于制冷功率。两者的比值称为压缩机的制冷系数（ COP ），其值越大表明压缩机性能越好。

结合 p-h 图和压缩机性能参数，可得到以下计算步骤：
1 ）在 p-h 图上确定压缩机吸气点 1 和排气点 2 的状态参数，过点 1 做等焓线到高压侧，交于凝结线的点 3 ，过点 3 做等压线到饱和液相线的点 4 ，则 1-4-3-2 为压缩机的实际循环过程。
2 ）根据状态方程或 p-h 图查询，得到点 1 和点 4 的比焓值 h1 和 h4 。两者之差即为单位质量制冷剂的比制冷量。
3 ）根据压缩机排气量和转速，查询压缩机制冷剂流量特性曲线，得到质量流量 qm 。
4 ）将比制冷量和质量流量代入式（ 1 ），计算得到压缩机制冷量 Q0 。

需要说明的是，在实际计算中还要考虑压缩机容积效率、传热损失、过热度等因素的影响，对计算结果进行修正。 p-h 图作为一种热力学辅助工具，计算结果的准确性很大程度上取决于状态参数的精确测量。  

（二）多项式拟合法
多项式拟合法是以大量实验数据为基础，采用数学拟合的方法建立压缩机制冷量与工况参数之间的函数关系式。该方法能够考虑更多影响因素，计算精度相对较高。对于已有的机型，可直接利用生产厂家提供的多项式系数，快速计算压缩机在任意工况下的制冷量。  

目前，国内外通用的制冷量拟合公式有 ARI540 、 IIR 、日标等。 以 ARI540 为例，其形式为：
Q0=a0+a1tc+a2te+a3tc2+a4tcte+a5te2+a6tc3+a7tc2te+a8tcte2+a9te3  （ 2 ）
式中， tc 和 te 分别为冷凝温度和蒸发温度， a0~a9 为拟合系数。该公式适用于单级压缩螺杆式、活塞式制冷压缩机。  

采用多项式拟合法计算制冷量的步骤如下：
1 ）根据压缩机型号，查找相应的制冷量拟合公式及系数。
2 ）测量或查询压缩机的冷凝温度 tc 和蒸发温度 te 。
3 ）将 tc 和 te 代入拟合公式，计算得到压缩机在当前工况下的制冷量 Q0 。  

多项式拟合法的优点是形式简洁、计算方便，但其系数的普适性有限，对于新型压缩机可能存在较大误差，需进行修正。此外，该方法也无法考虑压缩机磨损老化、制冷剂泄漏等随机因素的影响。

（三）模拟计算法
模拟计算法是利用计算机对压缩机的压缩过程进行数值模拟，从而预测其制冷量的方法。该方法以压缩机的物理模型和数学模型为基础，采用 CFD 、有限元等数值计算方法，对压缩机的流场、温度场等进行求解，进而得出制冷量。模拟计算法能够详细分析压缩机内部的热力学过程，揭示局部热损失、泄漏损失的分布规律，具有较高的理论研究价值。  

目前，常用的压缩机模拟软件有 ACMODEL 、 CPSIM 、 PUMPLINK 等。以 ACMODEL 为例，其基本计算步骤如下：
1 ）根据压缩机的型号和结构参数，在前处理模块中构建压缩机的几何模型，并划分网格。
2 ）选择相应的压缩机类型和制冷剂，输入吸排气压力、温度等边界条件和初始条件。
3 ）设置求解器类型和控制参数，启动计算。模拟软件将自动迭代计算，直至收敛。
4 ）在后处理模块中提取并显示计算结果，包括压力分布、温度分布、速度分布、制冷量等。  

模拟计算法的优点是可视化程度高，能够深入分析压缩机内部流动和传热的复杂机理，有助于优化压缩机设计。但其计算周期长、成本高，一般不用于压缩机的日常选型计算，而更多用于新产品的研发阶段。