来源：中国压缩机网

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*、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[1]。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[2]，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。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[2]。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。

    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[2]。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。

    （4）

    根据计算结果，拟合成以下关联式：

    η＝-0.14585+0.60256（Pc/Pe）-0.14352（Pc/Pe）2+0.01028（Pc/Pe）3(5)

    关联式的线性相关度为88.125％，均方差为1.47×10-2。

2.工作温度的变化对单螺杆式压缩机性能的影响

    地源热泵系统的显著特征就是用地下埋管换热器回收土壤热源。该换热器的传热受到地区气候、土壤等因素的影响。不同地区的土壤环境条件，就会产生不同的埋管传热效果。而这一传热过程的强弱必然使埋地换热器的进出口水温发生变化，变化的水温又将导致热泵系统的冷凝器或蒸发器的工作温度发生变化，从而影响整个热泵系统的工作性能[3]。本科研工程采用的地源热泵机组中的单螺杆式压缩机，其转速、理论输气量是不变的，但是由于季节的变化，引起负荷的改变，其工作温度也在发生变化。工作温度变化时，单位质量制冷量qe、理论压缩功wt、循环制冷剂流量Gr都要发生改变，从而使制冷量Q0和消耗的功率发生改变，因为制冷量为：

    Qe＝qeλ(Vh/3600)/νs(6)

    式中Qe——蒸发器吸热量，kW

    qe——单位质量制冷量，kJ/kg

    Vn——理论排量，m3/h

    νs——吸气状态的比容，m3/kg；

    消耗的有效功率为：

    Wt=wλ(Vh/3600)/（νsη）(7)

    由上述可见，同一台热泵压缩机制冷量Qe、有效功率Wt分别与输气系数λ及单位容积制冷量qe，压缩机的总效率η，及单位容积压缩功w等数值有关。

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