已知压缩机的输出气流流量和压力，如何计算空气压缩机的效率

压缩机消耗的功率; 一部分是直接用于压缩气体的，为指示功率，另一部分用于克服机械摩擦，为摩擦功率。两

者之和称轴功率。

对于全封闭式涡旋压缩机，因其轴功率难于测量，常常在计算压缩机的能效比或COP值时，用的是电机输入功

率，而把电机损失作为常数处理，而且把压缩机指示功率分为压缩内功和各种内部损失两部分。内部损失则包括气

体泄漏损失、加热损失、吸排气压力损失、流体阻力损失等。压缩机效率通常以能效比或COP值来衡量。

若实际吸气容积为VS(m3/min)，折算到吸气状态的实际排气量为:

V=n(Vs-vsmo)(1)

式中:n--转速rev/min;vs--吸气比容(单位质量物质所占容积，m3/kg);mo--每分钟泄漏量kg/min。

假设ηv(容积效率)为0.9∽0.98。

估算:

V=ηv·vs·n(2)

∴ 实际制冷量Q=( V·qv·n)/(6.02×107)

=(ηv·vs·n2·qv)/ (6.02×107)(3)

qo-单位制冷量

当制冷或空调工质、工况确定后，Q只与ηv、vs及n有关。

COP=Q/N(w/w)(4)

N--电机输入功率

COP值与能效比(EER)的数值关系

EER = 0.86 COP(5)

3 因素分析

从以上分析可知，影响涡旋压缩机性能的主要因素有:

3.1 电机输入功率

造成全封闭式涡旋压缩机电机输入功率偏大的原因，在压缩机实际工作过程中是非常复杂的，但主要有:电机

损耗过大，包括铜损、铁损，这与电机材料和加工工艺有关(本文不作详细分析);压缩机工作过程引起的功率消耗。

3.1.1 机械摩擦

当压缩机工作时，动、定盘之间，防自转滑环与配合键槽之间，曲轴与各被驱动面(轴承)之间接触并发生相对滑

动等，不可避免的产生摩擦损失。

①动盘与定盘之间的摩擦损失

动、定盘间的摩擦损失，即是压缩机工作腔内的摩擦损失，若动定盘的涡旋线、齿顶、底面，或镜板面因加工

精度、平面度、位置度等没有达到要求，则会在这些地方产生异常摩擦;或者压缩机整机含尘量较高，又或者固体

尘埃(如焊渣、加工余屑等)颗粒直径过大?也会造成压缩机工作腔内异常摩擦，严重时甚至影响压缩机正常工作。

②防自转滑环与各配合键槽之间的摩擦损失

防自转滑环主要用于防止动盘的自转运动，在压缩机工作过程中，防自转滑环在机架和动盘上分别沿垂直方向

上与键槽滑动配合，在滑动过程中产生滑动摩擦损失。若十字键或键槽的垂直度、平行度、光洁度、平面度超差

较大时，则会增大摩擦，加大功耗。另外，因为对立式涡旋压缩机防自转滑环是直接与机架上的支撑面接触的，在运

动过程中，也不可避免产生摩擦损失。

③曲轴与各驱动面间的摩擦损失

电动机驱动力是通过曲轴转动，从而带动动盘旋转来完成吸气、压缩、排气的过程。由于曲轴ZX线与滑动

轴承的ZX线重合是非常困难的，而且由于加工误差和装配误差的影响，轴和轴承常常是偏心的，由此而产生的摩

擦损失也是必然的，另外止推轴承与主轴承内圈之间也存在摩擦损失。

④润滑油的影响

以上各摩擦面、啮合面都必须有足够的润滑，才能保证压缩机安全、可靠、GX的工作。在制冷压缩机中，不

论是强制冷却或是自然风冷，润滑油总是在降温后由上油孔或上油管进入各摩擦面，吸收十字环、工作腔、轴承等

处的热，随高压气体经排气口排出，从而保证压缩机正常工作。但是如果润滑油量过多时，则会随排气进入系统且

滞留在冷凝器、蒸发器等存油弯，影响两器换热，严重时会影响压缩机正常工作。

以上列出涡旋压缩机各零部件制作过程中主要质量监控点，若失控，将直接影响压缩机正常工作，或明显影响

压缩机性能。

3.1.2 流体阻力

①动盘运动引起的流动阻力损失

当动盘旋转时，因其背面受中间压力腔中流体(包括气体、油气混合物)阻碍，会产生流动阻力损失，阻力大小与

动盘背部结构、几何尺寸、旋转角度及流体密度有关。

②平衡块的流动阻力损失

平衡块所在空间是具有一定压力的气体，油或油气混合物，当平衡块随曲轴一起旋转运动时，会产生阻力损失，

阻力大小与平衡块几何尺寸、流体扰动系数、粘度、密度等有关。

③吸、排气阻力损失

气体流动时，由于气体内部的摩擦以及气体与管壁之间的摩擦，而导致流动阻力损失。

当气体通过吸气管道和吸气阀(逆止阀)时，产生阻力损失，使吸气压力降低，既减少了吸气密度，相应地使实际

排气量降低，降低了容积效率;同样地，排气孔口处的流动阻力，使得压缩机实际排气压力升高，而使功耗增加。

3.2 气体泄漏

3.2.1 气体泄漏种类

气体泄漏可分为内泄漏和外泄漏。

内泄漏是指压缩机各压缩腔之间，压缩腔与背压腔之间的气体泄漏，表现为高压气体向低压腔泄漏，再从低压

腔压力压缩到泄漏前压力，造成重复压缩消耗功率，所以内泄漏直接结果为增加功耗。

外泄漏是指压缩机在吸气过程中与外界(大于吸气压力的高压气体)进行气体交换。显然，高压气体进入到吸

气腔内膨胀，并占据空间，使得实际吸气量减少。即外泄漏不仅使功耗增加，而且还减少吸入气体量，使排气量减少

和制冷量降低。

3.2.2 泄漏通道

①内泄漏

涡旋压缩机中，内泄漏的发生途径主要有工作腔之间的泄漏，工作腔与背压腔之间的泄漏，安全阀孔泄漏等。

①工作腔之间的泄漏

径向泄漏:气体或油中溶解的工质通过轴向间隙产生的泄漏(图1)。

轴向泄漏:气体或油中溶解的工质通过径向间隙产生的泄漏(图2)。

②工作腔与背压腔之间的泄漏

中间压力腔与背压腔之间的气体、或油中溶解的工质的交换(图3)。

背压腔与动盘端板面密封之间的气体或油气混合物的交换(图4)。

③安全阀孔泄漏

主要是排气缓冲腔内的高压气体通过安全阀孔泄漏到低压工作腔(图5)。所以，目前有些压缩机在确保正确使

用的前提下，也采用取消安全阀的设计，以减少内泄漏，提高压缩机效率。外泄漏主要是指由于定盘吸气孔O型环

密封性差，导致高压气体进入吸气腔的泄漏.

3.3 吸气预热

吸入气体受压缩机机体或环境加热，使吸入气体密度减少，实际吸气量减小，从而实际排气量减小，制冷量降低，

功耗增加。有资料表明，吸气预热每增加3℃则能效比下降1%。

4 总结

综上所述可知，影响涡旋压缩机性能的因素是错综复杂的，它包括了设计、制造和使用等各个环节，除以上分

析的因素外，还有如吸油管搅油损失，气体流动摩擦损失，动定盘材料(热膨胀系数)影响，动定盘齿高选配等。在涡

旋压缩机生产过程中出现能效比偏低时，则应抓住主要矛盾，系统化分析原因，才能行之有效地解决问题。