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  本文将围绕制冷压缩机实际制冷量的定义、计算模型以及工程应用展开探讨，以期为压缩机性能优化和系统节能提供科学依据。

  制冷压缩机的理论制冷量是在假设工质经历完全可逆循环时，单位时间内从低温热源吸收的热量，可表示为：

  式中，Q_0为理论制冷量，qm为工质质量流量，h_1为蒸发器出口处工质的比焓，h_4为节流阀出口处工质的比焓。

  将压缩机的排气量V与工质吸气密度ρ_1代入，可得：Q_0=Vρ_1 (h_1-h_4) （2 ）

  在已知吸排气压力的条件下，可利用p-h图或制冷剂热力学性质计算软件直接查得(h_1-h_4)，从而得到理论制冷量[2]。需要指出的是，该计算结果是在理想条件下得到的，而实际压缩过程存在过热、节流、泄漏等诸多不可逆因素，使得实际制冷量偏离理论值。

  p-h图法是计算制冷压缩机实际制冷量的重要方法之一。已知压缩机的吸气、排气状态参数，可在p-h图上描绘出实际压缩循环过程，进而确定实际的制冷量。

  具体计算步骤如下：首先，根据压缩机吸排气压力，在p-h图上确定压缩机循环起点1 和终点2 。过点1 做等焓线为压缩机的理论循环过程。而实际循环过程则表现为：過点1 向右做压缩等熵线为实际循环过程。

  由p-h图可知，实际compression过程1-2线右移，表明吸气过热使得压缩功增大；而膨胀过程3-4线也右移，表明节流损失导致膨胀完成后的焓值升高。两方面因素均导致压缩机实际制冷量小于理论值。将1 、4 两点的焓值代入式（2 ），即可计算实际循环的制冷量。

  值得注意的是，在使用p-h图法时，应选用与实际工况对应的p-h图。对于新型压缩机和环保工质，可借助制冷剂热力性质计算软件绘制p-h图。同时，在确定压缩机吸排气状态时，应考虑管路的压力损失和热损失。

  多项式拟合法是通过大量的试验数据，采用数学拟合的方法得到压缩机制冷量与工况参数之间的函数关系式。该方法的优点是可直接得到任意工况下的制冷量，无需查图和插值，计算简便。

  目前，很成熟的制冷量拟合公式有ARI多项式、Duhring方程等。以ARI多项式为例，其形式如下[3]：

  式中，Q_e为实际制冷量，t_c为冷凝温度，t_e为蒸发温度，a_0~a_10为拟合系数。拟合系数需要在已知制冷量的工况点下，采用最小二乘法等拟合方法确定。

  采用多项式拟合法计算制冷量的步骤如下：首先，在样本工况点下测得压缩机的实际制冷量，建立制冷量数据库；然后，选择正真适合的多项式形式，采用数学软件或算法对制冷量数据来进行拟合，得到拟合系数；最后，将实际运行工况下的冷凝温度、蒸发温度代入拟合多项式，计算得到实际制冷量。

  需要指出的是，多项式拟合法的精度很大程度上取决于样本数据的质量和拟合公式的优劣。应尽可能选取分布均匀、覆盖全面的样本点，提高拟合精度。此外，多项式的阶数也应根据拟合效果和计算工作量合理选取。

  实验测试法是利用量热器或称热器直接测量压缩机在特定工况下的实际制冷量。该方法具有较高的准确性，可作为校核其他计算方式的基准。

  目前常用的量热器主要有干式量热器和湿式量热器两种。干式量热器中，蒸发器置于严密的隔热箱体内，经过测量加热器功率得到蒸发器吸热量。湿式量热器中，蒸发器直接浸没在热水中，经过测量热水的温升和循环流量计算制冷量[4]。两种量热器的计算公式分别为：

  式中，W为加热器功率，τ为测量时间，COP为制冷系数，c_p为水的比热容，ρ为水的密度，V为水的体积流量，Δt为水的进出口温差。

  实验测试法的重点是量热器系统的设计和测试工况的控制。量热器应拥有非常良好的隔热性和热平衡性，测试时应严控冷凝温度、蒸发温度等工况参数，尽量减小散热损失。同时，还应对水流量、水温、功率等测量数据来进行多次采样，提高测试精度。

  基于上述理论分析和计算方式，能够准确的看出压缩机实际制冷量还受到诸多因素的影响，主要包括：

  吸气过热度反映了进入压缩机的气态工质的温度高于其饱和温度的程度。适当的过热有利于防止工质液体夹带，但过热度过高会导致排气温度上升，容积效率下降，制冷量减小。因此，在满足可靠性要求的同时，应尽可能降低过热度。

  容积效率是指压缩机实际输送的工质体积与理论排气量之比，反映了工质泄漏和再膨胀对压缩机输送能力的影响。容积效率越高，实际质量流量越大，制冷量也越大。提高装配精度、优化气阀结构、降低压缩比等措施均有助于提高容积效率[5]。

  压缩比是排气压力与吸气压力之比，其大小直接影响压缩机的功耗和排气温度。在其他条件不变时，压缩比越大，压缩功越大，实际制冷量越小。采用喷液增焓、中间冷却等措施可大大降低压缩比，改善制冷量。

  不同类型的制冷剂具有不一样的热物性参数，如比容、蒸发潜热等，进而影响压缩机的质量流量和焓差，最后导致制冷量的差异。因此，在压缩机设计和改型时，应最大限度地考虑制冷剂更换对实际制冷量的影响。

  下面以某型螺杆压缩机为例，说明实际制冷量的计算和应用。该压缩机采用R22作为工质，额定排气量为252m3/h，名义工况下的冷凝温度为40℃，蒸发温度为5℃。

  首先，在名义工况下利用p-h图计算压缩机的理论制冷量。查R22的p-h图得：在40℃冷凝、5℃蒸发工况下，压缩机吸气比焓h_1=408.3kJ/kg，节流后比焓h_4=249.7kJ/kg，则单位质量工质的制冷量为：

  然后，通过试验测得该压缩机在名义工况下的实际制冷量为649kW，由此可得其容积效率为：

  为简化计算，利用ARI多项式拟合该压缩机在不同工况下的实际制冷量。经最小二乘法拟合，得到如下制冷量多项式：

  将名义工况的t_c和t_e代入，计算得到Q_e=650.4kW，与实验值649kW吻合较好，相对误差为0.22%。

  最后，利用该多项式对压缩机在其他工况下的制冷量进行计算。例如，在t_c=45℃、t_e=0℃时，代入多项式得Q_e=488.3kW；而采用p-h图法计算的理论制冷量为583.5kW，两者之比为83.7%，可见多项式能够较好地反映压缩机的实际制冷量特性。

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