在制冷系统中,为什么蒸发温度越低,压缩机的制冷量通常越小?
  例如,同一台压缩机,在冷库温度较高时制冷能力比较强,随着库温逐渐降低,制冷量却可能明显下降。这背后不仅与蒸发压力有关,还涉及三个重要参数:吸气比容、压缩比、单位容积制冷量。理解这三个参数,就能明白蒸发温度是如何影响压缩机实际制冷量的。
  一、蒸发温度降低,吸气比容为什么会增大?
  吸气比容,是指压缩机吸入口处,单位质量制冷剂蒸气所占的体积,单位通常为 m³/kg。在制冷剂种类和吸气过热度等条件基本不变时,蒸发温度降低,蒸发压力通常也会降低,制冷剂蒸气的密度随之减小,吸气比容增大。
  这意味着,同样体积的制冷剂蒸气,所包含的制冷剂质量变少了。对于排量和转速不变的压缩机来说,吸气比容越大,单位时间内吸入的制冷剂质量通常越少。
  制冷剂质量流量 = 容积效率 × 理论输气量 ÷ 吸气比容
  从公式可以看出,在压缩机理论输气量和容积效率不变时,吸气比容越大,制冷剂质量流量越小。所以,蒸发温度降低,吸气比容增大,会使压缩机每秒输送的制冷剂质量减少,这是制冷量下降的重要原因之一。

  二、蒸发温度降低,压缩比为什么会增大?
  压缩比是指压缩机排气侧绝对压力与吸气侧绝对压力的比值。
  压缩比 = 排气绝对压力 ÷ 吸气绝对压力
  在忽略管路压力损失时,可以分别近似用冷凝压力和蒸发压力表示。当冷凝温度基本不变时,蒸发温度降低,蒸发压力下降,吸气压力也随之降低,因此压缩比增大。压缩比增大,排气温度可能升高。因此,蒸发温度降低,不仅可能减少制冷剂质量流量,还可能通过影响压缩机容积效率,进一步降低实际制冷量。
  三、蒸发温度降低,单位容积制冷量为什么会减小?
  理解了吸气比容和压缩比,还需要了解第三个参数:单位容积制冷量。单位容积制冷量,指单位体积的压缩机吸入蒸气所能对应的制冷量,单位通常为 kJ/m³。它反映的是压缩机每吸入一定体积的制冷剂蒸气,能够产生多少制冷量。
  先看单位质量制冷量的计算公式:
  单位质量制冷量 = 蒸发器出口比焓 − 蒸发器入口比焓
  再看单位容积制冷量:
  单位容积制冷量 = 单位质量制冷量 ÷ 吸气比容
  单位容积制冷量不仅取决于吸气比容,也取决于单位质量制冷量。蒸发温度降低时,吸气比容通常会明显增大,而单位质量制冷量也会随制冷剂和循环工况发生变化。在常见制冷循环中,其他条件基本不变时,单位容积制冷量通常会随蒸发温度降低而减小。这就意味着,同样吸入 1 m³ 制冷剂蒸气,压缩机通常能够产生的制冷量更少。
  四、三个参数如何共同影响压缩机制冷量?
  现在把吸气比容、压缩比和单位容积制冷量,现在把它们联系起来。
  压缩机实际制冷量可以近似表示为:
  实际制冷量 = 容积效率 × 理论输气量 × 单位容积制冷量
  这个公式说明,在压缩机排量和转速不变的情况下,实际制冷量主要受到容积效率和单位容积制冷量的共同影响。
  当蒸发温度降低时,通常会发生以下变化:
  1.蒸发压力下降,吸气比容增大,压缩机吸气容积中制冷剂质量减少。
  2.压缩比增大,压缩机实际输气能力可能下降,容积效率也可能降低。
  3.单位容积制冷量通常减小,导致单位吸气体积产生的制冷量减少。
  这三个因素共同作用,最终使压缩机的实际制冷量通常下降。

  总结:蒸发温度降低,通常会使吸气比容增大、压缩比增大、单位容积制冷量减小,进而导致压缩机实际制冷量下降。