（示意图，不对应文中任何具体信息）

一、前言

   

在蒸汽压缩式制冷系统中，压缩机通过提高制冷剂的压力和温度，实现制冷剂的循环流动和相变传热。压缩机排气温度是衡量压缩机性能和运行状态的关键指标。

 

过高的排气温度一方面会使润滑油碳化，加剧压缩机部件的磨损，缩短其使用寿命；另一方面会导致制冷剂发生化学分解，产生有害物质，污染系统[1]。此外，高温排气还会增加冷凝器的传热负荷，降低系统的制冷效率。

我们先来看看理论计算公式：

 

T2=T1(P2÷P1)^[(k-1)÷k]

 

其中:

 

T2：排气温度;

T1：吸气温度 ;

P2：排气压力;

P1：吸气压力

K：气体的绝热指数（空气的K=1.4）。

 

此公式体现了吸气温度（T1）的重要性及压力比(P2÷P1)重要性。

这二种数据直接关系到空压机的使用温度及质量。

因为吸入温度越高，压缩比越高，排气温度就成倍的高！

 

根据上面的公式，我们可以得出以下结论：

 

排气温度过热的原因主要有以下几种：

1、回气温度高（吸气过热度大）

2、压缩比高

3、冷凝压力高

4、冷冻油冷却不行，电机加热量过大

5、制冷剂的原因

二、排气温度的形成肌理

   

（一）压缩功   
压缩机的基本功能是对气态制冷剂做功，使其压力和温度同时升高。在理想条件下，假设制冷剂经历可逆绝热压缩，压缩功可表示为：
W=qm(h2s-h1) （1）
式中，W为压缩功，qm为质量流量，h2s和h1分别为排气点和吸气点的比焓值。

压缩功的大小决定了制冷剂获得的焓升，进而影响排气温度。在实际压缩过程中，还需要考虑容积效率、传热损失等因素，对压缩功进行修正[2]。

（二）吸气过热度   
吸气过热度是指吸入压缩机的气态制冷剂的温度高于其在当前蒸发压力下的饱和温度的程度。适当的吸气过热有利于防止制冷剂液体进入气缸，减少液击损坏。但过高的吸气过热度会显著提高排气温度。

机械过热和热力过热是两种常见的过热形式。机械过热发生在蒸发器出口至压缩机入口的管路中，主要由环境热量渗透引起。热力过热发生在蒸发器内部，是由于制冷剂吸收管壁温度高于其饱和温度所致。吸气过热度可通过蒸发压力和吸气温度查p-h图获得。

（三）压缩比   
压缩比是排气压力与吸气压力之比，反映了压缩机提升制冷剂压力的能力。在多级压缩机中，压缩比还可细分为各级的压缩比。压缩比越大，压缩机做的功越多，排气温度也就越高。

对于定容式压缩机，压缩比的上限受限于其容积比。当压缩比过高时，会出现过压缩现象，排气阀打开时的压力突降会导致气体回流，降低压缩效率。因此，需权衡设计压缩比与容积比的匹配关系。

（四）压缩过程   
压缩过程的特性直接影响排气温度。理想的等熵压缩过程可实现熵值不变，对应的排气温度最低。而实际压缩过程由于存在气体泄漏、摩擦发热等不可逆因素，偏离等熵线，使得排气温度升高。

多级压缩能够有效降低单级压缩比，减小偏离等熵线的程度，从而获得较低的排气温度。此外，喷液增焓技术通过在压缩过程中喷入液态制冷剂，吸收压缩热，也能显著改善排气温度[3]。

（五）润滑油   
压缩机润滑油除了起润滑、密封作用外，还具有冷却功能。高温排气会带走部分润滑油，在排气管中与制冷剂混合。润滑油吸收排气热量，降低了排气温度。同时，油的存在也会增加排气管阻力，提高压缩功耗。

针对润滑油的降温作用，一些大型压缩机设置了喷油冷却装置。通过在压缩腔内喷射雾化润滑油，强化对压缩热的吸收，从而有效控制排气温度。

 

 

（一）吸气参数   
吸气温度和吸气压力是影响排气温度的两个关键参数。吸气温度越高，吸气比容积越大，压缩功耗增加，排气温度上升。吸气压力越低，压缩比越大，做功越多，排气温度也随之升高。

在双级压缩机中，一级排气温度取决于中间冷却器的制冷效果，因此中间压力也是影响排气温度的重要参数。

（二）系统参数   
冷凝温度和蒸发温度对排气温度有显著影响。在其他条件不变时，冷凝温度越高，蒸发温度越低，压缩比越大，排气温度越高。此外，过冷度和过热度的变化也会影响吸气状态参数，进而影响排气温度。

系统的热负荷特性和制冷剂的类型也与排气温度有关。热负荷的波动会引起蒸发温度和冷凝温度的变化，使得压缩比发生改变。制冷剂的热物性参数如比热容、潜热等影响压缩功和排气焓值[4]。

（三）结构参数   
压缩机的结构设计参数如容积比、气阀型式、泄漏间隙等会影响压缩过程，进而影响排气温度。容积比决定了压缩比的上限，气阀的流动特性影响了吸排气阻力，泄漏间隙的大小制约了容积效率。

排气管路的设计如截面积、长度、布置方式等会影响排气阻力和传热效果，从而影响排气温度。喷油冷却装置的结构参数如喷嘴直径、安装位置等则直接关系到排气温度的控制效果。

理想绝热模型假设制冷剂绝热可逆压缩，满足等熵方程：
P2/P1=(V1/V2)^k （2）
式中，P为压力，V为比容积，k为绝热指数。

结合状态方程和能量方程，可得排气温度：
T2=T1(P2/P1)^((k-1)/k) （3）

多变量绝热模型在理想模型的基础上，引入容积效率η_v、指示功效率η_i等修正系数，以反映实际压缩过程的损失：
T2=T1[1+(1/η_i)((P2/P1)^((k-1)/k)-1)] （4）

准静态模型进一步考虑了压缩过程的传热损失、气体泄漏等因素对排气状态的影响，通过对压缩机控制容积的微元分析，建立压缩过程的质量守恒和能量守恒方程，求解排气温度。

（二）基于热力学模型
另一种常用的排气温度计算方法是基于压缩机系统的热力学模型。通过对压缩机各组件进行焓值平衡，建立吸气、排气状态参数之间的函数关系。

以单级活塞式压缩机为例，假设吸气管和排气管中的热损失分别为q1和q2，压缩功为W，则有：
qm(h2+q2)=qm(h1-q1)+W （5）

引入等熵效率η_s，表征压缩过程对可逆过程的偏离程度，可得：
h2=h1+(h2s-h1)/η_s+q1/qm-q2/qm （6）

进一步引入过热度ΔT_sh、回热损失系数f_q等修正参数，建立排气温度计算公式：
T2=T1+ΔT_sh+(T2s-T1)/η_s+f_q(T_w-T1) （7）
式中，T_w为气缸壁温度，f_q为回热损失占压缩功的比例。

类似地，可以建立多级压缩机、螺杆压缩机、离心压缩机等的排气温度计算模型。这些模型均需要引入适当的修正系数，以兼顾计算精度与实用性。

文章来源：制冷空调换热器
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