空壓機的基本常識，比功率是什么？

發(fā)布時間：2020-02-18瀏覽次數(shù)：62

近幾年在余熱回收的一些文中出現(xiàn)以下幾種關(guān)于壓縮機效率的說法:

(1) 空壓機的90%以上的軸功率最終沒有做功產(chǎn)生壓縮空氣，而是轉(zhuǎn)化成了熱能被排放到周圍環(huán)境中;

(2) 在空壓機所消耗的能源中，只有19% 被轉(zhuǎn)化成了可供使用的功，而其他81% 均以熱量的形式損耗掉了;

(3) 空壓機在運行時，真正用于增加空氣勢能所消耗的電能，在總耗電量中只占很小的一部分，約15%左右。約85%的耗電轉(zhuǎn)化為熱量;

(4) 只有不到10%的電機輸入功率被轉(zhuǎn)化為可用的壓縮空氣動力能，見圖1。

由于熱力學的復雜性，壓縮機的輸出能量不易為大家認識，上述幾種均是錯誤說法（錯誤原因見后文），誤導了對壓縮機能源效率和壓縮空氣做功能力的認識，不利于壓縮空氣氣動系統(tǒng)節(jié)能?！秳恿τ每諝鈮嚎s機能源效率探討》

空氣壓縮機的成果是壓縮空氣，成本是電耗。如參考制冷設(shè)備的COP計算方式：壓縮空氣生產(chǎn)量/電耗，可以解釋為單位電耗生產(chǎn)的壓縮空氣量。

在國標和實際中人們采用了電耗/壓縮空氣生產(chǎn)量，也就是生產(chǎn)單位體積的壓縮空氣所消耗的電能，該數(shù)值越低越好，其單位kW/(m3/min）。嚴格的說kW/(m3/min）并不準確，因為m3/min和kW都是時間單位的效率值，準確表達應(yīng)該是焦耳/m3或者焦耳/升，但是kW/(m3/min）計算極其方便，也就被人們廣泛使用了。

但是，不同壓力下的壓縮空氣如果用比功率來衡量，并不能比較能源效率的高低。為了認清空壓機輸出壓縮空氣的做功能力，這里引入“輸功效率”這一概念，因為輸功效率已經(jīng)包含了壓力的因素在內(nèi)，以此就可以比較任意機型的效率高低。

此概念，在團標《壓縮空氣站能效分級指南》中得到應(yīng)用。

▌輸功效率

空壓機的壓縮過程實際也是一個能量的轉(zhuǎn)換過程，也可以用效率的方式表達。傳統(tǒng)計算壓縮機效率的方式是理論絕熱壓縮功/實際電耗，這種計算方式是錯誤的。理論絕熱壓縮功并不是能量轉(zhuǎn)換的結(jié)果，在壓縮過程中，系統(tǒng)對外排出的熱量等值于系統(tǒng)輸入的電能，但是并不是說電能全部轉(zhuǎn)換為熱能，其轉(zhuǎn)換的重要部分是壓縮空氣對外的做功能力，也就是對外所作的膨脹功, 工程熱力學上稱為?，又叫有效能。

● 輸功效率計算

其計算公式為:

式中：

p1是壓縮后的壓力；

p0是對外做功的環(huán)境壓力；

v0是環(huán)境壓力下的空氣流量。

空壓機機組輸入比功率為行業(yè)習慣使用，輸功效率與機組輸入比功率換算關(guān)系式為:

η = Np /q

式中：

q——機組輸入比功率

Np——大氣狀態(tài)下流量為1m3/min 的壓縮空氣氣動動力。

● 常用空壓機輸功效率

現(xiàn)用壓縮空氣系統(tǒng)中，螺桿空壓機用量占絕大多數(shù)，以GB19153-2009《容積式空氣壓縮機能效限定值及能效等級》中噴油螺桿空氣壓縮機能效值( 風冷) 計算，輸功效率最高值為63%，最低值為31%。

以75kW風冷螺桿空壓機為例，1、2、3級能效指標值輸功效率見表2：

由上述可以看出，空壓機指示功用于壓縮空氣，軸功率的功大部分轉(zhuǎn)化為指示功，空壓機有用功效率較高。壓縮空氣散發(fā)的熱量等于空壓機對其做的功，與空壓機輸出壓縮空氣有效能沒有直接關(guān)系。空壓機輸入能的50% 左右，可以轉(zhuǎn)化為有效能，作為動力使用。所以本文開頭列舉的幾種說法顯然是錯誤的。

本文提出的空壓機輸功效率，合理地反映了空氣壓縮機的能量效率，使得大家認清壓縮空氣的做功能力，更合理地分析系統(tǒng)能量損失，開展壓縮空氣系統(tǒng)節(jié)能工作。

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