1.气缸的容积效率

气缸的工作过程复杂，有多种因素引起容积损失，因此，气缸的实际输气量小于理论输气量。

气缸的实际输气量与理论输气量之比称为气缸的容积效率，用η_v表示，即

式中　V_a——气缸的实际容积输气量，单位为m³/s；

V_th——气缸的理论容积输气量，单位为m³/s。

其中，气缸的理论输气量为气缸工作容积与转速的乘积，即

式中　n——压缩机的转速，单位为r/min。

2.影响气缸容积效率的因素

η_v表示气缸工作容积的有效利用率，数值越大，说明气缸的容积利用率越高，它实际上反映的是气缸的容积损失。在滚动转子式制冷压缩机中，气缸的容积损失包括余隙容积损失、吸气回流损失、吸气阻力损失、吸气加热损失和气体泄漏损失，分别用容积系数λ_v、压力系数λ_p、温度系数λ_T、泄漏系数λ_l来表示。容积效率η_v等于这四个系数的乘积，即

η_v=λ_vλ_pλ_Tλ_l （3.23）

（1）容积系数λ_v

在分析容积系数时，应将吸气回流损失和余隙容积损失分开考虑。

1）吸气回流损失。如图3.4所示，当滚动转子转动至吸气孔口后缘角α与吸气孔口前缘角β之间时，压缩腔与吸气管相通，吸气腔未封闭，气缸在此转角范围内不压缩制冷剂气体，而是将已吸入腔体内的一部分制冷剂气体挤回到吸气管路中，这种现象称为回流，产生的损失称为吸气回流损失。该损失与吸气孔口前边缘角β的大小有关，因此，也称之为结构容积损失。

吸气回流损失用回流系数λ_β来表示，有

式中　V′_β——结构容积损失，单位为m³。

设，则

因此，回流系数λ_β为

随着吸气孔口前边缘角β的增大，回流系数逐渐增大。研究表明，当β小于35°时，回流系数小于0.01；当β大于35°时，回流系数迅速增长。因此，一般情况下β角的取值应小于35°。另外，在吸气孔口前边缘角β不变的前提下，回流系数随着半径比a的增大而减小。

2）余隙容积损失。当滚动转子的旋转角度θ在2π-γ与2π-δ之间时，压缩腔通过排气孔口与吸气腔相通。这时，排气孔口与排气阀之间以及压缩腔内残留的高压气体向吸气腔膨胀。吸气腔又与吸气管相通，使得膨胀后的部分气体向吸气管倒流，形成气流损失。这部分损失与余隙容积有关，故称之为余隙容积损失。

余隙容积损失用余隙容积系数λ_c表示，有(www.daowen.com)

式中　V_ci——余隙容积，单位为m³；

m′——膨胀过程的多变指数。

余隙容积V_ci为转角θ=2π-γ时压缩腔容积加上排气阀通道内的容积。余隙容积与工作容积之比称为相对余隙容积，相对余隙容积用c表示，即

由于滚动转子式制冷压缩机的余隙容积很小，因此相对余隙容积一般不超过1.5%。

3）容积系数λ_v。

考虑结构容积损失和余隙容积损失，容积系数λ_v可以按式（3.10）计算。

λ_v=1-λ_c-λ_β （3.30）

（2）压力系数λ_p

压力系数λ_p表示吸气压力损失对气缸输气量造成的影响。滚动转子式制冷压缩机没有吸气阀，因而吸气压力损失相对比较小，分析时一般可忽略。但由于吸气管内存在气体压力脉动，所以会造成吸气压力损失，该损失与吸气管的设计以及运行条件有关。吸气压力损失所造成的容积损失用压力系数λ_p表示，有

式中　Δp_s——吸气压力脉动的幅值，单位为MPa。

压力系数λ_p的大小主要取决于相对吸气压力损失Δp_s/p_s，在双级压缩变容积比压缩机中，由于低压级气缸的吸气直接与气液分离器相通，吸气压力损失的Δps很小，Δp_s/p_s大约为0.005左右，因此，可以近似认为λ_p=1。但高压级气缸的吸气与压缩机的中间腔相通，由于中间腔容积小，且受到低压级气缸排气和中间补气的影响，所以中间腔内制冷剂气体压力脉动的幅值大，对压力系数λ_p的影响相对大一些，当Δp_s为正值时，造成高压级气缸吸气压力损失，当Δp_s为负值时，反而可以增大高压级气缸的吸气量，提高容积效率。在实际中，可以将这一原理应用在压缩机的设计中以提高压缩机的效率。

（3）温度系数λ_T

温度系数λ_T反映的是气缸吸入的制冷剂气体被加热造成输气量的减小。尽管吸气管直接与气缸相连，但由于气缸处于全封闭壳体内的高温高压环境中，气缸内外存在温差，吸入气缸的低温制冷剂气体被加热。因此，加热后的制冷剂气体比体积增加，使得压缩机的实际质量输气量减少。

在双级压缩变容积比压缩机中，由于高压级气缸与低压级气缸吸入的制冷剂气体的温度不同，因而温度系数λ_T不同，也就是说，低压级气缸的温度系数λ_T小，高压级气缸的温度系数λ_T大，温度系数λ_T对低压级气缸输气量的影响大于高压级气缸。

（4）泄漏系数λ_l

泄漏系数λ_l表示压缩机气缸中制冷剂气体泄漏对输气量造成的影响。在滚动转子式制冷压缩机内，各运动零部件之间的间隙很小，这些小间隙中充满润滑油，起润滑和密封作用。泄漏时，润滑油的压力从高变低，使得润滑油与制冷剂的溶解度降低，润滑油和制冷剂混合物中的一部分制冷剂以蒸汽的形式逸出，造成制冷剂气体的泄漏。

滚动转子式制冷压缩机中的泄漏可以分为两种类型，即气缸内外部之间的泄漏和气缸内部的泄漏。

1）气缸内外部之间的泄漏。滚动转子式制冷压缩机为高压腔压缩机，工作时气缸处于高温高压制冷剂气体的包围之中，由于存在着压力差，故制冷剂气体容易由气缸外部向气缸内部泄漏。

2）气缸内部的泄漏。在气缸内部，滚动转子外圆表面与气缸内圆表面之间，滑片头部与滚动转子外圆表面之间，以及滚动转子、滑片两端与气缸端盖之间均存在间隙，因此，制冷剂气体将从压缩腔向吸气腔泄漏。

归纳起来，滚动转子式制冷压缩机气缸泄漏分为四种类型：①通过滚动转子两个端面间隙的泄漏，压缩机运转时，偏心轮轴的偏心拐与滚动转子内圆周之间的润滑油沿径向向外泄漏进入气缸，一部分泄漏进入吸气腔，一部分泄漏进入压缩腔，其中，进入吸气腔的泄漏会影响容积效率；②通过滑片与滑片槽之间的间隙泄漏，滑片背部的润滑油通过滑片槽间隙向吸气腔和压缩腔泄漏，进入吸气腔并影响容积效率；③通过滚动转子与气缸内壁和滑片头部两个间隙泄漏，这种泄漏是制冷剂气体从压缩腔向吸气腔的泄漏，影响容积效率；④通过滑片两端面间隙的泄漏，这种泄漏也是制冷剂气体从压缩腔向吸气腔的泄漏，影响容积效率。

泄漏量的大小与运动零部件之间的间隙、压缩机运转频率、油膜密封性等因素有关。间隙越小，油膜密封性越好，泄漏量越小，泄漏系数越大；压缩机运转频率越高，泄漏量越小，泄漏系数越大。试验结果表明，压缩机运转频率为50Hz时，泄漏系数约为0.82～0.92；压缩机运转频率为25Hz时，泄漏系数约为0.75～0.88。

泄漏损失是影响气缸容积效率最主要的因素，是因为泄漏引起的功率损失可达总功率的10%以上。在这些泄漏通道中，最大的泄漏通道是滚动转子与气缸内壁间隙造成的泄漏，其泄漏量约占气缸内部泄漏的70%左右。