Холодопроизводительность компрессора

При работе холодильной машины в ее испарителе происходит кипение жидкого агента. Производительность компрессора при этом должна быть такой, чтобы обеспечивать удаление пара из испарителя с той же интенсивностью, с которой он образуется в результате кипения холодильного агента. Если он кипит быстрее, чем компрессор может отводить пар, то избыточное количество пара накапливается в испарителе, давление увеличивается и в результате повышается температура кипения. Если производительность компрессора такова, что пар отводится из испарителя слишком быстро, то давление в испарителе будет падать, вследствие чего будет снижаться температура кипения (последний случай имеет место в испарителе бытового холодильника, из-за чего он периодически и отключается).

Холодопроизводительность компрессора – понятие условное и определяется массой всасываемого пара G_a в единицу времени и удельной массовой холодопроизводительностью q ₀:

где n₁ – удельный объем пара при всасывании в компрессор, м³/кг;

– удельная объемная холодопроизводительность, кДж/м³;

V_д – действительный объем пара, прошедший через компрессор в единицу времени, м³/с.

Следовательно, холодопроизводительность компрессора равна произведению трех сомножителей, из которых только один – V_h зависит от размеров компрессора (см., например, формулу (4.1)), а остальные два – зависят от режима его работы.

Действительно, режим работы компрессора во многом определяется температурой и давлением кипения и конденсации. А ранее было показано, что коэффициент подачи l зависит от степени сжатия в компрессоре Р_к / Р ₀. Нетрудно убедиться, что и величина q_v для любого холодильного агента зависит от параметров его состояния при всасывании в компрессор, т.е. от Р ₀, t ₀. Следовательно, с изменением режима работы компрессора будут изменяться величины l и q_v, а значит, и холодопроизводительность компрессора Q ₀. Оказывается, что одна из важнейших характеристик компрессора – его холодопроизводительность – является не постоянной величиной, а функцией параметров, при которых он работает. Представляет практический интерес выяснить более подробно характер этой зависимости.

а) Пусть имеются два одинаковых компрессора, работающие при одинаковых температурах кипения холодильного агента t ₀, но при различных температурах конденсации t_к. Цикл первой холодильной машины – 1, 2, 3, 4, 5, цикл второй холодильной машины – 1, 2 ', 3 ', 4 ', 5 ' (рис. 4.3), t_к ₁ < t_к ₂.

Из диаграммы следует, что q ₀₁ = i ₁ – i ₅ больше q ₀₂ = i ₁ – i _{5 '}, следовательно, Q ₀₁ больше Q ₀₂. Т.е. с увеличением температуры конденсации холодильного агента холодопроизводительность компрессора падает. Практически это означает, что, если два компрессора одинаковой марки работают при одной и той же t ₀, например, в городах Баку и Киеве, то холодопроизводительность первого из них будет ниже, так как температура окружающей среды в г. Баку, а, следовательно, и температура конденсации в г. Баку будет выше, чем у другого компрессора.

Из сказанного следует весьма важный вывод: холодопроизводительность компрессора летом всегда меньше, чем зимой. Следовательно, для круглогодичной работы компрессорного цеха подбор компрессоров необходимо выполнять на летнем, самом неблагоприятном режиме их работы. Можно показать, что повышение температуры конденсации на 1 °С приводит к снижению холодопроизводительности компрессора на 2...3 %. Отсюда ясно, что для увеличения холодопроизводительности компрессорного цеха установка дополнительных компрессоров не является единственным решением – весьма эффективным средством может оказаться снижение температуры конденсации холодильного агента. Для этой цели весьма эффективным может быть использование холодной воды из артезианских скважин.

;

. Поскольку величина V_h компрессора остается неизменной при любом режиме его работы, решим эти уравнения относительно V_h и приравняем правые их части:

, откуда

. (4.10) В уравнении (4.10) все “стандартные” величины приведены в паспорте холодильной машины, а “рабочие” – можно получить, если выполнить тепловой расчет компрессора. Оценить холодопроизводительность компрессоров на любом режиме работы можно и приближенно, если воспользоваться графическими зависимостями холодопроизводительности компрессора от t ₀ и t_к. На рис. 4.5 представлен такой график для компрессора П80. Задавшись соответствующими значениями t ₀ и t_к, по рис. 4.5 можно приближенно оценить холодопроизводительность компрессора на любом режиме работы.

Рис. 4.5. Зависимость Q ₀ = f (t ₀) при различных значениях t_к для компрессора П80

Вопросы для самоконтроля:

1. В чем отличие конструкции прямоточного компрессора от непрямоточного?

2. Расшифруйте марки компрессоров в холодильных агрегатах А165-1-3, Вх230-2-2.

3. Что такое коэффициент подачи компрессора? Как его определяют для конкретного компрессора?

4. Какая мощность компрессора больше N_i или N_e? Почему?

5. Когда холодопроизводительность компрессора выше летом, или зимой?

6. Неизвестна марка компрессора. Как определить его холодопроизводительность на каком-то режиме?

7. Что представляет собой графическая характеристика холодопроизводительности компрессора?

8. Нарисуйте индикаторную диаграмму идеального компрессора. В чем отличие такой диаграммы для реального компрессора?

Литература: [1, с. 97; 2, с. 90...162]

Лекция 5. Теплообменные АППАРАТЫ
холодильных машин

К ним относятся конденсаторы, испарители, а также испарители-конден-
саторы каскадных холодильных машин. Важнейшее требование к ним – высокая интенсивность теплопередачи, что предопределяет хорошие массогабаритные показатели аппаратов и холодильной машины в целом.