Маслозаполненные компрессоры

Компрессоры сухого сжатия.

В холодильной технике применяются вторые. Они имеют преимущества:

Масло охлаждает сжимаемый пар и уплотняет зазоры между элементами компрессора, что уменьшает внутренние перетечки и что повышает q_о компрессора.

Понижает температуру пара при нагнетании – это упрощает конструкцию компрессора – нет водяной рубашки, но есть ребра охлаждения.

Масло снижает шум компрессора, снижает частоту вращения компрессора, они надежны, долговечны, в них можно осуществить полную автоматизацию рабочего процесса.

Отсутствуют всасывающие и нагнетательные клапаны, шток, шатун, каленвал, нет трения между поршнями (ротором) и корпусом. Что увеличивает межремонтные сроки.

Недостатки: наличие развитой системы смазки, что приводит к увеличению массы и габаритов компрессорных агрегатов, повышению их стоимости.

Целесообразно применять в диапазоне Q_о – от 400 до 1750 кВт.

Разработаны три базовые модели:5ВХ-350, 6ВХ-700, 7ВХ-1400 с диаметрами роторов – винтов, соответственно – 200 мм - 250 мм – 315 мм.

Q_о = 350-700-1400 тыс. ккал/час при

t_о = -15^оС,

t_к = 30^оС n = 50 с^-1

Разобрать по плакату компрессор – корпус, ведущий – ведомый ротор, уплотнение – сальник, подшипник качения, скольжения, золотник.

Действительный рабочий процесс поршневого компрессора

4-1 – процесс всасывания пара Рвс < Ро 1-2 – процесс сжатия пара 2-3 – процесс нагнетания пара Рн > Рк т. «4» - момент открытия всасы- вающего клапана т. «2» - момент открытия нагне-тательного клапана 3-4 – процесс расширения пара, оставшегося в мертвом пространстве

Мертвое пространство: объем пара, засасываемого в каждую единицу времени, уменьшается на количество пара, расширившегося из мертвого пространства – отрезок «С», объемные потери, вызванные обратным расширением пара, учитывают объемным коэффициентом — λ_с.

λ_с = -

V_T – объем описываемый поршнем

λ_с – зависит от мертвого пространства «С», от отношения давления Р_к / Р_о, а также от влажного хода компрессора ибо капельки жидкого хладагента испаряются в процессе обратного расширения и увеличивается С₁.

Сопротивление при всасывании и нагнетании

Объемные потери, вызванные сопротивлением в клапанах, учитываются коэффициентом дросселирования, представляющим отношение

λ_др =

V₂ – объем пара, засасываемого компрессором при наличии мертвого пространства и сопротивления в клапанах.

«С₁» и «С₂» - объемные потери при преодолении сопротивления на открытие всасывающих и нагнетательных клапанов.

С₂ -1-1' – отрезок сжатия пара в цилиндре до давления Р_о и зависит от конструкции клапанов и каналов в цилиндре.

Объемные потери С₁ и С₂ учитываются индикаторным коэффициентом подачи

λ_i = λ_c∙ λ_др = .

С учетом депрессии на всасывании ΔР_вс и при нагнетании ΔР_н индикатор коэффициента подачи определяется по формуле:

λ_i =

где: ΔР_вс = 5 кПа

ΔР_н = 10 кПа с = 3 ÷ 5%.

Теплообмен пара в процессе всасывания

В действительном процессе компрессора стенки цилиндра в процессе всасывания имеют более высокую температуру, чем всасываемый пар. Поэтому пар во время всасывания подогревается и его удельный объем увеличивается – уменьшается масса всасываемого пара в цилиндр компрессора. Потери, вызванные в результате данного теплообмена, учитывают коэффициентом подогрева - λ_w. - этот коэффициент нельзя определить по индикаторной диаграмме. Коэффициент – λ_w зависит от отношения давлений Р_к / Р_о, чем оно больше, тем выше t в конце сжатия, следовательно, более интенсивно идет теплообмен.

Неплотности в цилиндре компрессора

При работе компрессора неизбежны утечки пара через неплотности в поршневых кольцах, сальниках и клапанах, которые учитываются коэффициентом плотности – λ_пл. Обычно λ_пл принимают – 0,96÷0,98.

Коэффициент λ_w и λ_gk – учитывают «невидимые» потери компрессора.

λ_w∙ λ_пл - λ_w' – коэффициент невидимых потерь

λ_w' = - для непрямоточных компрессоров

λ_w' = - для прямоточных компрессоров.

Т_о и Т_к – абсолютные температуры:

Т_о = 273 + t_о

Т_к = 273 + t_к + (26)

Коэффициент подачи компрессора

Все объемные потери действительного компрессора учитываются коэффициентом подачи «λ» - т.е. отношением действительной объемной подачи компрессора V_g – к теоретической объемной подаче V_т.

λ = - действительная и теоретическая массовая подача компрессора, кг/с.

Объем пара, всасываемого компрессором в единицу времени – называется объемной подачей компрессора – м³/с.

Массовой подачей компрессора называется масса пара с удельным объемом υ₁ (м³/кг)

λ = λ _с ∙ λ_др ∙ λ_w⁷ ∙ λ_gk

λ = λ_i ∙ λ_w'

Коэффициент подачи компрессора можно определить по графикам в зависимости от Р_к / Р_о для каждого вида компрессора.

Холодопроизводительность компрессора

Количество теплоты, которое холодильная машина отнимает от охлаждаемой среды в единицу времени – называется холодопроизводительностью машины.

Q_о – Вт, ккал. 1 Вт – 1 Дж/с

1 ккал/ч – 1,163 Вт

Q_o = q_o ∙ m_g

1) q_o = q_v ∙ υ₁, тогда

Q_o = q_v ∙ υ₁ ∙mg

2) m_g ∙ υ₁ = V_g

Q_o = q_v ∙ V_g

V_g = V_T ∙ λ, тогда

Q_o = q_v ∙ V_T ∙ λ

Холодопроизводительность Q_o ст. или номинальная, определенная при

t_o = -15^oC, t_к = 30^оС, t_вс = -10^оС, t_п = 25^оС –

это стандартные температуры для одноступенчатого сжатия.

Холодильные машины работают при условиях, отличающихся от стандартных, тогда их холодопроизводительность называется Q_o рабочей.

Для рабочих условий - Q_{o =} q_v ∙ V_T ∙ λ

Для стандартных - Q_oн = q_vн ∙ V_T ∙ λ_н

Разделив Q_o / Q_oн получим:

, откуда

Q_он = .

Энергетические потери и мощность компрессора

При сжатии пара в теоретическом компрессоре адиабатически затрачивается мощность.

Na = m_g ∙ (i₂ ∙ i₁') кВт

В действительном компрессоре мощность, затраченную на сжатие пара, определяют по индикаторной диаграмме и называют индикаторной – N_i.

N_i = V_T ∙ P_i

P_i – среднее индикаторное давление по диаграмме.

Но в компрессоре существуют энергетические затраты на процесс теплообмена со стенками цилиндра, в сопротивлении при всасывании и нагнетании. Это учитывает мощность, затраченную на валу компрессора – N_е, которая больше индикаторной на величину потерь на трение N_тр.

N_е = N_i + N_тр,

N_тр – зависит от размеров и режима работы компрессора

N_тр = V_T∙ Р_тр

Р_тр – удельное давление трения –

для прямоточных Р_тр = 49 ÷ 69 кПа

для непрямоточных Р_тр = 19 ÷ 34 кПа

для хладоновых прямоточных Р_тр = 39 ÷ 69 кПа

Работу компрессора характеризует отношение теоретической мощности к индикаторной – это индикаторный коэффициент полезного действия

η_i =

η_i – связан с коэффициентом невидимых потерь λ_w '.

Практически η_i – бывает несколько больше λ компрессора, и его можно определить по формуле:

η_i = λ_w' + вt_о

t_о – температура кипения, «в» - эмпирический коэффициент,

для аммиачного вертикального компрессора, в = 0,001,

для хладоновых в = 0,0025.

Механическим КПД η_м называют отношение индикаторной мощности к эффективной.

η_м = - от конструктивных особенностей, режима работы компрессора.

Если компрессор соединяется с электродвигателем через ременную передачу, то N_дв на валу электродвигателя будет больше N_е на величину потеряв в передаче

N_дв =

η_п = 0,96 ÷ 0,99 КПД передач.

Мощность электродвигателя рекомендуется выбирать с запасом на 10-12%, чтобы не было перегрузки.

Отношение N_а / N_е – называется эффективным КПД.

η_е = = = η_i ∙ η_м

Дата добавления: 2014-01-07