ст. гр. 14-МБ-ХТ1

Министерство образования Российской Федерации

КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Факультет Машиностроения и автосервиса

Кафедра “Технологическое оборудование и системы жизнеобеспечения”

Расчетно-графическая работа

Тепловой и динамический расчет поршневого компрессора одноступенчатой холодильной машины

Выполнил:

ст. гр. 14-МБ-ХТ1

ФИО Антипенко М. А.

Проверил: доцент

Алешин В. И.

Краснодар - 2017 г.

ЗАДАНИЕ

Выполнить тепловой и динамический расчет холодильного компрессора.

Исходные данные:

Таблица 1

Вариант					Холодильный Агент	Компрессорная машина
		-25			R134а	П40

1 Тепловой расчет поршневого компрессора одноступенчатой холодильной машины

Схема холодильной машины, определение параметров характерных точек цикла.

Рисунок 1 – Схема холодильной машины

Рисунок 2 – Цикл холодильной машины

Находим параметры характерных точек цикла и заносим их в таблицу 1. 2.

Таблица 1. 2 – Параметры характерных точек цикла холодильной машины.

			x	ТДС
0, 11	-25	0, 175		НП
0, 11	-10	0, 19	-	ПП
0, 685		0, 034	-	ПП
0, 685		-		НЖ
0, 685		-	-	ПЖ
0, 11	-25	0, 048	0, 26	КЖ

Тепловой расчет компрессора одноступенчатой холодильной машины.

Удельная массовая холодопроизводительность агента,

Масса всасываемого пара

Удельная объемная холодопроизводительность агента,

где - удельный объем всасываемого пара в точке 1,

Действительный объем всасываемых паров в компрессор,

Объем описываемый поршнями компрессора,

Коэффициент подачи

где - коэффициент индикаторных потерь;

- коэффициент, учитывающий подогрев в цилиндре в процессе всасывания и перетекания из полости сжатия в полость всасывания из-за внутренних неплотностей.

с – относительная величина мертвого пространства (выбирается в пределах 0, 015-0, 05 в зависимости от типа и размера компрессора, а также от конструкции клапанов и режима работы (2))

с=0, 03

, - депрессии во всасывающих и нагнетательных клапанах принимаются равными 0, 005 и 0, 01 МПа, соответственно.

Тогда

Отсюда

Теоретическая удельная работа компрессора

Теоретическая мощность компрессора

Индикаторный КПД компрессора

где - для фреонов

Индикаторная мощность компрессора,

Эффективная мощность компрессора,

где - механический КПД компрессора зависящий от его конструктивных особенностей

Электрическая мощность (мощность, забираемая электродвигателем из сети),

где - КПД электродвигателя

- механический КПД передачи.

Теоретический холодильный коэффициент

Действительный холодильный коэффициент

Степень термодинамического совершенства

где - холодильный коэффициент соответствующего цикла Карно, построенного на тех же температурах кипения и конденсации холодильного агента

Следовательно:

Основные размеры и характеристики компрессора.

Задаемся величиной

где S – ход поршня, м;

D – диаметр цилиндра, м.

Величина определяется многими факторами, важнейшим из которых является разность давлений нагнетания и всасывания, величина сил инерции неуравновешенно движущихся масс, скорости пара в клапанах. Принимаем .

Определяем диаметр цилиндра компрессора из выражения

где z – число цилиндров компрессора;

n – частота вращения вала компрессора, с^-1

Согласно ГОСТ 951581-81 принимаем значение D равное 120 мм.

Определяем ход поршня S, м

Округлив до ближайшего целого значения получаем ход поршня равный

Проверка средней скорости поршня,

Средняя скорость поршня не выходит за пределы допустимой средней скорости

Определяем теоретический объем, описываемый поршнями проектируемого компрессора

Определяем разницу между объемом и

Уточняем характеристики компрессора.

Холодопроизводительность проектируемого компрессора в рабочем режиме

Действительная масса пара, засасываемого компрессором,

Индикаторная мощность

Эффективная мощность в рабочем режиме

Максимальная эффективная мощность для подбора электродвигателя вычисляется для второго расчетного режима (режима максимальной мощности)

где - среднее индикаторное давление при режиме максимальной мощности согласно ГОСТ 2603-943-77

1 Особенности работы компрессоров в холодильных машинах

В холодильной промышленности компрессоры используются в компрессионных холодильных машинах. Компрессор является од-ним из основных элементов холодильной машины; самым сложным и дорогостоящим. Он предназначен для отсасывания паров холо-дильного агента из испарителя и поддержания необходимой разно-сти давлений холодильного агента между испарителем и конденса-тором. Компрессор в значительной степени определяет технико-экономические показатели производства холода и эксплуатации хо-лодильных машин.

Условия работы холодильных компрессоров отличаются от условий работы общепромышленных машин. Они характеризуются следующими особенностями:

* из-за изменения внешних условий работы холодильной машины компрессор работает в широком диапазоне изменения давлений нагнетания и всасывания и большой разности этих давлений;

* многие рабочие вещества легко растворяются в смазочном масле, что оказывает существенное влияние на рабочие процессы в хо-лодильном компрессоре и, как правило, снижают надежность подшипниковых узлов;

* всасываемый компрессором пар имеет низкую температуру и мо-жет содержать неиспарившиеся капли рабочего вещества;

* рабочие процессы объемных компрессоров (имеющих периодиче-ский характер процесса сжатия) могут сопровождаться периоди-ческой конденсацией некоторого количества рабочего вещества на внутренних стенках рабочей полости с последующим его испа-рением;

* многие рабочие вещества обладают высокой степенью проницае-мости не только через разъемы, но и через поры чугунных отли-вок, в то же время утечки рабочего вещества, как и подсос возду-ха в компрессор совершенно недопустимы;

* компрессоры холодильных машин работают с холодильными агентами, имеющими большой диапазон изменения физических и химических свойств: плотности, вязкости, текучести, химической стойкости и активности.

Важной особенностью компрессоров объемного действия явля-ется возможность их работы на любых холодильных агентах без из-менения их конструкции. Эти компрессоры работают, как правило, при наличии масла в рабочем пространстве. Важной особенностью компрессоров динамического действия является полное отсутствие масла в рабочем пространстве, так как они работают на холодильном агенте не содержащем масла.

К холодильным компрессорам предъявляются высокие требо-вания, вытекающие из их роли и условий работы в составе холо-дильной машины. Основными из них являются:

* высокая надежность и достаточный моторесурс работы основных узлов и компрессора в целом, обеспечивающих заданные режимы работы холодильной машины;

* высокая энергетическая эффективность в широком диапазоне из-менения параметров работы компрессора – перепада и степени повышения давлений, а также производительности;

* возможность полной автоматизации работы компрессора и надежная эксплуатация его без обслуживающего персонала;

* высокая степень герметизации;

* низкие скорости движения пара в клапанах и трактах компрессо-ров, работающих с холодильными агентами;

* технологичность конструкции, высокая степень унификации де-талей и узлов компрессора, доступность материалов для их изго-товления, малая материалоемкость;

* низкий уровень шума и механической вибрации.

Выбор того или иного компрессора зависит от условий работы, требуемой холодопроизводительности и свойств холодильного аген-та. Научно обоснованный выбор производится только на основе тех-нико-экономического расчета.