Поршневой холодильный компрессор АУ-200 (стр. 2 из 2)

Находим температуру конденсации: [1, табл. V-18 стр. 227 ]

t_k = t_w1 + 5 ^оС = 35 +4 = 39 ^оС.

2.2.1 Построение цикла ХМ по исходным данным

Рис.1. Цикл холодильной машины.

Параметры узловых точек для расчетного режима и для других температур кипения при постоянной температуре конденсации занесены в таблицу 1:

Таблица №1

Параметры узловых точек при разных температурах кипения
параметр	1	1’	2	3	4	5	6
P,МПа	0,24	0,24	1,875	1,875	1,875	1,625	0,24
t, оС	-15	-10	140	39	39	35	-15
i	1435	1450	1770	1490	430	400	400
v	0,525
P,МПа	0,29	0,29	1,875	1,875	1,875	1,625	0,29
t, оС	-10	-5	130	39	39	35	-10
i	1440	1460	1745	1490	430	400	400
v	0,44
P,МПа	0,36	0,36	1,875	1,875	1,875	1,625	0,36
t, оС	-5	0	120	39	39	35	-5
i	1445	1470	1720	1490	430	400	400
v	0,36
P,МПа	0,44	0,44	1,875	1,875	1,875	1,625	0,44
t, оС	0	5	110	39	39	35	0
i	1450	1480	1695	1490	430	400	400
v	0,3
P,МПа	0,5	0,5	1,875	1,875	1,875	1,625	0,5
t, оС	5	10	100	39	39	35	5
i	1455	1490	1670	1490	430	400	400
v	0,25

2.2.2 Определение холодопроизводительности компрессора в стандартном и расчетном режимах

Стандартные условия:

t₀ = -15 ^оС – температура кипения

t_k = +30 ^оС – температура конденсации

Стандартная холодопроизводительность, кВт:

Q_oст =l_стq_vстV_h(1)

Q_oст =0,73*2144*0,147=230 кВт

где l_ст =0.73– коэффициент подачи компрессора для стандартного режима(t_о =-15 ^оС и t_к =+30 ^оС) [1. стр.57]

l-коэффициент подачи находится по графику в зависимости от степени повышения давления.

Рис.2 График для определения коэффициента подачи.

Степень повышения давления:

p = P_k / P_o (2)

p = 1,25 / 0,24= 5,2

Удельная массовая холодопроизводительность, кДж/кг

q₀=i₁-i₆ (3)

q₀=1445-330=1115 кДж/кг.

Удельная объемная холодопроизводительность, кДж/м³ [5. стр. 9]

q_v= q_o/ v₁ (4)

q_v = 1115/ 0,52 = 2144кДж/м³.

Объем, описываемый поршнями, м³/с. [5. стр.105]

V_h = p*Dп ²Sпzn/4 (5)

V_h = 3,14*0,15²*0,13*4*16/4 = 0,147м³/с

Расчетные условия:

t₀ = -5 ^оС – температура кипения

t_k = +39 ^оС – температура конденсации

Расчетная холодопроизводительность, кВт:

1. Q_oраб = (Q_oст l_рабq_vраб)/( l_стq_vст) (6)

Q_oраб =(230*0,82*2972)/(0,73*2144)=358,1кВт

l_раб =0.82 при p = 1,875 / 0,36= 5,2

q_{0 раб} =1470-400=1070 кДж/кг

q_vраб = 1070/ 0,36= 2972кДж/м³.

2. Q_oраб=l_рабq_vрабV_h (7)

Q_oраб =0,82*2972*0,147=358,2 кВт

2.2.3 Определение основных параметров ХМ при различных температурах кипения

Массовый расход рабочего вещества, кг/с [4. стр. 113]

G_ха = Q_o/ q_o (8)

Адиабатная работа, кДж/кг [5. стр. 9] ^оС

l_ад= i₂ – i_1` (9)

Адиабатная мощность компрессора, кВт:

N_ад = G_ха×l_ад (10)

Индикаторная мощность в рабочем режиме, кВт:

N_i= N_ад / h_i, (11)

где h_i = 0,85 — индикаторный КПД [5. стр 106. рис.2.3.]

Эффективная мощность, кВт [2. стр114]

N_е = N_i/h_мех (12)

Электрическая мощность, кВт [4. стр 115]

N_эл= N_e/h_эд (13)

где h_эд=0,9 – КПД электродвигателя;

Эффективный холодильный коэффициент [4. стр133]

e_е= Q_o / N_e (14)

по расчетным формулам были получены значения параметров для разных температур кипения и сведены в таблицу 2

Таблица №2

Основные параметры ХМ при разных температурах кипения

t0	p	l	q0	qv	Q0
-15	7,8	0,76	1050	2000	223,1
-10	6,5	0,78	1060	2409	276,2
-5	5,2	0,82	1070	2972	358,1
0	4,3	0,83	1080	3600	439,2
5	3,8	0,82	1090	4360	525,6
Gxa	lад	Nад	Ne	Nэл	e
0,213	320	68,1	89,0	98,9	2,25
0,261	285	74,3	98,2	109,2	2,53
0,335	250	83,6	109,3	121,5	2,95
0,410	215	87,5	115,7	128,5	3,42
0,480	180	86,8	114,8	127,6	4,12

2.2.4 Определение зависимостей холодопроизводительности, мощности и холодильного коэффициента от температуры кипения

Зависимость холодопроизводительности от t0:

Зависимость эффективной мощности от t0:

Зависимость холодильного коэффициента от t0:

Глава 3. Оценка эффективности работы компрессора

3.1 Определение эксергетического К.П.Д в расчетном режиме

Строим цикл ХМ в диаграмме e-Iв соответствии с заданным расчетным режимом;

Рис.3 Цикл ХМ в диаграмме e-I.

Определяем эксергетические потери реального процесса сжатии, используя формулу:

Dк=G_ха×l_ад/(h_ih_эдh_мех)-ôe2-1 (15)

так как процесс сжатия адиабатный,тогда ôe2-1 =ôi2-1,тогда формулу можно упростить: Dк=G_ха×l_ад(1/(h_ih_эдh_мех)-1) (16)

Определяем эксергетический К.П.Д. реального процесса по формуле:

h_e=(1- Dк/ N_эл)100% (17)

Результаты расчетов сведены в таблицу 3

Таблица №3

Значения эксергетического К.П.Д. с учетом потерь

t0	Gxa	lад	Dk	Nэл	he
-15	0,213	320	32,0352	98,9	0,676085
-10	0,261	285	34,96095	109,2	0,679845
-5	0,335	250	39,3625	121,5	0,676029
0	0,41	215	41,4305	128,5	0,677584
5	0,48	180	40,608	127,6	0,681755

По полученным данным строим график:

Так же теоретический эксергетический К.П.Д. можно считать по формуле:

h_e=et_e (18)

t_e=(T_o-T_o/с)/T_o (19)

Результаты расчетов сведены в таблицу 4

Таблица №4

Значения эксергетического К.П.Д. при разных температурах кипения

3.2 Определение зависимости hе=f(e)

По полученным данным строим график:

Заключение. Анализ полученных расчетных технических характеристик

Уменьшение холодопроизводительности компрессора по мере понижения температуры и, соответственно, давления кипения связано:

- с увеличением удельного объема пара, образующегося в испарителе;

-с увеличением объемных потерь в цилиндрах компрессора (уменьшается коэффициент подачи, т.к. возрастает степень сжатия);

-с увеличением потерь в регулирующем вентиле, т.к. увеличивается доля парообразного ХА при дросселировании.

Все эти причины ведут к уменьшению массы жидкого агента, всасываемого компрессором в единицу времени, а ведь именно он, испаряясь, совершает полезную работу.

Аналогично меняется зависимость холодильного коэффициента от температуры кипения, т.к. он напрямую зависит от холодопроизводительности.

График зависимости эксергетического К.П.Д. с учетом потерь является линейным, т.к. в идеале процесс сжатия является адиабатным и приращение эксергии равно приращению энтальпии. В реальности же сжатие является политропным процессом в связи искусственным охлаждением компрессора и точка конца сжатия на графике может смещаться. График зависимости эксергетического К.П.Д. от холодильного коэффициета показывает что эффективность процесса, рассчитанная с учетом энергий различного потенциала может быть больше единицы(e),а с учетом энергий одного потенциала-всегда меньше единицы(hе). При этом чем ближе температура кипения к температуре о/с, тем больше К.П.Д процесса.

График зависимости мощности от температуры кипения при постоянной температуре конденсации и числе оборотов имеет точку перегиба, т.к. мощность связана через холодопроизводительность с коэффициентом подачи, который в свою очередь тоже на графике зависимости от степени сжатия имеет экстремум. Это связано с тем, что при значительных степенях сжатия на подачу влияют перетечки газа через уплотнительные кольца и клапана, что приводит к уменьшению коэф. подачи, с уменьшением степени сжатия-подача растет до момента, когда на подачу начинает значительно влиять удельный объем всасываемого газа, уменьшающийся по мере увеличения температуры кипения.

Список использованной литературы

1. Холодильные компрессоры/ Под ред. А. В. Быкова: Справочник. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. -279 с.

2. Холодильные машины / Под общ. ред. Н. Н. Кошкина. Москва. Пищевая промышленность, 1973. - 512 с.

3. Теория и расчет поршневых компрессоров. Пластинин П. И.– М.: ВО «Агропромиздат», 1987. – 271 с.

4. Холодильные машины / Под общ. ред. И. А. Сакуна. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1985. - 512 с.

5. Тепловые и конструктивные расчеты холодильных машин / Под общ. ред. И. А. Сакуна. -Л.: Машиностроение,Ленигр.отделение,1987. - 423 с.

6. Л. М. Розенфельд. Примеры и расчеты холодильных машин и аппаратов. - Л.: Госторгиздат, 1960. – 236 с.

7. Тепловые и конструктивные расчеты холодильных машин / Под общ. ред. Н. Н. Кошкина. -Л.: Машиностроение, Ленигр. отд-ние, 1976. - 464 с.

8. Холодильные машины / Под общ. ред. Л. С. Тимофеевского. – С. – Петербург.: Политехника, 1997.-992 с.

9. Руководство по курсовому и дипломному проектированию по холодильным и компрессорным машинам / Под общ. ред. Р.М. Галиева. Москва.:Машиностроение, 1986.-263 с.