3. Учебно-методические материалы по дисциплине.

1. Основная и дополнительная литература.

Порядковый номер и библиографическое описание рекомендуемого источника литературы

Шифр Библиотеки КемТИППа

Планируемое число студентов пользователей

Число экземпляров выделяемых библиотекой на данный поток студентов

1. Основная литература.

1. Усов А.В. Компрессорные машины и установки. Учебное пособие. Кемерово. КемТИПП, 2003.

20

20

2. Дополнительная литература.

2. Холодильные машины. Бараненко Н. Н., Бухарин Н.Н. - СПб.: Политехника,2002.-576с.	621.57 Х73	20	20
3. Холодильные установки. Курылев Е.С., Оносовский В.В.– СПб.: Политехника,1997, - 922с.		20	20
4. Тепловые и конструктивные расчеты холодильных машин. Под ред. И.А. Сакуна. Л. "Машиностроение", 1987.	621.57 Т34	20	20

Лекционный курс

Тема 1. Области применения компрессорных машин. Классификация по принципу сжатия, количеству ступеней сжатия. Термодинамические диаграммы, процесс сжатия газов. Теоретический цикл объемных компрессоров. Работа сжатия и потребляемая мощность.

Лекция 1. Введение. Классификация компрессорных машин. Термодинамические диаграммы, процессы сжатия.

Компрессорные холодильные машины (в дальнейшем ХМ) используют энергию в виде механической работы. Одним из основных элементов этих машин является компрессор, сжимающий и перемещающий пар или газообразное рабочее вещество. Привод такого компрессора может осуществляться от различных двигателей, таких как: электрический, внутреннего сгорания, паровой или газовой турбины.

Практическое применение ХМ получили во второй половине XIX века. Однако массовое использование искусственного холода началось в XX веке.

ХМ нашли применение во многих отраслях промышленности: пищевой, химической и нефтеперерабатывающей, а также в сельском хозяйстве и медицине, в быту и на транспорте, в горном деле, машиностроении и т.д.

В настоящее время выпускаются ХМ с мощностью от несколько десятков ватт до 10 МВт. Более половины производящихся ХМ используется для хранения и обеспечения технологии производства пищевых продуктов.

По принципу сжатия компрессоры делятся на 2 класса:

1. объемного принципа действия;

2. динамического принципа действия.

Компрессоры объемного принципа действия засасывают определенный объем рабочего вещества, сжимают его благодаря уменьшению замкнутого объема и затем перемещают в камеру нагнетания. Рабочие процессы в этих машинах совершаются строго последовательно, повторяясь циклически.

Компрессоры динамического принципа действия работают так, что рабочее вещество непрерывно перемещается через проточную часть компрессора, при этом кинетическая энергия потока преобразуется в потенциальную. Плотность в потоке рабочего вещества постепенно повышается от входа в машину к выходу. Эти машины непрерывного действия. По количеству ступеней сжатия ХМ делятся на одноступенчатые, двухступенчатые и многоступенчатые. Для теплового расчета и построения рабочего цикла ХМ используются термодинамические диаграммы состояния рабочего вещества в координатах T – S и lg P – i.

При анализе lg P – i диаграммы для рабочих веществ ХМ необходимо отметить, что область переохлажденной жидкости слева от левой пограничной кривой. Состояние влажного насыщенного пара характеризуется линией х=0. Область влажного пара находится между левой и правой пограничными кривыми. Состояние сухого насыщенного пара определяется правой пограничной кривой. Справа от х=1 находится область перегретого пара.

Все термодинамические параметры, представленные в диаграммах, влияют на температурные режимы работы ХМ, эффективность термодинамических циклов, показатели и характеристики ХМ и компрессоров.

Рис.1 Термодинамические диаграммы состояния рабочего вещества.

Уравнение состояния, связывающее между собой термические параметры вещества, называется термическим уравнением состояния.

Для идеальных газов оно имеет вид (уравнение Клапейрона):

(1)

Но для реальных газов вводится дополнительный параметр коэффициент сжимаемости – z, зависящий от природы газа, давления и температуры. С помощью этого коэффициента уравнение записывается в следующем виде:

(2)

Уравнение 2 позволяет определить неизвестный параметр по двум известным, если задана функция z=f(υ,T).

Физические особенности реальных газов более точно отражаются уравнением Ван-дер-Ваальса:

(3)

где a и b – постоянные для каждого газа;

a/υ² – внутреннее давление, учитывает силы притяжения между молекулами;

b – учитывает объем недоступный для движения молекул.

Уравнение Ван-дер-Ваальса также не полностью отражает силовое взаимодействие молекул и количественно не согласуется с экспериментальными значениями термических параметров, особенно при высоких температурах.

Для реальных газов было предложено много уравнений состояния, но ни одно из них не обладает достаточной точностью. На практике применяют уравнение Боголюбова-Майера:

(4)

где B₂, B₃, B₄, …, B_n+1 – вириальные коэффициенты, зависящие от температуры, имеют физический смысл – характеризуют взаимодействие пары, троек и т. д. до i=n молекул.

Располагая уравнением состояния реальных хладагентов, а также зависимостью теплоемкости с_р можно по известным в термодинамике формулам определить все термодинамические параметры хладагента.

В зависимости от термодинамического характера различают изотермный, адиабатный и политропный процессы сжатия.

Изотермный процесс сжатия происходит при постоянной температуре Т₁=const. В изотермном процессе количество отводимой теплоты равно:

(5)

Величина q_1-2 эквивалентна площади

с-1-2-а.

Рис. 2 Изотермический