10.4 Процеси стиску у компресорі

Компресор — один з основних елементів холодильної машини. Він служить для стиску холодильного агента від тиску кипіння Р₀ до тиску конденсації Р_к. Крім того, компресор відсмоктує пару з випарника й цим забезпечує знижений тиск і температуру кипіння холодильного агента, а нагнітаючи в конденсатор, створює необхідні умови для скраплення газу.

Компресор у значній мірі визначає техніко-економічні показники виробництва й експлуатації холодильних машин.

Витрата роботи в дійсному компресорі залежить від характеру протікання окремих процесів. Варто прагнути організувати цикл компресора таким чином, щоб робота, затрачувана в циклі на стиск газу, була можливо меншою, а також щоб температура газу після стиску була не занадто високою, у всякому разі свідомо нижче температури спалаху мастила.

Доцільно розглянути три варіанти процесів стиску (рис.10.2): по адіабаті 1-2, по ізотермі 1-2^// й по політропі 1-2^/, розташованої між адіабатою і ізотермою.

Так як нас цікавить робота, яка затрачується на стиск газу, то розглянемо процеси стиску у Рv діаграмі, по якій, по площі під кривими процесів, можна оцінити кількість роботи, що затрачується на стиск в тому чі іншому процесі.

Ця робота, як видно з рис. 10.2, має максимальне значення при стиску по адіабаті (площа 12341) і мінімальне – при ізотермічному стиску (площа 12^//341).

. Таким чином, найвигоднішим є ізотермічний стиск, але для цього потрібна велика витрата охолодної води. Процес стиску робочого тіла найчастіше протікає по політропі з показником п = 1,2÷1,25.

Р Р

Р_к 3 2^// 2^/ 2 Р_к 4 4 4^/

Р_пр 2

3

Р₀ 4 1 Р₀ 1

V V

Рис. 10.2. Процеси стиску Рис. 10.3. Двоступінчастий стиск

робочого тіла

В одноступінчастому компресорі ступінь підвищення тиску обмежується припустимою температурою робочого тіла, з підвищенням якої погіршуються умови змащення. Для одержання стисненого газу більш високого тиску (більше 1÷1,2 мПа) застосовуються багато- ступінчасті компресори із проміжним охолодженням газу після кожного щабля. Цим також досягається наближення процесу до ізотермічного й більш економічна робота компресора. Звичайно тут прагнуть до того, щоб газ після проміжного холодильника мав ту ж температуру, при якій він надійшов у попередній щабель. Спеціальні розрахунки показують, що найбільш вигідним виявляється багато- ступінчастий стиск у тому випадку, коли відношення тисків у кожному щаблі приймається однаковим для всіх щаблів.

На рис. 10.3 наведена діаграма двоступінчастого компресора. Тут лінії 1-2 і 3-4 – процеси адіабатного стиску в щаблях компресора, а лінії 2-3 і 4-5 – процеси охолодження газу в проміжних холодильниках при Р = const. Заштрихована площа 2344^/ ілюструє економію у витраті енергії на стиск у другому щаблі завдяки проміжному охолодженню.