11.7 Область застосування компресорів

Найбільше поширення в області помірного холоду одержали поршневі, гвинтові й відцентрові компресора.

Поршневі компресора мають високий холодильний коефіцієнт, однак для них характерна більша, ніж для компресорів інших типів, вібрація й вони менш надійні через наявність клапанів, які набагато частіше інших детальний виходять з ладу. Поршневі компресори дуже гарні в холодильних машинах малої й середньої холодопродуктивності й надто громіздкі, важкі й менш енергетично ефективні в машинах великий холодопродуктивності.

Гвинтові компресори, які в області малих холодопродуктивностей поки не можуть конкурувати з поршневими по енергетичній ефективності, але майже рівняються з ними по цьому показнику в області середніх холодопродуктивностей. Головне достоїнство гвинтових компресорів – висока надійність. Це, а також компактність і незначна вібрація обумовили широке застосування гвинтових компресорів спочатку в суднових холодильних установках, а потім в установках різних галузей народного господарства. До недоліків варто віднести підвищений рівень шуму й громіздкість масляної системи.

Відцентрові компресори, що обслуговують парокопресійні холодильні машини особливо великої холодопродуктивності, не мають конкурентів у своїй області застосування. Вони компактні, добре врівноважені, досить надійні. У них досить просто й ефективно регулюється холодопродуктивність. Однак досить важко домогтися задовільних показників у відцентрових компресорів при не дуже великий холодопродуктивності (менш 250 квт).

Інші існуючі типи компресорів (ротаційні, роторно-поршневі, спіральні й ін.) використаються обмежено по різних причинах. Наприклад, ротаційні компресори – через більші енергетичні втрати. Нові типи компресорів, такі як роторно-поршневі або спіральні, ще проходять етап освоєння й доведення.

Питання для самоконтрою

1. Принцип дії об’ємних нагнітальних машин.

2. Принцип дії динамічних нагнітальних машин.

3. Переваги багатоступінчастого стиску.

4. Чим обмежується ступінь підвищення тиску.

5. Переваги і недоліки поршневих детандерів.

6. Як визначається холодопродуктивність машини?

7. Від чого залежить холодопродуктивність компресора?

8. Енергетичні втрати у компресорі.

Лекція 11 основи теорії компресійних холодильних машин.

Для одержання штучного холоду (при помірному охолодженні до -100 °С) використовуються різні холодильні машини: повітряні, компресійні парові, компресійні газові, абсорбційні, пароежекторні.

11.1 Ідеальна парова компресійна холодильна машина

Для збереження ідеальності холодильної машини, відповідно з циклом Карно (лекція 4), зворотній термодинамічний цикл треба виконувати з використанням тільки ізотермічних та адіабатних процесів. Отже, цикл може здійснюється тільки в області вологої насиченої пари з використанням розширювальної машини (детандера). На рис. 11.1 наведена схема ідеальної парової компресійної холодильної машини, яка складається з детандера 1, конденсатора 2, компресора 3 і випарника 4. На рис. 11.2 цикл показаний у діаграмах Ts і Pi.

Компресор засмоктує пару з випарника при тиску р₀, стискає адиабатно до тиску р_к та нагнітає в конденсатор. Температура пари при стиску підвищується від Т₀ до Тк. Щоб процес конденсації відбувався при постійній температурі, пара після стиску повина бути насиченою, тому в компресор з випарника повина надходити волога пара холодоагенту. Точка 1 повинна лежати на перетинанні адіабати 1-2 і ізотерми Т₀. У конденсаторі пар конденсується при постійному тиску р_к і температурі Т_к (лінія 2 - 3), віддаючи тепло охолод- ному середовищу. Рідкий холодильний агент із конденсатора виходить при температурі кипіння (точка 3) і надходить у детандер, де адиабатно розширюється до тиску Р₀ температура при цьому знижується до Т₀ (точка 4). Точка 4 лежить на перетинанні адіабати 3 - 4 і ізотерми Т₀. З детандера рідкий холодильний агент надходить у випарник, де частково випаровується, віднімаючи теплоту від охолоджуваної речовини, та знову надходить у компресор. Такий цикл являє собою зворотний цикл Карно.

Т Р

Р_к

2

Т_к 3 2 Р₀ Р_к 3 2 1 3 Т₀ 4 1 Р₀ 4 1

4 S i Рис.11.1. Схема ідеальної Рис.11.2. Цикли ідеальної парової копресійної парової компресійної машини. машини