9. Определение рабочих параметров компрессорных машин по характеристикам.

Рабочие параметры объемных машин (на примере ПК)

Пример нахождения рабочих параметров поршневого компрессора, работающего на сеть, приведен на рис. 2.11.

Наложим на характеристику компрессора (при n₂₎ характеристику сети c полностью открытой задвижкой и общим сопротивлением s₁ (в одинаковом масштабе по осям диаграммы). Точка пересечения а определяет рабочий режим системы (рабочая точка). Компрессор в этом режиме развивает давление P_а, а его производительность равна расходу воздуха через сеть Q_а.

П рикроем задвижку 3. Сопротивление сети станет s₂>s₁. Точка пересечения б определяет новый режим. Давление нагнетания вырастет (P_б>P_а), а расход воздуха останется практически неизменным (Q_бQ_а). То же будет наблюдаться при дальнейшем прикрытии задвижки (см. точку в).

Рис. 2.11. Характеристики поршневого (винтового) компрессора и сети, работающих совместно: а – диаграммы характеристик при различных значениях n и s; б – схема системы: 1– воздухозабор; 2 – компрессор; 3 – задвижка; 4 – магистраль; 5 – коллектор сжатого воздуха у потребителя

Таким образом, очевидно, что с помощью задвижки на линии нагнетания невозможно регулирование производительности поршневого компрессора. С ростом сопротивления сети увеличиваются степень повышения давления в компрессоре и потребляемая мощность, но вся дополнительно затрачиваемая мощность будет срабатываться на дросселе (задвижке).

10. Энергетические затраты производства холода.

Наибольшее распространение нашли холодильные и криогенные установки работающие на основе испарительного охлаждения жидкостей. Это так называемые парокомпрессионные холодильные машины. Идеальным циклом таких машин является обратный парожидкостный цикл Карно

T, s-диаграмма обратного цикла Карно парожидкостной холодильной машины

Здесь: Т_н – температура подвода теплоты к циклу от теплоотдатчика (охлаждаемой среды) на низшем температурном уровне;

Т_в=Т_о.с – температура отвода теплоты из цикла теплоприемнику (охлаждающей среде), высшая температура цикла;

q_н – теплота подведенная к циклу, иначе – холодопроизводительность цикла. В соответствии с графиком: q_нпл. 1-4-5-6=Т_нs;

E_q – работа (эксергия) подведенная к циклу, где E_qпл. 1-2-3-4=(Т_н-Т_о.с) s. Так как Т_нТ_о.с, то значение E_q будет со знаком "минус". Это означает, что энергия подводится;

q_в – теплота отводимая в конденсаторе в окружающую среду (теплоприемнику). В соответствии с диаграммой q_впл. 2-3-5-6=Т_вs или q_в= q_в+ E_q .Это равенство называют уравнением теплового баланса холодильной машины.

Связь между затраченной энергией и холодопроизводительностью цикла определяется соотношением:

Где _е называется коэффициентом работоспособности теплового потока и представляет собой удельный расход энергии на производство единицы холода в идеальной холодильной машине.

Проведем анализ зависимости удельного расхода энергии _е на производство холода q_н от уровня температуры этого холода Т_н (см. рис. 1.5):

при Т_нТ_о.с _е0, т.е. энергия подводится (холодильный цикл Карно);

при Т_нТ_о.с _е0, т.е. энергия отводится (тепловой двигатель);

при Т_н=Т_о.с _е=0; если Т_н то _е1; если Т_н0, то _е -.

Заметим, что в холодильном цикле величина _е (по модулю)может быть существенно больше 1. В прямом (тепловом) цикле всегда _е<1.

Зависимость удельного расхода энергии _е от температурного уровня получаемого холода Т_н.

Так как , то видно также, что для получения одного и того же значения холодопроизводительности при снижении температурного уровня Т_н необходимо затрачивать все больше и больше энергии (зависимость гиперболическая).

Отсюда видна недостижимость "абсолютного нуля", так как при Т_н 0 E_q-, т.е. необходимо затратить бесконечное количество энергии.