Вопросы для самопроверки
1. Определение обратного цикла – холодильный цикл, цикл теплового насоса, теплофикационный цикл. 2. Определение основных термодинамических параметров фреонов по диаграммам состояния. 4. Основные элементы холодильных машин: компрессор, конденсатор, детандер, дроссель, испаритель. 5. Какие термодинамические процессы протекают в основных элементах ХМ? 6. Холодильные машины с а) детандером в области влажного пара; б) с всасыванием сухого или перегретого пара; в) с регенеративным теплообменником, схемы, принцип действия, основные конструктивные параметры, отличия. 7. Определение основных термодинамических параметров для ХМ.
Тема 1.5. Теоретические процессы поршневых компрессоров
Компрессоры, классификация. Объемные компрессоры, принцип действия, достоинства и недостатки. Поршневые компрессоры, устройство. Рабочий процесс поршневого компрессора, индикаторная диаграмма. Определение термодинамических и технических параметров поршневого компрессора. Действительный поршневой компрессор, индикаторная диаграмма. Сущность теплового и газодинамического расчетов поршневого компрессора.
Методические указания
Холодильный компрессор – компрессор, входящий в состав холодильной парокомпрессионной машины; служит для отсасывания паров хладагента из испарителя и нагнетания их в конденсатор. По принципу действия холодильные компрессоры аналогичны компрессорам для сжатия воздуха и газов.
По принципу действия и основным конструктивным особенностям различают компрессоры объемного действия, динамического действия (осевые, центробежные) и термокомпрессоры.
Объёмный компрессор – это машина, в которой процесс сжатия происходит в рабочих камерах, изменяющих свой объём периодически, попеременно сообщающихся с входом и выходом компрессора.
Объёмные машины по геометрической форме рабочих органов и способу изменения объёма рабочих камер можно разделить на поршневые, мембранные и роторные (винтовые, ротационно-пластинчатые, с катящимся ротором и пр.) компрессоры.
В зависимости от применяемых хладагентов, требуемой объёмной производительности и других специфических условий в холодильной технике используются различные типы компрессоров: поршневые, ротационные, винтовые, центробежные.
Рабочий процесс поршневого компрессора удобно рассматривать в индикаторной диаграмме (рис. 4), показывающей зависимость давления сжимаемой среды от переменной величины ее объема в цилиндре или, что то же самое, от хода поршня.
Принцип действия идеального компрессора:
1-2
– адиабатное сжатие от
до
(1 – 5 политропное сжатие с
,
1, 1 – 6 с
);
2-3 (5-3, 6-3) – нагнетание;
3-4 – расширение;
4-1 – всасывание.
– удельный
объем в точке 1 (объем, описываемый
поршнем приведенный к единице массы
рабочего вещества).
Термодинамические и технические параметры компрессоры определяются следующим образом.
Работа компрессора:
,
где:
– работа всасывания;
– работа сжатия;
– работа нагнетания.
Адиабатная работа компрессора:
,
где:
– показатель адиабаты;
– термодинамические параметры рабочего
вещества на входе в компрессор;
– термодинамические параметры рабочего
вещества на выходе из компрессора.
Объем, описываемый поршнем:
,
где:
– диаметр цилиндра;
– ход поршня;
– частота вращения коленчатого вала,
.
Рисунок 4. – Теоретическая индикаторная диаграмма поршневого компрессора.
Массовая производительность:
.
Действительный компрессор.
В действительном (реальном) компрессоре имеется ряд конструктивных и функциональных факторов, снижающих производительность компрессора:
наличие мертвого пространства;
гидравлические потери;
подогрев пара;
теплообмен в цилиндре;
перетечки;
трение.
Действительные рабочие процессы существенно отличаются от теоретических, что отражает индикаторная диаграмма действительного компрессора (рис. 5).
Количественным показателем уменьшения действительной производительности по сравнению с теоретическим объемом служит коэффициент подачи:
,
,
где:
– объемный коэффициент;
– коэффициент дросселирования;
– индикаторный объемный коэффициент;
– коэффициент подогрева, оценивает
уменьшение производительности от
повышения температуры пара;
– коэффициент плотности.
Рисунок 5. – Индикаторная диаграмма рабочего процесса действительного компрессора
А–B–C–D
– индикаторная диаграмма теоретического
компрессора;, 1–2–3–4 – индикаторная
диаграмма действительного компрессора;
– депрессия на всасывании;
– депрессия на нагнетании;
– объем мертвого пространства;
– объем, описываемый поршнем.
Коэффициент подачи по формуле Бадылькеса:
.
Коэффициент подачи позволяет определить холодопроизводительность компрессора:
,
где: – удельная холодопроизводительность; – удельный объем всасываемого пара.
Массовая производительность:
.