1.2 Расчет энергетических показателей работы машины

Адиабатная мощность N_a, кВт, затрачиваемая в процессе сжатия:

N_a = М*l, (13)

Индикаторная мощность N_i, Квт:

N_i = , (14)

где - индикаторный КПД.

= , (15)

где в – эмпирический коэффициент.

Для фреона в = 0,0025 [1]

= 0,8 + 0,0025(-16) = 0,74

N_i = 6,11/0,74 = 8,26 кВт.

Эффективная мощность N_е, кВт

N_е = , (16)

где - механический КПД.

= 0,9 [1]

Мощность электродвигателя N_эл, кВт

N_эл = , (17)

где - КПД передачи;

- КПД электрического двигателя.

= 0,8, = 1 [1]

.

Действительный холодильный коэффициент

, (18)

Степень термодинамического совершенства

, (19)

=4,47/2,94 = 1,5

1.3 Расчет основных размеров и характеристик компрессора

Определим диаметр цилиндра D, м, компрессора:

D = , (20)

где - отношение хода поршня к его диаметру;

Z - число цилиндров;

N - число оборотов коленчатого вала,с^-1.

D = м.

В соответствии с ГОСТ 9515-81 выбираем стандартный ближайший больший диаметр цилиндра D = 140 мм.

Определяем ход поршня S, м:

S = , (21)

S = 0,7*0,14 = 0,098 м.

Определяем скорректированную теоретическую производительность компрессора V_т,м³/с:

, (23)

V_т^!=

Холодопроизводительность проектируемого компрессора Q_{0 раб}, кВт:

Q_{0 раб} = , (24)

Q_{0 раб} = 0,83*0,144*210/0,12= 209,16 кВт.

Действительная масса пара М¹ , кг/с, поступающего на всасывание в компрессор:

М¹ = , (25)

М¹ =(0,83х0,144)/0,15 = 0,768 кг/с.

Уточняем индикаторную мощность N_i, кВт:

N_i = , (26)

N_i = (0,768х47)/0,74 =48,7 кВт.

Уточняем эффективную мощность N_е, кВт, проектируемого компрессора:

N_е = , (27)

N_е =48,77/0,9 = 54,2 кВт.

2 Динамический расчет При динамическом расчете определяем силы и моменты, действующие в компрессоре, которые в дальнейшем используются для прочностных расчетов деталей компрессора и расчета маховика.

2.1 Построение индикаторной диаграммы

Индикаторная диаграмма представляет собой зависимость между ходом поршня и давлением в цилиндре. Строится диаграмма в осях :

- ординат Р_ц F_п,

- абсцисс S.

Потери давления на всасывании Р0, Па, и нагнетании Р_н, Па:

Р_вс = (0,005 – 0,1) Р₀ (28)

Р_н = (0,1 – 0,15 ) Р_к (29)

Р_вс = 0,07х0,16 = 11200 Па;

Р_н = 0,12х0,9 = 108000 Па.

Сила давления пара холодильного агента на поршень П_вс, Н, со стороны всасывания:

П_вс = Р _вс F_п = (Р₀ - Р_вс)F_п, (30)

F_п = =

П_вс = (0,16 – 0,0112)0,015 = 2232 Н.

Сила давления пара холодильного агента на поршень П_н, Н, со стороны нагнетания:

П_н = Р_к F_п = (Р_к + Р_н)F_п, (31)

П_н = (0,9 +0,108)0,015 = 15120 Н

Величина линейного мертвого пространства, S₀, м:

S₀ = с S_, (32)

S₀ = 0,05 х 0,098 = 0.0049 м.

Расстояние до точки начала сжатия:

S_а = S₀ + S = 0,0049+ 0,098 = 0,102 м

Построение политропы сжатия на заранее подготовленных осях координат

РF_п – S производим следующим образом.

Откладываем на осях следующие величины:

S₀ – мертвое пространство;

S₁ – точка начала сжатия;

Р_нF_п – сила давления пара на поршень со стороны нагнетания;

Р_всF_п – сила давления пара на поршень со стороны всасывания.

Пересечение этих линий дают нам точки 1 и 3 (а и с).

Для построения политропы сжатия используем уравнение:

S_x = S_a(P_a/P_x)^1/n, (33)

где n – показатель политропы сжатия; n = 1,08 [2]

Расcчитаем промежуточные значения S_x:

S_х = S_a(P_a/P₂)^1/1,08 = 0,148 (0,1575 / Р_х)^1/1,08

Для построения политропы обратного расширения используем уравнение:

S_у = S_о(Р_к/P_у)^1/м, (34) где м – показатель политропы обратного расширения.

м = 1,08 [2]

Задаваясь текущими значениями Р_у определяем текущие значения S_у и откладываем их в соответствующих масштабах получаем линию политропы обратного расширения.

S_у = S_о(Р_к/P_у)^1/м =0,0049 ( 0,91 / Р_У)^1/1,08

Масштабы индикаторной диаграммы определяем расчетом и приводим ниже:

- по оси абсцисс (масштаб длин) м_s = мм/мм;

- по оси ординат (масштаб сил) м_р = Н/мм.

Индикаторная диаграмма показана на листе графической части работы.

Таблица 2.1 - Результаты расчета параметров индикаторной диаграммы

, МПа	, мм	, Н	, МПа	, мм	H
0,91 0,91	0,0192	13650 13650	0,1575	307000	2362,5
0,76	0,022	11400	0,307	0,0029	4605
0,608	0,028	9120	0,458	0,0036	6870
0,458	0,036	6870	0,608	0,0047	9120
0,307	0,054	4605	0,76	0,0067	11400
0,1575	0,102	2362,5	0,91	0,0187	13650