Основные рабочие показатели холодильного компрессора

Холодильный агент – фреон (хладон) R22;

холодопроизводительность (Q₀) - 158,1 кВт на расчётном режиме:

при температуре конденсации – t_к = +45,0 ^oC и переохлаждении Δt_к = +5,0 ^oC;

при температуре кипения – t₀ = 0,0 ^oC и полезном перегреве в испарителе Δt_исп= +5,0 ^oC;

эффективная мощность (“мощность на валу”) компрессора ( ) – 50,9 кВт;

для привода выбран электродвигатель LS250M фирмы Leroy-Somer с номинальной электрической мощностью N_эл = 57 кВт и электрическим КПД η_эл~ 0,92 на режиме 100% нагрузки, с рабочей частотой вращения вала n₀ = 1470 об/мин;

описанный объём компрессора , с четырьмя поршнями простого действия, диаметры которых равны 105 мм, при ходе поршня 84 мм;

холодильный коэффициент компрессора равен ε = 3,1;

термический КПД компрессора равен η_t = 0,39 (39,0 %).

Элементы конструкции холодильной машины

В результате расчёта были определены основные характеристики одноступенчатого поршневого холодильного компрессора. Компрессор предназначен для работы в промышленных холодильных установках. Конструкция компрессора представлена на рис. 11, 12.

Компрессор воздушного охлаждения, с блок-картерной конструкцией корпуса, бескрейцкопфный. Корпус блок-картера выполнен литьем из чугуна, со сменными гильзами цилиндров. Верхняя часть цилиндров и съёмные крышки клапанных коробок имеют оребрение для лучшего охлаждения. Съёмные крышки крепятся к блокам цилиндров шпильками и обеспечивают доступ к нагнетательным и всасывающим клапанам. В компрессоре реализована непрямоточная система движения хладагента. Всасывающий кольцевой клапан устанавливается на гильзе, а нагнетательный кольцевой клапан выполнен в отдельном корпусе и крепится к клапанной доска винтами. Седло его притёрто к гильзе и прижато к ней буферной пружиной.

Рис. 11. Поршневой четырехцилиндровый холодильный компрессор: 1 - корпус; 2 - цилиндр; 3 - поршень; 4 - шатун

Крышки на боковых стенках картера обеспечивают доступ к кривошипно-шатунному механизму, специальные крышки позволяют обслуживать масляный насос, фильтры и привод насоса.

Коленчатый вал изготовлен из штампованной заготовки с двумя коленами, расположенными под углом 180° друг к другу, на двух опорах, со съёмными противовесами.

Шатуны – стальные, штампованные, в верхнюю головку которых запрессована тонкостенная бронзовая втулка. Нижняя головка шатунов выполнена разъёмной, плоскость разъёма наклонена под углом 45° к оси шатуна, в ней закреплены стальные вкладыши с баббитовой заливкой.

Рис. 12. Поршневой четырехцилиндровый холодильный компрессор: 5 - маслозаборник; 6 - масляный насос; 7 - коленчатый вал; 8 - нагнетательный клапан; 9 - шпилька; 10 - всасывающий клапан; 11 - узел уплотнения вала

Поршни – алюминиевые, с двумя уплотняющими кольцами в верхней части и одним маслосъёмным кольцом в нижней части (на юбке) поршня.

Элементы конструкции компрессора, механизма движения поршней и клапаны рассчитаны на разность давлений между процессом всасывания и нагнетания не более 13 бар, при отношении этих давлений не более 5.

Сальник – самоустанавливающийся, торцевой, двухсторонний, с точечными пружинами. Торцевое уплотнение выполнено из графитовых колец в стальных корпусе, уплотнённое по валу круглыми кольцами из маслостойкой резины.

Смазка – комбинированная. Смазка сальника и шатунных подшипников скольжения – принудительная, от масляного насоса, размещённого ниже уровня масла в картере. Смазка остальных поверхностей скольжения – разбрызгиванием. Масло марки ХМ-30 в объёме 5 литров первоначально заправляется в картер компрессора на заводе. Контроль наличия масла в картере – визуальный, через смотровое стекло. Масло фильтруется дважды: в сетчатом фильтре-заборнике и в сменном картридже, размещённом в отдельном корпусе на задней стенке картера.

Давление масла контролируется двумя манометрами: на линии нагнетания после насоса и в блок-картере. Разность этих давлений составляет величину рабочего перепада давлений в системе смазки и поддерживается на уровне ≈ 3,0 атм, оно контролируется прессостатом и выводится для контроля на пульт управления. Давление масла регулируется пружинным предохранительным клапаном, установленным на линии нагнетания из насоса, или может регулироваться вручную, через перепускной вентиль, размещённый на задней стенке картера.

Привод компрессора осуществляется через муфту от асинхронного трёхфазного электродвигателя переменного тока с частотой и с короткозамкнутым ротором. Максимальное число оборотов коленчатого вала n_o=1470 об/мин, минимально допустимое число оборотов, если компрессор дополняется маховиком большего диаметра, n_o=500 об/мин.

Заказчикам компрессор поставляется осушенным, заглушенным, заправленным маслом и заполненным сухим азотом под избыточным давлением ≈ 0,3…1,0 ати.

Терморегулирующий вентиль приведен на рис. 13. Пропорционально подаче хладагента меняется холодопроизводительность холодильной машины. На вход подается жидкий хладагент высокого давления (в общем случае это давление конденсации), который дросселируется в ТРВ до давления кипения и подается в испаритель холодильной машины, где выкипает. На выходе из испарителя хладагент находится в состоянии перегретого пара.

На мембрану ТРВ действуют силы закрытия (сила, вызванная давлением кипения, и сила упругости регулировочной пружины), а также сила открытия, вызванная давлением внутри термобаллона, зависящим от температуры в месте его крепления. Чем выше перегрев (разность между температурой насыщенного пара при давлении кипения и температурой на выходе из испарителя), тем сила открытия больше и тем больше хладагента поступает в испаритель. Терморегулирующий вентиль должен обеспечить поддержание оптимального значения перегрева и быструю реакцию на изменение параметров системы.

Рис. 13. Терморегулирующий вентиль

Компоновка холодильной установки, работающей по простому парокомпрессионному циклу, приведена на рис. 14.

Рис. 14. Компоновочный вид холодильной машины

На рис. 15 в качестве примера показан внешний вид центрального кондиционера. Подобный кондиционер собирается из отдельных блоков, и испаритель холодильной машины (воздухоохладитель) монтируется непосредственно в его корпусе. Через кондиционер прокачивается и обрабатывается приточный наружный воздух, а иногда и выбрасываемый вытяжной воздух. Чтобы не происходило намораживания льда в воздухоохладителе, минимальная температура кипения (t₀) принимается вблизи 0,0 ^oC.

Рис. 15. Внешний вид центрального кондиционера

Начальная температура приточного воздуха (ts1) назначается в соответствии с климатическими условиями региона, где планируется эксплуатировать проектируемый кондиционер. Летом воздух должен охлаждаться до ts2 = +6,0 oC, что обеспечивает хорошие (достаточные) условия для его конденсационной осушки и поддержания нормальной влажности в кондиционируемом помещении.
Рис. 16. Общий вид системы кондиционирования воздуха