7. Расчёт основных параметров компрессора

Важнейшей характеристикой работы холодильной установки является холодильный коэффициент, т. е. отношение количества холода, получаемого в испарителе, к затраченной в компрессоре работе. Если обозначить температуру в испарителе через Т_о, а температуру в конденсаторе – через Т_к, то холодильный коэффициент компрессора состав

. (7.1)

Величина холодильного коэффициента характеризирует экономичность работы холодильной установки: высокое значение холодильного коэффициента указывает на более экономичную работу.

Холодопроизводительность установки в значительной степени зависит от работы компрессора. В этом случае холодопроизводительность находится в прямой зависимости от массового количества паров хладагента , которое, в свою очередь, подсчитывается как произведение плотности паров хладагента на объем, прокачиваемый компрессором за единицу времени. Но с изменением плотности паров в зависимости от температуры меняется и их массовое количество, а вследствие этого меняется и холодопроизводительность компрессора. Поэтому в холодильной технике пользуются понятием объемной холодопроизводительности хладагента , измеряемой количеством тепла, полученного от каждого 1 м³ паров, прокачиваемых компрессором.

Работа, затрачиваемая в компрессоре на сжатие и перекачку паров хладагента, в действительности больше теоретической (расчетной) из-за механических потерь. Поэтому при определении фактической холодопроизводительности компрессора вводят ряд коэффициентов, учитывающих наличие вредного пространства в цилиндрах, потери из-за теплообмена между парами хладагента и стенками цилиндра, гидравлическое сопротивление в клапанах и др. Укажем основные из них.

Объемный коэффициент , характеризующий отношение объема паров, всасываемых компрессором, к объему цилиндра между крайними положениями поршня. Величина зависит в основном от объема вредного пространства.

Коэффициент дросселирования , показывающий уменьшение количества всасываемых паров из-за сопротивления в клапанах при всасывании и нагнетании.

Коэффициент подогрева , характеризующий влияние подогрева паров из-за трения о стенки цилиндра, поверхности поршня и клапанов, в результате чего увеличивается удельный объем пара, а следовательно, и уменьшается массовая производительность компрессора.

Коэффициент плотности , характеризующий влияние пропуска паров между поверхностью цилиндра и поршневыми кольцами, что вызывает не только объемные, но и энергетические потери.

Все эти коэффициенты, будучи перемноженными, дают общую характеристику компрессора - коэффициент подачи .

Фактическая холодопроизводительность компрессора в кВт выражается формулой

, (7.2)

где - объем, описываемый поршнями компрессора за 1 час, м³/с; - коэффициент подачи компрессора; - удельная объемная холодопроизводительность хладагента, кдж/м³.

, м³/ч, (7.3)

где D – диаметр цилиндра, м; S – ход поршня, м; n – частота вращения, об/мин; z – число цилиндров компрессора.

Коэффициент подачи и объем, описываемый поршнями компрессора, приводятся в заводском паспорте и соответствуют каждой данной конструкции компрессора. Удельная объемная холодопроизводительность хладагента приводится в справочниках для каждого хладагента в зависимости от температуры испарения.

Коэффициент подачи можно рассчитать по следующей формуле:

, (7.4)

где - объёмный коэффициент; - коэффициент дросселирования; - коэффициент подогрева; =0,95 0,98 - коэффициент плотности.

, (7.5)

где с – объём вредного пространства в долях объёма цилиндра (для транспортных компрессоров обычно принимают в пределах 0,03-0,05); т - показатель политропы обратного расширения (для фреона равен 0,9).

. (7.6)

Холодопроизводительность компрессора зависит от температуры испарения и температуры конденсации хладагента, которые могут изменяться в широких пределах в зависимости от условий работы холодильной установки. Поэтому для сравнения разных установок принято приводить их холодопроизводительность к определенным температурным условиям (табл. 7.1), условно называемым нормальными и стандартными.

Холодопроизводительность компрессора, измеренная при стандартных условиях, называется стандартной _{о ст} в отличие от рабочей холодопроизводительности _{о раб}, задаваемой в зависимости от предъявляемых к установке требований. В установках кондиционирования воздуха фреоновые компрессоры работают обычно при температуре испарения фреона R-134а °С, конденсации °С и переохлаждения °С, а отношение .

Таблица 7.1

Условия	Температура, °С			Отношение давлений
	испарения,	конденсации,	переохлаждения,
Стандартные	-15	30	25	4,67

Стандартная холодопроизводительность составляет около 70% нормальной, а рабочая примерно в 2,5 раза выше стандартной.

Если необходимо пересчитать рабочую холодопроизводительность при заданных температурных условиях на стандартную, можно пользоваться следующими формулами:

(7.7)

Полезная холодопроизводительность системы охлаждения определяется по количеству тепла, которое холодильная установка в состоянии отнять в течение 1 ч от охлаждаемой среды, В установке, смонтированной на пассажирском вагоне, такой охлаждаемой средой является воздух, нагнетаемый системой вентиляции.

Полезная холодопроизводительность системы охлаждения в кВт определяется по формуле:

, (7.8)

где - количество воздуха, проходящего через воздухоохладитель за 1 ч, м³/ч; - плотность воздуха при данной температуре, кг/м³; и - теплосодержание воздуха соответственно до и после воздухоохладителя, кДж/кг, определяемое по i – d - диаграмме точками пересечений изотермы с линией полного насыщения =100%.

Практически вследствие постоянного изменения тепловой нагрузки на вагон работа холодильной установки с полной производительностью требуется не всегда. Поэтому, а также для исключения частого пуска и остановки компрессора холодопроизводительность компрессора можно искусственно снизить с помощью специальных регулирующих устройств. В вагонных холодильных установках обычно применяются следующие способы регулирования холодопроизводительности: путем изменения частоты вращения вала электродвигателя компрессора; путем отключения части цилиндров компрессора; путем байпасирования фреона.

Компрессор для расчета выбирают самостоятельно или по каталогам, которые имеются у преподавателя.