книги из ГПНТБ / Добровольский А.П. Теплотехнические испытания судовых холодильных установок

4. Дросселирование пара на пути к индикатору (рис. 82, г) вследствие неполного открытия индикаторного крана или засорения канала.

По окончании наладки индикатора и его привода производят индицирование компрессора. Предварительно с помощью трехходо­ вого крана цилиндр компрессора соединяют с атмосферой и проду­ вают проходы, по которым пар холодильного агента должен посту­ пать в индикатор. Затем с помощью этого же крана цилиндр инди­ катора соединяют с атмосферой и карандашом пишущего механизма

Рис. 83. Форма обработки индикаторной диаграммы.

и наносят на бумагу индикатора атмосферную линию. После этого, повернув кран в положение, при котором цилиндры компрессора и индикатора сообщаются, производят запись диаграммы и закры­ вают кран.

На листке с индикаторной диаграммой делают следующие записи: порядковый номер диаграммы, номер индицируемого компрессора и его марка, дата и время снятия индикаторной диаграммы, номер цилиндра или его полости, частота вращения вала компрессора, масштаб пружины индикатора, показание барометра, показания всасывающего и нагнетательного манометров, подпись лица, снимав­ шего индикаторную диаграмму.

Обработка индикаторных диаграмм и определение индикаторной мощности. При обработке индикаторной диаграммы на нее наносят линии давлений нагнетания и всасывания по показаниям соответ­ ствующих манометров (рис. 83). Расстояние от атмосферной до ука­ занных линий откладывают'в масштабе пружины индикатора. Кроме того, на диаграмму наносят перпендикуляры к атмосферной линии, проведенные через крайние точки диаграммы и определяющие ее длину s, а также записывают длину, площадь диаграммы и значение определенного по диаграмме среднего индикаторного давления.

148

Площадь индикаторной диаграммы обычно определяют с помощью планиметра. Величина среднего индикаторного давления может быть представлена высотой прямоугольника, равновеликого по пло­ щади индикаторной диаграмме и имеющего с ней одинаковую длину:

Среднее индикаторное давление можно наити также вычислением средней высоты индикаторной

диаграммы а — f как среднего

Тогда средняя арифметическая величина приведенных значений высоты в масштабе диаграммы определится из зависимости

Разделив полученную величину на масштаб индикаторной пру­ жины, получим среднее индикаторное давление, кгс/см2:

а

Индикаторную мощность Nр квт, вычисляют для каждого ци­ линдра или каждой полости цилиндра:

149

Если в течение периода, выбранного для подсчета результатов испытания, было снято несколько индикаторных диаграмм, то за среднее индикаторное давление принимают среднее арифметическое значений, определенных по всем диаграммам, снятым с данного ци­ линдраПри вычислении среднего индикаторного давления много­ цилиндрового компрессора допускается брать среднее арифмети­ ческое значений, найденных для различных цилиндров. В этом слу­ чае индикаторную мощность определяют один раз, и в формулу под­ ставляют суммарный объем, описываемый поршнями всех цилин­ дров-

При испытании компрессоров двойного действия и многоступен­ чатых компрессоров среднее индикаторное давление и индикатор­ ную мощность вычисляют для каждой полости или каждой ступени

3• Пропуск всасывающего клапана. Линия обратного расшире­ ния 3—4 (см. рис. 85, в) близка к вертикальной, давление в цилин­ дре сразу же снижается до давления всасывания вследствие пере­ пуска сжатого пара из вредного пространства во всасывающую по­ лость. Линия обратного расширения 3—4 мягко закругляется в ли­

4. Недостаточное сечение всасывающего клапана. Давление вса­ сывания значительно ниже давления кипения, а вследствие повы­ шенного сопротивления линия всасывания имеет прогиб в середине в момент, когда у поршня наибольшая скорость (см. рис. 85, г).

5.Сильный пропуск всасывающего клапана. Индикаторная диа­ грамма имеет вид очень узкой полосы (см. рис. 85, д), нагнетательный клапан из-за низкого давления в цилиндре компрессора в течение всего рабочего хода остается закрытым; цилиндр работает вхолостую, так как пар холодильного агента нагнетается обратно во всасываю­ щую полость.

6.Заедание всасывающего клапана при посадке на седло. Линия сжатия 1—2 (см. рис. 85, е) вначале совпадает с линией всасыва­ ния 4—1, так как в начале сжатия при посадке на седло имело место заедание всасывающего клапана и он оставался некоторое время открытым, пропуская сжимаемый пар обратно во всасывающую

150

полость. Подобный вид диаграмма имеет и в случае, если всасываю­ щий клапан из-за слабой пружины или чрезмерно большого подъема запаздывает закрыться.

7. Сильный пропуск нагнетательного клапана (см. рис. 85, ж)- Диаграмма получается в виде узкой полосы. Всасывания не про­ исходит, так как всасывающий клапан не открывается, находясь все время под повышенным давлением в цилиндре; цилиндр работает вхолостую.

\ ч_/.------------------.У

Рис. 85. Характер индикаторных диаграмм при неисправной работе компрессора.

8. Неплотность нагнетательного клапанаЕсли пар проходит в цилиндр через нагнетательный клапан, то давление повышается до прихода поршня в мертвую точку, в связи с чем линия всасыва­ ния 4— I (см. рис85, з) постепенно поднимается. Линия сжатия 1— 2 после крутого подъема постепенно становится пологой, линия обрат­ ного расширения 3— 4 также полога.

9. Поворотные подъемы нагнетательного клапана. Линия обрат­ ного расширения 3— 4 (см. рис. 85, и) имеет вид пилы. Это означает,

151

что давление временами остается постоянным или даже несколько увеличивается вследствие повторного подъема нагнетательного кла­ пана, вызванного неправильно подобранной пружиной. Так как пар холодильного агента возвращается в цилиндр через нагнетательный клапан, линия обратного расширения более полога, а всасывающий клапан открывается позже-

Определение средних значений показателя политропы в процессах сжатия и обратного расширения. Средние значения показателя по­ литропы в процессах сжатия и обратного расширения определяют при исследованиях работы компрессоров новых типов, применении новых холодильных агентов или смесей холодильных агентов и т. д. Обычно эти испытания производят в лабораторных условиях и на стендах заводов совместно с испытаниями по определению индикатор­ ной мощности компрессоров.

Для установления средних показателей политропы требуется до­ полнительная обработка индикаторных диаграмм. С этой целью в масштабах диаграммы на нее наносят координатные оси со зна­ чениями р = 0 и V = 0 (рис. 86).

от крайней левой точки диаграммы, причем в этом случае объем

(см. рис. 86, б) разбивают на 9— 11 отрезков. Длину каждого отрезка выбирают в зависимости от кривизны исследуемых линий, причем на участках с большей кривизной длину отрезков принимают мень­ шей. Для каждой точки, ограничивающей эти отрезки, определяют значения давления и объема. Давления в выбранных точках линий сжатия и обратного расширения определяют умножением ординат Уъ Уіі Уз, • • ■> Уп и г/г, уѵі Уу , • • •, у* на масштаб пружины инди­ катора.

Что касается определения объемов, то удельный объем ѵ±в точке 1 пройесса сжатия пропорционален начальной абсциссе х г, а в осталь­ ных точках объемы могут быть определены из соотношений

Соответственно для процесса обратного расширения удельный объем ѵу в точке 1' пропорционален абсциссе Ху, а в остальных точ­ ках определяется из соотношений

152

Удельные объемы щ и ѵу устанавливают по параметрам холо­ дильного агента — давлению и температуре — во всасывающем и нагнетательном патрубках компрессора.

Используя уравнение рѵп — const, можно определить значения показателя политропы для отдельных отрезков линий сжатия и рас­ ширения:

Средний показатель политропы для всего процесса сжатия или обрат­ ного расширения вычисляют как среднее арифметическое показа­ телей политропы отдельных участков.

В некоторых случаях, например для оценки теплообмена между стенками цилиндра и паром холодильного агента, влияния охлаждаю­ щей рубашки, оребрения цилиндра, процессы сжатия и обратного расширения из индикаторной диаграммы переносят в диаграмму s, Т. Учитывая, что в диаграмме s, Т изобары и изохоры в области перегре­ того пара пересекаются под острым углом, для большей точности нанесения точек, характеризующих протекание обоих процессов, рекомендуется наносить их не по параметрам р и ѵ, а по параметрам р и Т . Пользуясь уравнением состояния или таблицей для перегретого пара холодильного агента, определяют абсолютную температуру в каждой точке.

Приближенная оценка показателя политропы сжатия может быть произведена на основании измерения давления и температуры во всасывающем и нагнетательном патрубках компрессора.

154

§ 40. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОЙ МОЩНОСТИ И МОЩНОСТИ, ЗАТРАЧИВАЕМОЙ

НА ХОЛОСТОЙ ХОД И ТРЕНИЕ

Эффективная мощность Ne испытуемого объекта равна полной мощности, подведенной к электродвигателю, завычетом потерь в этом двигателе и промежуточной передаче, иначе говоря, эффективная мощность равна мощности, передаваемой основному ведущему валу объекта. Эффективная мощность может быть опреде­ лена как произведение полной мощности А^под на коэффициенты полезного действия двигателя цдв и передачи rjnep:

^ е ЛдвЛпер^под-

Если электродвигатель соединен с валом компрессора с помощью сцепной муфты, то под эффективной мощностью понимают мощность, передаваемую муфтой. В этом случае к. п- д. должен учитывать сум­ марные потери в двигателе (электрические и механические). Если ротор электродвигателя насажен на вал компрессора, то под эффек­ тивной мощностью понимают мощность, отдаваемую ротором валу. В этом случае к. п. д. учитывает только электрические потери. Вели­ чина к. п. д. электродвигателя при значении полной мощности, затра­ чиваемой при испытании, может быть взята по его характеристике, которую снимают при определении цдв с помощью тормозного устрой­ ства, присоединенного к отцепленной половинке муфты двигателя.

Более удобно измерять эффективную мощность в процессе испы­ таний компрессоров путем торсиометрирования участка основного вала или специального цилиндрического участка, закрепленного между половинками муфты компрессора и двигателя. В последние годы метод торсиометрирования начали применять при исследовании в лабораториях холодильных машин ВНИХИ и ЛТИХП. В лабора­ торных условиях весьма точным методом определения эффективной мощности компрессоров является также применение вместо основного двигателя так называемых моторвесов, присоединяемых к основному валу компрессора.

Мощностью, холостого хода Nx называют эффективную мощность, затрачиваемую на приведение в действие компрессора без соверше­ ния полезной работы сжатия и перемещения газа в его цилиндре. Эту мощность определяют одним из способов установления эффек­ тивной мощности, во время работы компрессора при вынутых вса­ сывающих и нагнетательных клапанах и снятых крышках цилиндров.

Мощностью, затрачиваемой на трение в компрессоре Nrp, считают разность

■'Ѵтр — Ne— Nit

где Ne и ДЕ — эффективная и индикаторная мощности.

155

IX. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ХОЛОДОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ И ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС

ХОЛОДИЛЬНОЙ МАШИНЫ

Полная холодопроизводительность одноступенчатой холо­ дильной машины с учетом всех потерь холода Q®рутто, ккал/ч, пред­ ставляет собой произведение количества холодильного агента G, кг/ч, поступающего в испаритель и засасываемого компрессором, на удель­ ную холодопроизводительность q0 (количество тепла, воспринимае­ мого 1 кг холодильного агента на пути от регулирующего клапана до всасывающего патрубка компрессора), т. е.

Величина QoPyTT° считается также холодопроизводительностью компрессора Q0 холодильной машины.

Холодопроизводительностью брутто двухступенчатой холодиль­ ной машины Qopy^TO> у которой температура кипения в испарителе соответствует давлению всасывания ступени низкого давления, на­ зывают произведение количества холодильного агента GHд, посту­ пающего в испаритель и засасываемого ступенью низкого давления компрессора, на удельную холодопроизводительность q0a . Сле­

довательно, холодопроизводительность двухступенчатой машины, или, что то же самое, холодопроизводительность ступени низкого давления компрессора определяется по формуле

разности энтальпий пара холодильного агента, посту­ пающего в ступень низкого давления, и жидкого хо­ лодильного агента за регулирующим клапаном, ккал/кг.

Устанавливая QopyTTO двухступенчатых холодильных машин, необходимо кроме температур кипения, конденсации и переохлажде­ ния указывать промежуточное давление шли температуру.

Таким образом, полная холодопроизводительность машины QopyTTO или холодопроизводительность компрессоров Q0, входящих в ее состав, может быть установлена определением часового расхода

159

холодильного агента G и его энтальпий после дросселирования в ре­ гулирующем клапане и перед компрессором, т. е- по внутреннему тепловому балансу холодильной машины.

Определение расхода холодильного агента с помощью дроссель­ ных приборов или мерных баков производят, как правило, при ла­ бораторных испытаниях и испытаниях на стендах заводов-изгото- вителей. Для определения расхода холодильного агента в машинах небольшой производительности удобно пользоваться калориметри­ ческим методом, основанным на установлении теплового баланса электрокалориметра. Метод непосредственного измерения количества циркулирующего агента на судах ввиду трудности его осуществления используют весьма редко..

Как уже говорилось, наличие двух и более штатных ресиверов, снабженных мерными стеклами, позволяет использовать их для измерения расхода холодильного агента. Если имеется один реси­ вер, то расход холодильного агента можно определять только при значительной емкости испарительной системы с соблюдением сле­ дующих условий: по достижении установившегося теплового со­ стояния для накопления в ресивере жидкости прекращают доступ жидкого холодильного агента в испаритель; продолжительность испытания должна быть не менее 15 мин, причем температура кипе­ ния должна понизиться не более чем на 2—3° С. При более быстром падении температуры кипения этот способ применять не следует во избежание значительных погрешностей. Использование штатных, особенно горизонтальных ресиверов, также может привести к зна­ чительным погрешностям, вследствие чего к этому методу измерений следует прибегать только в случаях крайней необходимости, в част­ ности, если появляются сомнения в результатах испытаний с помощью других методов. Использовать ресиверы при качке судна практи­ чески невозможно.

Наиболее простым и достаточно точным способом определения количества циркулирующего холодильного агента является метод установления G по тепловому балансу теплообменных аппаратов, т. е. по внешнему тепловому балансу. Для этого опытным путем определяют количество тепла, отданного или полученного холо­ дильным агентом в аппарате; энтальпии холодильного агента при входе в аппарат и выходе из него находят по таблицам или диаграм­

ккал/кг.

Определив таким образом G, можно вычислить полную холодо­ производительность одноступенчатых и двухступенчатых машин соответственно по уравнениям (17) и (18).

157