6 Визначення об'ємних енергетичних коефіцієнтів компресора

В попередньому розділі було знайдено фактичну величину обєму холодоагенту, що всмоктується в компресор в одиницю часу - V_ха. Теоретичний обєм повинен бути більшим, (щоб врахувати втрати під час роботи під час роботи компресора). Для цього запроваджують ряд робочих коефіцієнтів, що відображають факти, невраховані для теоретичного циклу компресора.

Об'ємний коефіцієнт _с, що є основним з усіх коефіцієнтів, являє собою відношення об'єму засмоктуваної пари до об'єму, що описується поршнем у циліндрі.

Значення обємного коефіцієнта низькі і залежать від умов роботи компресора. Основним фактором, що визначає значення коефіцієнта, є величина шкідливого простору, який складає 25% обсягу циліндра компресора.

Крім того, обємний коефіцієнт залежить від тиску конденсації Р_к та кипіння Р₀. Найчастіше обємний коефіцієнт обчислюють за формулою

_с=1-C[-1] (6.1)

де С - відносна величина шкідливого простору (залежно від величини та типу компресора вона складатиме С=0,020,05). Значення показника політропи m для аміакових компресорів приймають рівним 1,1 та для хладонових 1,0.

Коефіцієнт дроселювання _др враховує обємні втрати, що викликані опором у всмоктувальному та нагнітальному клапанах.

Для температури кипіння до -30С приймають _др=0,930,97.

Коефіцієнт підігріву характеризує вплив теплообміну пари зі стінками циліндра, поршнем і клапанами. Із збільшенням міри стиску теплообмін зростає, а з підвищенням швидкості обертання вала зменшується, що сприяє підвищенню коефіцієнта підігріву _п. Останній можна приблизно визначити за формулою

(6.2)

де Т₀ і Т_к - відповідно температура кипіння та конденсації в ⁰К.

Коефіцієнт щільності враховує пропуск холодоагенту через нещільності у поршневих кільцях і клапанах. Його приймають рівним 0,960,98.

Сумарний коефіцієнт подачі компресора дає загальну оцінку втрат дійсного компресора та являє собою твір:

=_с_др_п_щіл (6.3)

тоді теоретичний обєм, що описується поршнями компресора, дорівнюватиме

(6.4)

Холодопродуктивність та необхідна потужність компресора залежать від температур кипіння, конденсації і переохолодження. Тому порівняння машин за холодопродуктивністю проводять на певних температурних умовах (так званих стандартних умовах). Для хладону-12 вони такі:

• температура кипіння -15С;

• температура всмоктування пари +15С;

• температура конденсації +30С;

• температура переохолодження +25С.

Для вибору компресора необхідно робочу холодопродуктивність брутто при заданих температурних умовах перерахувати на стандартну холодопродуктивність за формулою

(6.5)

де Q_0ст, Q_0роб - холодопродуктивність відповідно при стандартних і робочих умовах;

- питома холодопродуктивність 1 м³ холодоагенту у стандартних умовах;

- питома холодопродуктивність 1 м³ холодоагенту у робочих умовах;

- коефіцієнт подачі компресора при стандартних умовах;

- коефіцієнт подачі компресора при робочих умовах. Після цього по каталогах, наведених у посібниках [1, 12], потрібно вибрати необхідний компресор.

Теоретична потужність компресору обчислюється за формулою (5.6). Дійсна потужність, що споживається компресором, буде більшою, ніж теоретична. Для її обчислення запроваджують поняття індикаторного коефіцієнта корисної дії _i (к.к.д.). Він враховує втрати у роботі стиску 1 кг холодильного агенту в дійсному компресорі у порівнянні з теоретичним.

Величина _i залежить, головним чином, від інтенсивності теплообміну в компресорі та депресії при всмоктуванні Р₀ і нагнітанні Р_к. Інтенсивність теплообміну між парою та стінками циліндра залежить від ступіні стиску у компресорі та інших факторів.

Індикаторний к.к.д. можна визначити за такою формулою:

_i=_п+bt₀ (6.6)

де b - емпіричний коефіцієнт, який дорівнює для хладонових вертикальних компресорів 0,0025. В цьому разі індикаторна потужність компресора визначається як

(6.7)

Повну потужність, витрачену на валу компресора, називають ефективною та визначають з урахуванням механічних втрат, затрачених на подолання тертя у частинах компресора, що рухаються:

N_э=N_i+N_f (6.7)

де N_f - потужність, необхідна на подолання опору тертя.

Втрати на тертя у компресорі залежать від якості мастила, правильності монтажу та експлуатації, навантаження на компресор, якості обробки деталей, що можуть тертися. Їх можна обчислити за наступною формулою

N_тр=V_hP_тр (6.8)

де P_тр - питомий тиск тертя; для хладонових прямоточних компресорів він знаходиться в межах 3959 кН/м².

втрати на тертя у рухомих частинах компресора враховує механічний к.к.д. Він виражає відношення індикаторної потужності до ефективної, тобто до потужності, що витрачається на валу компресора

(6.9)

Якщо компресор зєднується з двигуном шляхом передачі, то потужність на валу двигуна N_дв буде більше ефективної потужності на величину втрат у передачі та у підшипниках електродвигуна:

(6.10)

де _п=_пер_едв

Загальний к.к.д. передачі дорівнює 0,960,99.