Лабораторная работа № 1

Тема: расширительные и компрессорные машины низкотемпературной техники

Цель работы: изучить классификацию компрессорных машин, назначение и основные типы детандеров, области их применения, уравнение состояния идеального газа для расчётов компрессорных машин.

Теоретическая часть:

В холодильной промышленности компрессоры используются в компрессионных холодильных машинах. Компрессор является одним из основных элементов холодильной машины; самым сложным и дорогостоящим. Он предназначен для отсасывания паров холодильного агента из испарителя и поддержания необходимой разности давлений холодильного агента между испарителем и конденсатором. Компрессор в значительной степени определяет технико-экономические показатели производства холода и эксплуатации холодильных машин.

Условия работы холодильных компрессоров отличаются от условий работы общепромышленных машин. Они характеризуются следующими особенностями:

• из-за изменения внешних условий работы холодильной машины компрессор работает в широком диапазоне изменения давлений нагнетания и всасывания и большой разности этих давлений;

• многие рабочие вещества легко растворяются в смазочном масле, что оказывает существенное влияние на рабочие процессы в холодильном компрессоре и, как правило, снижают надежность подшипниковых узлов;

• всасываемый компрессором пар имеет низкую температуру и может содержать неиспарившиеся капли рабочего вещества;

• рабочие процессы объемных компрессоров (имеющих периодический характер процесса сжатия) могут сопровождаться периодической конденсацией некоторого количества рабочего вещества на внутренних стенках рабочей полости с последующим его испарением;

• многие рабочие вещества обладают высокой степенью проницаемости не только через разъемы, но и через поры чугунных отливок, в то же время утечки рабочего вещества, как и подсос воздуха в компрессор совершенно недопустимы;

• компрессоры холодильных машин работают с холодильными агентами, имеющими большой диапазон изменения физических и химических свойств: плотности, вязкости, текучести, химической стойкости и активности.

Важной особенностью компрессоров объемного действия является возможность их работы на любых холодильных агентах без изменения их конструкции. Эти компрессоры работают, как правило, при наличии масла в рабочем пространстве. Важной особенностью компрессоров динамического действия является полное отсутствие масла в рабочем пространстве, так как они работают на холодильном агенте не содержащем масла.

К холодильным компрессорам предъявляются высокие требования, вытекающие из их роли и условий работы в составе холодильной машины. Основными из них являются:

• высокая надежность и достаточный моторесурс работы основных узлов и компрессора в целом, обеспечивающих заданные режимы работы холодильной машины;

• высокая энергетическая эффективность в широком диапазоне изменения параметров работы компрессора – перепада и степени повышения давлений, а также производительности;

• возможность полной автоматизации работы компрессора и надежная эксплуатация его без обслуживающего персонала;

• высокая степень герметизации;

• низкие скорости движения пара в клапанах и трактах компрессоров, работающих с холодильными агентами;

• технологичность конструкции, высокая степень унификации деталей и узлов компрессора, доступность материалов для их изготовления, малая материалоемкость;

• низкий уровень шума и механической вибрации.

Выбор того или иного компрессора зависит от условий работы, требуемой холодопроизводительности и свойств холодильного агента. Научно обоснованный выбор производится только на основе технико-экономического расчета.

Классификация компрессорных машин

Компрессоры, различные по давлению, производительности, сжимаемой среде, условиям окружающей среды, имеют большое разнообразие конструкций и типов. Компрессоры характеризуются по ряду характерных признаков.

1. По принципу действия компрессоры подразделяются на объемные и динамического действия. Под принципом действия понимают основную особенность процесса повышения давления, зависящую от конструкции компрессора.

• Объемные – сжатие газов в такого типа компрессорах осуществляется за счет изменения замкнутого объема, в котором находится сжимаемый газ (поршневые, винтовые, ротационные, спиральные компрессоры). Рабочие органы машин этого класса всасывают определенный объем газа, сжимают его и перемещают в камеру нагнетания. Это машины дискретного действия, рабочие процессы в которых осуществляются строго последовательно и циклически.

• Компрессоры динамического действия – сжатие газов осуществляется в потоке рабочего вещества непрерывно, вследствие взаимодействия газа с вращающимся лопаточным аппаратом. В результате происходит преобразование кинетической энергии движения газа в потенциальную энергию давления. К компрессорам динамического действия относятся центробежные и осевые компрессоры (их называют турбокомпрессорами).

2. По назначению компрессоры классифицируются по отрасли производства, для которых они предназначены:

• химические;

• энергетические;

• холодильные;

• криогенные.

3. По характеристики сжимаемого газа:

• воздушные;;

• аммиачные;

• фреоновые.

4. По развиваемому давлению:

• вентиляторы - сжимают газ до избыточного давления Р0,015 МПа;

• газодувки - сжимают газ до избыточного давления Р<0,2 МПа;

• компрессоры - сжимают газ до более высоких давлений.