3. Порядок виконання роботи

1. Знайти на стенді основні елементи холодильної машини.

2. Виміряти параметри агента у вузлових точках циклу. Обмірювані величини внести до журналу спостережень за формою, що додається.

Компресор				Випарник		Конденсатор		РТО
P0	tВС	РК	tН	t0	tА	tК	tЖ	tП
МПа	С	МПа	С	С	С	С	С	С

3. Визначити ступінь термодинамічної досконалості циклу. Виконуючи розрахунок, слід пам'ятати, що манометр вимірює надлишковий тиск у технічних атмосферах, барометр – у мм. рт. ст., а абсолютний тиск необхідно подати у системі СІ. (1 кг/см² = 9,8110⁴ Па и 760 мм рт. ст. = 10⁵ Па).

Протокол лабораторної роботи повинен містити:

1. Принципову схему парової компресорної холодильної машини із зазначенням призначення основних елементів.

2. Результати вимірів.

3. Зображення циклу холодильної машини в T-S - і lg P-i - діаграмах.

4. Розрахунок ступеня термодинамічної досконалості циклу.

Лабораторна робота № 2 Дослідження об’ємних характеристик холодильних компресорів

1. Мета роботи - вивчення конструкцій і основних характеристик поршневих компресорів.

У результаті виконання роботи повинно бути засвоєне наступне:

1. Класифікація поршневих компресорів.

2. Конструкція вузлів і деталей компресорів, їхнє призначення.

3. Принципові відмінності конструкцій великих прямотечійних компресорів від малих непрямотечійних.

4. Індикаторна діаграма поршневого компресора, об'ємні втрати і коефіцієнт подачі.

5. Методика визначення відносної величини мертвого простору компресора.

Л і т е р а т у р а (1, с.89-91, 119-130; 2, с. 53-55,90-116).

Завдання

1. Вивчити конструкції деталей і вузлів поршневих компресорів.

2. Провести класифікацію компресора ФВ-6.

3. Визначити відносну величину мертвого простору компресора ФУ-25.

2. Загальні відомості

Компресор є одним з основних елементів холодильної установки. У компресор надходять пари холодильного агента з випарника, стискуються від тиску кипіння до тиску конденсації і виштовхуються до конденсатора.

Існує багато типів холодильних компресорів, однак серійно випускаються тільки поршневі, ротаційні, гвинтові і турбокомпресори.

У харчовій промисловості найбільше поширення мають поршневі компресори, хоча в останні роки швидко зростає виробництво гвинтових (холодильні машини середньої і великої продуктивності) і ротаційних компресорів (малі холодильні машини).

Маркування і класифікація холодильних компресорів.

Традиційно заводи-виробники холодильних компресорів у СРСР маркірували свою продукцію набором букв і цифр, що вказують тип компресора, його конструктивні особливості, холодильний агент, що рекомендується для них, а також холодопродуктивність компресора (А – аміачний, Ф – фреоновий, Г – герметичний, ‑ безсальниковий, У – вертикальний, У – v-подібний, УУ – w-подібний, Д – двоступінчастий і т.д.)

Так, дотепер у компресорних цехах можна зустріти компресори АВ –22, АУ –45, АУ4-90 (аміачні, відповідно, вертикальний, V-подібний, W-подібний компресори із зазначеною далі холодопродуктивністю в тис. ккал/годин), аналогічно більші компресори: АВ-100, АУ-200, АУ4-400, а також дрібніші фреонові компресори: ФВ-6, ФУ-12, 4ФУ-10 (цифра 4 вказує число циліндрів компресора).

Класифікація, що вживається в даний час, більш строга й універсальна. Вона також пропонує використання певного набору букв і цифр (А - агрегат, П - поршневий, - ротаційний герметичний,- гвинтовий, Д - двоступінчастий).

Після одної-двох букв при такому маркуванні звичайно випливає число, що вказує холодопродуктивність компресора на стандартному режимі роботи, потім (через тире) – цифра, що вказує рекомендований холодильний агент (1 – фреон R12, 2 – R22,…,7 – аміак і т.д.) і далі (також через тире) – цифра, що вказує температурне виконання компресора; 2, 3 – середньотемпературне, 4, 5 – низькотемпературне).

Приклади:

1. П165-2-2 ( поршневий, =165 кВт, що працює на R-22, середньотемпературне виконання, тобто температура кипіння агента повинна знаходитися в інтервалі – 5…-20 °С).

2. В_х 350-7-5 – гвинтовий, =350 кВт, холодильний агент – аміак, низькотемпературного виконання.

Поршневі компресори, що зустрічаються на практиці, істотно відрізняються один від іншого:

- кількістю циліндрів у компресорі;

- холодопродуктивністю (від декількох десятків Вт до сотень кВт);

- розташуванням у просторі осей циліндрів (горизонтальні, вертикальні, У-подібні, W- подібні, кутові);

- конструктивним виконанням циліндрів і картера (блок-картерні з загальним відливанням блока циліндрів і картера і з окремими картером і блоком циліндрів);

- кількістю робочих порожнин у циліндрі (простої дії, у яких холодильний агент стискається тільки однією стороною поршня, і подвійної дії, де стиск здійснюється по черзі обома сторонами поршня);

- ступенем герметичності (герметичні— компресор з електродвигуном у завареному кожусі, напівгерметичні чи безсальникові – з вбудованим електродвигуном, але окремими кришками і негерметичні чи чепцеві компресори, що мають сальник, який ущільнює кінець колінчатого вала з боку електродвигуна);

- типом привода (з електродвигуном, насадженим на вал компресора, або з'єднаним з ним через тверду муфту чи ремінну передачу).

Докладно з основами класифікації поршневих компресорів можна познайомиться за рекомендованою літературою (2, с. 90-96 або 1, с. 119-120, 122-126). Схеми компресорів, і їх деталі показані на рис. 2.1, 2.2.

Рис. 2.1 – Схеми поршневих холодильних компресорів:

а — непрямотечійний; б — прямотечійний; в — крейцкопфний подвійної дії.

Робочі характеристики холодильних компресорів

Розглянемо деякі особливості роботи поршневого компресора. Привод компресора (звичайно електродвигун) через клиноремінну передачу або муфту зв'язаний з колінчатим валом компресора, до шатунних шийок якого приєднуються шатуни. Інший кінець шатуна за допомогою поршневого пальця зв'язаний з поршнем. Ця група деталей виконує важливу функцію в компресорі: обертальний рух колінчатого вала перетвориться в зворотно-поступальний рух поршня, необхідний для стиску пари у циліндрі. Процес стиску в такому компресорі відбувається внаслідок зменшення об'єму робочого тіла, при русі поршня з одного крайнього положення – нижньої мертвої точки (НМТ), в інше – верхню мертву точку (ВМТ) циліндра. Роботу поршневого компресора зручно досліджувати за допомогою індикаторної діаграми, що являє собою залежність тиску пари усередині циліндра від об'єму, що займається ним у будь-який момент часу (рис. 2.3). Таку діаграму можна одержати, використовуючи спеціальний прилад – індикатор.

А)

Б)

Рис. 2.2 – Деталі компресорів:

а - вертикального прямоточного компресора: 1-кapтep; 2-циліндр; 3-шатун; 4-поршень; 3-усмоктувальний клапан; 6-нагнітальний клапан; 7-кришка безпеки; 8-верхня кришка; 9-пружина; 10-робоча порожнина циліндра; 11-нагнітальна камера; 12-охолоджуюча оболонка; 13-ущільнювальні кільця;

б - непрямоточного вертикального компресора: 1-колінчатий вал; 2-шатун; 3-поршень; 4-циліндр; 5-картер; 6-усмоктувальний клапан; 7-нагнітальний клапан; 8-голівка циліндра; 9-маховик.

Рис. 2.3 – Індикаторна діаграма поршневого компресора.

При русі поршня з НМТ у сторону ВМТ усмоктувальні і нагнітальні клапани компресора закриті і холодильний агент, що знаходиться в циліндрі, стискується від тиску кипіння до тиску конденсації (процес стиску 1-2 на діаграмі). Конструкція нагнітальних клапанів така, що в момент, коли тиск усередині циліндра стає більше тиску в нагнітальному патрубку на величину , вони відкриваються і стиснутий газ виштовхується у нагнітальну лінію компресора (процес 2-3). При положенні поршня у ВМТ (точка 3) у мертвому просторі компресора (об'єм ) залишається деяка кількість стиснутого холодильного агента. Природно, що при русі поршня з ВМТ стиснутий газ, що знаходився в мертвому просторі, розширюється від тиску до тиску (лінія 3-4). У момент, коли тиск у циліндрі стане нижче тиску в усмоктувальному патрубку на величину , відкриваються всмоктувальні клапани (точка 4) і нова порція холодильного агента надходить у циліндр (лінія усмоктування 4-1). Навіть при такому поверхневому розгляді робочого процесу компресора видно, що об'єм, описуваний поршнями компресора, використовується не повністю, тобто через зворотне розширення пари з мертвого простору справжній об'єм пари, що потрапив при усмоктуванні в циліндр (величина на діаграмі), менший теоретично можливого . З цієї, а також з деяких інших причин справжній об'єм пари (маса ), що пройшов крізь циліндр компресора за одиницю часу, буде істотно меншим від теоретично можливого ( – геометричного об'єму циліндра). Співвідношення цих величин називають коефіцієнтом подачі компресора

. (2.1)

Коефіцієнт подачі є важливою експлуатаційною характеристикою всіх типів компресорів.

Природно, що ця величина завжди менше одиниці і при експлуатації компресора треба старатися, щоб вона була по можливості вище. Слід зазначити, що в загальному випадку  залежить від конструкції компресора, роду холодильного агента і режиму роботи компресора. Для конкретного якого-небудь компресора  в основному залежить від ступеня стиску в компресорі . Характер цієї залежності для деяких компресорів наведений на рис. 2.4.

Між поршнем (у його верхньому положенні) і кришкою циліндра є зазор С. Об'єм циліндра, що відповідає цьому зазору, умовно назвемо лінійним мертвим об'ємом і позначимо через . (рис. 2.3). При перебуванні поршня в положенні ВМТ стиснута пара знаходиться також у виточеннях усмоктувальних і нагнітальних клапанів . Таким чином, сумарний мертвий об'єм може бути обчислений

(2.2)

Рис.2.4 – Графік залежності коефіцієнтів подачі і індикаторного К.К.Д.

від ступеня стиску в компресорі :

а - для компресорів на хладоні-12; б - для аміачних безкрейцкопфних.

Відносна величина мертвого простору - як відношення сумарного мертвого об'єму до теоретичного об'єму, описуваного поршнем компресора :

(2.3)

Знаючи діаметр циліндра D і хід поршня S, можна визначити чисельне значення для одного циліндра:

(2.4)

Методика визначення мертвого об'єму V_C1 передбачає вимір величини зазора З між клапанною дошкою і поршнем у положенні ВМТ методом роздавлювання свинцевої пластини і розрахунок за формулою

(2.5)

Для цього при русі поршня у сторону ВМТ, через спеціальний виріз у правому циліндрі компресора роздавлюють свинцеву пластину і визначають за допомогою штангенциркуля її товщину. Ця величина дорівнює С.

Об'єм визначають як об'єм виточень у всмоктувальних клапанах, для чого необхідно виміряти кількість виточень , їхній діаметр і глибину

(2.6)

Об'єм виточень у нагнітальних клапанах визначають аналогічно.

Звичайно величина в малих компресорах складає 4-6 % , а в компресорах великої продуктивності - 2-4 %.