1.10. Мощность компрессора и знергетические козффициентьі

Теоретический рабочий процесс в цилиндрах поршневого комп­рессора происходит без потерь и теплообмена при постоянстве дав­ления всасьівания в конце сжатия. В реальньх машинах имеются вредное пространство и разнообразнье потери, что приводит к зна-чительно большей затрате знергии на сжатие хладагента по срав-нению с теоретическим процессом.

В теоретическом процессе сжатие паров хладагента совершает-ся адиабатически, при зтом затрачивается мощность (кВт)

О_т (і2 - іі) или n

^От ^(і2 ^-к) 8бо

(1.35)

где О_т — теоретическое количество циркулирующего хладаген­та (в первой формуле в кг/с, во второй в кг/ч); і₁ и і₂ — знтальпии паров хладагента в начале и конце сжатия, кДж/кг.

Действительная (индикаторная) мощность, затрачиваемая ком­прессором, больше, чем теоретическая. Обьчно определяют ее по индикаторной диаграмме, вьчерченной спеціальним прибором — индикатором. Площадь индикаторной диаграммь (рис. 1.20) харак-теризует в определенном масшта­бе мощность за один оборот ко-ленчатого вала компрессора и определяется произведением хода поршня £ (м) на среднее ин-дикаторное давление (Н/м²):

Р=8 Р..

і і

Давление Р равно вьсоте пря-моугольника, равновеликого по площади индикаторной диаграм-ме и имеющего основание, равное ходу поршня. Зная площадь инди­каторной диаграммь Р_і (вьра-женной с учетом масштаба по осям координат в кДж/м²), пло­щадь поршня Р_п (м²) и частоту вращения вала компрессора п (об/с), можно найти индикаторную мощность:

N = Р.Р = 5 р. пі, (1.36)

Индикаторная диаграмма, снятая с работающего ком рессора, позволяет обнаружить следующие недостатки в его работе (рис. 1.21): большое вредное пространство (линия обратного расширения 6 идет более полого); неплотность всасивающего клапана (линия обратного расширения 5 спадает круто вниз; линия сжатия 3 при атом может пойти даже ниже изотермической, линии Т = соші); неплотность нагнета-тельного клапана (линия сжатия 2 идет круто вверх); большое сопро-тивление при всасивании (значительное понижение давления 4 перед всасиванием); большое сопротивление при нагнетании (значительний подьем линии сжатия 1 в конце нагнетания); заедание всасивающего клапана (линия сжатия 7 смещена влево).

В реальном процессе сжатие паров и обратное расширение их остатка из вредного пространства компрессора происходят не ади-абатически, а с изменяющимся направлением теплообмена между парами и стенками цилиндра. Существуют также дросселирование паров, перетечки и потери части масси при сжатии.

Индикаторний КПД учитивает потери работи на сжатие хладаген-та в реальном компрессоре по сравнению с теоретическим и численно виражается отношением теоретически необходимой (обично адиаба

тической) мощности к действи-тельно затраченной индикатор-ной мощности Лі = N^N1. Для малих и средних фреонових компрессоров Л_. = 0,65-0,84. Ин-дикаторний КПД характеризу-ет анергетические потери от теп-лообмена в цилиндре и от паде-ния давления в клапанах, но не учитивает потери на трение в движущихся частях компрессо-ра. Мощность, расходуемая на

Рис. 1.21. Недостатки в работе компрес- ^тР^ение>^{зависит от} конструкции, сора, отражающиеся на индикаторной ^{размеров машини, режима ра-} диаграмме боти и смазки.

Мощность, затраченная на валу компрессора, назьівается зффек-тивной мощностью. Она больше индикаторной на величину потерь на трение:

Е І тр

Механический КПД оценивает потери на трение и вьіражается отношением индикаторной мощности к зффективной:

мех І Е

У современньїх поршневьіх компрессоров П_мех = 0,84 0,97. Его значение зависит от мощности и конструктивньх особенностей машинь , качества монтажа, режима работь и смазки, степени из-ношенности механизма. Зффективньїй КПД компрессора:

Н = Н Н , или Н =ЛГ N .

е і мех' е те

Потребляемая компрессором мощность зависит от режима работьі — холодильной машиньї. На рис. 1.19 показано влияние температур кипения и конденсации на зффективную мощность компрессора, ко-торая еще зависит и от величинь нагрузки на компрессор. Однако ха­рактер зависимости холодопроизводительности и потребяемой мощ-ности от температурьі кипения неодинаков. Холодопроизводитель-ность неуклонно увеличивается с повьшением температурь кипения хладагента. Потребляемая мощность на ряде режимов возрастает толь-ко до определенньх пределов, а затем стабилизируется и даже снижа-ется в зависимости от соотношения давлений в конденсаторе и в испа-рителе холодильной машиньї, т. е. от степени сжатия компрессора (ра­бочего соотношения давлений) п_к= Р_к/Р₀.

Злектродвигатель привода компрессора подбирают по режиму максимального потребления знергии с учетом потерь в передаче (если она имеется) и с 8—15 % -ньім запасом во избежание пере-грузки. Мощность злектродвигателя:

Л^_зл = (1,08 1,15)

N_е

Л п Л зл

(1.37)

где п_п — КПД клиноременной передачи 0,94—0,98; п_зл — КПД злектродвигателя (в зависимости от мощности и типа двигателя Г|_зл = 0,85 + 0,94).

При тепловом расчете цикла машин с двухступенчатьм сжати-ем значение промежуточного давления, величина которого связана с уровнем зффективности машинь , следует определять по макси­муму холодильного козффициента. Меньшую трудоемкость расче-та при достаточной для практических целей точности обеспечивает способ определения зтого давления по минимуму цикловой знер-гии, затрачиваемой на работу компрессоров. В зтом случае при изо-знтропном процессе сжатия в компрессорах первой и второй ступе-ней, а также одинаковой температуре на всасьвании зтих компрес-соров промежуточное давление:

Рт -л/РЛ ^(1.38)

Расчет цикла машиньї с многоступенчатьім сжатием и многократньїм дросселированием ведут в последовательности, изложенной вьше для одноступенчатой машинь . Параметрь рабочего тела в узловьх точках цикла находят по уравнениям смешения с учетом материального и тепло­вого баланса промежуточного сосуда. Так, для двухступенчатой ма-шинь с полньм промежуточньм охлаждением и двукратньм дрос-селированием (рис. 1.22) тепловой баланс промежуточного сосуда:

^Оа2^кб + °а1^к3 ^{- О}а1^к9 + ^Оа2^к4- (1.39)

Массовьіе расходьі рабочего тела для компрессоров первой и второй ступеней:

°а1 ^{- б}0 ^{/ -} бо ^/(к1 ^- ^10 ); (1.40)

<^а2 - ^аі(^3 --^і). (1.41)

Рабочее тело в точке 1 цикла может бьіть сухим насьіщенньїм паром либо перегретьім на (5 10) К; температура рабочего тела в точке 9 может превьішать температуру Т_т, определяемую величи-ной промежуточного давления Р_т, на (3 5) К.