5 Расчет одноступенчатого цикла

Удельная холодопроизводительность q_o, кДж/кг, определяется по формуле

q_o=h₇-h₆ (4)

где h₆,h₇ – удельные энтальпии R22 в соответствующих узловых точках 6 и 7 кДж/кг,(таблица1).

q_o= 405 – 228 =177 кДж/кг

Удельная теплота q_k, кДж/кг, отводимая от рабочего вещества в конденсаторе находится по формуле

q_k= h₃-h₄ (5)

где h₃,h₄ – удельные энтальпии R22 в соответствующих точках 3 и 4 кДж/кг, (таблица 1).

q_k=410-243=167 кДж/кг

Массовый расход рабочего вещества G_a,кг/с, находим по формуле

G_a=Q_o/q_o (6)

G_a=60/177=0,339 кг/с

Удельная работа сжатия в компрессоре l_k,кДж/кг, находится по формуле

l_k =h₂-h₁ (7)

где h₁,h₂ –удельные энтальпии R22 в соответствующих узловых точка 1 и 2 кДж/кг,(таблица 1).

l_k =465-440=25 кДж/кг

Теоретическая мощность N_T,кВт, компрессора находим по формуле

N_T=G_a×l_k (8)

N_T=0,339×25=8,475 кВт

Требуемая объемная производительность компрессора V_км.тр ,м³/с находится по формуле

V_км.тр=G_a×V₁ (9)

где V₁ – удельный объем всасываемого пара R22 в точке 1, м³/кг,(таблица 1 )

V_км.тр=0,339×0,054=0,0183 м³/с

Теоретический холодильный коэффициент находим по формуле

Ԑ_т=Q_o/N_s (10)

Ԑ_т=60/8,475=7,1

6 Расчет основных параметров компрессора[3,с.105-108]

Определяем степень повышения давления в компрессоре по формуле

π=P_k/Po (11)

где P_o , P_k – давление кипения и конденсации ,хладагента соответственно, Мпа,(таблица 1).

π=13,55/5,3=2,55

По рисунку 2 [3,c.106] определяем коэффициент подачи λ для расчетного компрессора, при полученной степени повышения давления π=2,55 и заданного типа хладагента.

Рисунок 2 - Коэффициент подачи для поршневых компрессоров средней производительности.

Для заданного компрессора коэффициент подачи λ будет равен 0,78.

Тогда теоретический объем описанный поршнями V_т.тр определяется по формуле

V_т.тр = V_км.тр/λ (12)

V_т.тр= 0,0183/0,78 = 0,0234 м³/с

Принимаем количество цилиндров для расчетного компрессора, равное z=8 [3,c.106]

Рисунок 3 - Кинематическая схема одноступенчатого компрессора

Определяем диаметр цилиндра компрессора по формуле

D_ц= (13)

где V_т.тр- теоретический объем, описанный поршнями; k_i – параметр удельных сил инерции при ходе поршня компрессоров соответственно 0,09-0,12м, т.к современные быстроходные компрессора выполняют короткоходовыми, то k_i принимаем 21,z – принятое количество цилиндров.

D_ц=1,55=0,059 м.

Принимаем значение D_ц=0,059 м

Ход поршня S,м определяем по формуле

ѱ= S/D_ц (14)

Для непрямоточных компрессоров ѱ=0,6÷0,8.Принимаем для расчетного компрессора ѱ=0.8 [3,c.107]

S=ѱ×D_ц (15)

S=0,8×0,059=0,0472м

Определяем частоту вращения вала по формуле

n= (16)

n==23.85 ^-1

Принимаем стандартное значение частоту вращения вала n=24с^-1.[4,c.29]

Определяем среднюю скорость поршня C_m, м/с, по формуле

С_m=2S×n (17)

C_m=2×0,0472×24=2,33 м/с

Теоретический объем описанный поршнями V_h,м³/с, при расчетных D и S найдем по формуле

V_h= (18)

V_h=3,14×0,059²×0,0472×24×8/4=0,0247м³/с

Превышение теоретического объема, описываемого поршнями найдем по формуле

ẟ_v=[(V_h-V_т.тр)/V_h]×100=[(0,0247-0,0234)/0,0247]×100=5,26%

Следовательно, принятые D и S соответствуют заданной холодопроизводительности.

Максимальная индикаторная мощность N_{i max} ,кВт. компрессора находится по формуле

N_{i max} = k×V_h×P_{o max} (19)

где k -1,16 показатель адиабаты R22[3,c.108];

P_{o max} – 530×10³ Па –максимальное давление кипения ( при T_o= 275K)

N_{i max}=1,16×0,0247×530=15.18кВт

Индикаторная мощность N_i,кВт, в расчетном режиме находим по формуле

N_i=N_Т/η_i (20)

N_Т – изоэнтропная мощность компрессора;

η_i –индикаторный КПД для поршневых компрессоров.

Рисунок 4 - Индикаторный КПД для поршневых компрессоров.

По рисунку 4 определяем индикаторный КПД для заданного хладагента R22 и отношения давлений π. Индикаторный КПД η_i=0,77

N_i=8,475/0,77= 11 кВт

Мощность трения N_тр ,кВт, найдем по формуле

N_тр= p_{i тр} × V_h (21)

где p_{i тр} – давление трения, равное 40×10³ Па [3,c.108].

N_тр=40 × 0,0247 = 0,988 кВт

Эффективная мощность N_e ,кВт, находится по формуле

N_e=N_i + N_тр (22)

N_e=11+0,988=11,988кВт

Максимальную эффективную мощность N_{e max}, кВт, найдем по формуле

N_{e max}=N_{i max}+N_тр (23)

N_{e max}= 15.18 + 0,988 = 16.17 кВт

Механический КПД компрессора найдем η_меx по формуле

η_меx = N_i/ N_e (24)

η_мех = 11/11,988 = 0,917

Эффективный КПД компрессора η_е найдем по формуле :

η_е = N_T/ N_e (25)

η_е = 8,475 / 11,988 = 0,7

Мощность, подводимая к электродвигателю компрессора находится по формуле

N_э= N_e×η_эл.дв (26)

где η_эл.дв – КПД электродвигателя, равное 0.7÷0.8. Принимаем η_эл.дв= 0.75.

N_э=11.844×0.75=8.883 кВт

Найдем электрический холодильный коэффициент по формуле

Ԑ_е=Q_o/N_э (27)

Ԑ_е=60/8.858=6.75