ИДЗ 2

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України Сумський державний університет Кафедра технічної теплофізики Індивідуальна робота по предмету: “Холодильні машини” на тему: ” Розрахунок гвинтового маслозаповненого холодильного компресора системи розсільного охолодження ” Виконав Штань А.В. Група Х-81 Варіант 12 Перевірив Вертепов Ю.М. Суми 2011

Зміст

с.

Вихідні данні……………………………………………………………………………………………………………….…3

1 Тепловий розрахунок або розрахунок і побудова циклу роботи установки в і-р діаграмі, визначення дійсної і теоретичної продуктивності компресора, вибір електродвигуна, розрахунок кількості масла, що подається………….…………………………………………………………………………………………………………4

2 Конструктивний розрахунок або визначення основних розмірів гвинтів компресора, вікон всмоктування і нагнітання та їх побудова згідно з вибраним масштабом…………………………………………………………………………………………………9

Список літератури…………………………………………………………………………………………………….16

Вихідні данні

Здійснити тепловий і конструктивний розрахунки і підібрати електродвигун для фреонового гвинтового маслозаповненого холодильного компресора розсільної системи охолодження, маючи такі дані:

• Холодопродуктивність кВт.

• Робоче тіло – холодоагент R134а.

• Профіль зуба гвинтів – еліптичний симетричний.

• Температура води на вході в конденсатор .

• Температура розсолу на виході випарника .

• Частота обертання ведучого гвинта .

• Число зубів ведучого гвинта .

• Число зубів веденого гвинта .

• Масло ХФ-22.

1 Тепловий розрахунок або розрахунок і побудова циклу роботи установки в і-р діаграмі, визначення дійсної і теоретичної продуктивності компресора, вибір електродвигуна, розрахунок кількості масла, що подається

Схема холодильної машини з регенеративним теплообмінником та її теоретичний цикл зображені на рис. 1.1.

Рисунок 1.1 – Схема холодильної машини з регенеративним теплообмінником та її теоретичний цикл

Для визначення тисків кипіння та конденсації холодильного агента необхідно знати температури кипіння холодильного агента у випарнику В і температуру конденсації у конденсаторі КД. Температуру кипіння , , можна знайти за формулою:

де і - температури розсолу на вході і виході випарника,

Можна брати для батарей і повітроохолоджувачів:

Температуру конденсації беруть такою, що дорівнює: ,

де – температура води на виході з конденсатора, , яку беруть такою, що дорівнює:

Температуру робочої речовини (суміші хладон-масло) на всмоктуванні у компресор беруть такою, що дорівнює:

де – перегрів робочої речовини від випарника В до компресора ГМК.

Ентальпію рідкої робочої речовини в точці 4 , кДж/кг, можна визначити з рівняння теплового балансу регенеративного теплообмінника РТ, нехтуючи тепловими втратами в ньому:

Оптимальна температура масла на вході в компресор ГМК дорівнює:

, приймаю

Температура масла після стиску в ГМК буде:

де – підвищення температури масла в компресорі.

Таким чином, можна знайти положення точки на ізобарі . У цих температурних межах осереднені властивості масла ХФ-22 можна вважати такими:густина , теплоємність

Процес стиску в ГМК умовно зображується у вигляді процесу “сухого” стиску робочої речовини , а потім – відведення тепла від робочої речовини вприскуваним маслом .

Питома масова холодопродуктивність компресора:

кДж/кг

Масова витрата холодильного агента, кг/с:

Реальна продуктивність компресора дорівнює:

Теоретична продуктивність компресора дорівнює:

де - коефіцієнт подачі компресора для марки масла ХФ-22 при за [1], рис.2.33, с.176.

Питома адіабатна робота стиснення:

Потужність адіабатного стиснення:

Геометричний ступінь стиску ГМК можна взяти при зовнішньому відношенню тисків ,тоді .

Ефективна потужність компресора, кВт, дорівнює:

де – ефективний ККД ГМК при та знаходиться за [1], рис. 2.34, с. 176.

Індикаторна потужність компресора, кВт:

де – механічний ККД ГМК при знаходиться за [1], рис. 2.36, с. 177.

Індикаторний коефіцієнт корисної дії ГМК:

Теоретичний холодильний коефіцієнт:

Дійсний холодильний коефіцієнт:

Стан робочої речовини в точці , кДж/кг, можна знайти за формулою:

де – індикаторний коефіцієнт корисної дії ГМК

Знаючи , можна знайти положення точки на ізобарі . Після побудови циклу холодильної машини параметри робочої речовини в її вузлових точках можна зобразити у вигляді табл. 1.1.

Таблиця 1.1 – Параметри робочої речовини в її вузлових точках

Параметр	Вузлові точки
	а	1	2s	2м	2с	3	4	5
р, бар	2.5	2.5	13	13	13	13	13	2.5
t, °С	-6	34	91	70	102	50	31	-6
і, кДж/кг	393	430	472	447	483	271	241	241
, м3/кг	0.084	0.1	0.019	0.017	0.02	-	-	0.021

Витрата масла, вприснутого в ГМК, залежить від схеми масло системи компресора. Якщо масло, яке подається на вузли механічного тертя (підшипники, ущільнення, синхронізуючі шестерні) з боку всмоктування, не попадає в компресор, а йде на злив, воно не впливає на його робочі процеси і повинно відвести таку кількість теплоти від робочої речовини, яка забезпечила б прийняте підвищення температури робочої суміші . Об’ємну витрату вприснутого масла , м³/с, знаходять за формулою:

Кількість теплоти ,, кДж/с, відведену маслом від робочої речовини, визначають за формулою:

Одержану величину необхідно збільшити на 5-10%, щоб врахувати відведення тепла у навколишнє середовище.

Потім слід перевірити відповідність отриманої відносної масової витрати масла:

Рекомендоване значенням , подане для масла ХФ-22 в [1], рис. 2.37, с. 178.

Отримана відносна масова витрата масла не перевищує її рекомендованого значення:

Потужність електродвигуна можна знайти, збільшуючи на 5-10% ефективну потужність ГМК :

Для привода компрессора подбираем электродвигатель асинхронный типа 6A315M2 мощностью 132 кВт с синхронной частотой вращения 3000 об/мин.

Загальна витрата масла, циркулюючого в ГМК, включає, крім знайденої величини , також масло, яке подається у підшипники, ущільнення, розвантажувальні пристрої і ін.

2 Конструктивний розрахунок або визначення основних розмірів гвинтів компресора, вікон всмоктування і нагнітання та їх побудова згідно з вибраним масштабом

Відносну довжину гвинтів ГМК можна брати приймаю . Коефіцієнт використання об’єму парної порожнини можна знайти за формулою:

де - граничний кут закручення гвинта для гвинтів з еліптичним профілем зуба;

,- коефіцієнт і кут закручення ведучого гвинта при .

Коефіцієнт використання площі для гвинтів з еліптичним профілем зуба беруть .

Зовнішній діаметр гвинта , м, визначають за формулою:

Тоді з типорозмірного стандартного ряду гвинтів знаходять найближче більше значення і уточнюють частоту обертання ведучого гвинта . Зовнішній діаметр гвинта за [1], табл. 2.16, с. 180 та “ дійсний об'ем парної порожнини ”.

Теоретична продуктивність компресора дорівнює:

Швидкість , м/с, на зовнішньому колі ведучого гвинта:

Розрахована швидкість на зовнішньому колі ведучого гвинта знаходиться у рекомендованому інтервалі значень.(див. [1], рис. 2.38, с. 179)

Довжина гвинта:

Передаточне число:

Передаточне число: .

Міжосьова відстань, тобто відстань між осями ведучого та веденого гвинтів:

Діаметри початкових окружностей ведучого та веденого гвинтів:

Діаметри окружностей впадин ведучого та веденого гвинтів:

Висото головки зуба ведучого гвинта дорівнює довжині великої напіввісі еліпса:

Розмір малої напіввісі еліпса:

Висота ножки (головки) зуба ведучого (веденого) гвинта:

Центральні кути ведучого гвинта:

;

Центральні кути веденого гвинта:

;

Осьовий шаг гвинтової лінії ведучого і веденого гвинтів:

Кут нахилу гвинтової лінії на початкових циліндрах гвинтів:

Кути закрутки ведучого і веденого гвинтів:

Граничний кут закрутки:

де - кут початку стиснення, між лінією центрів і променем, проведеним через вершину зуба ведучого гвинта і центр в положенні початку стиснення (точніше, заповнення зубом порожнини) газу в парній порожнині;

- кут між лінією центрів і променем, проведеним через центр веденого гвинта та точку перетину початкової окружності веденого гвинта і зовнішньою окружністю ведучого гвинта:

де ,

При центральні кути вікон всмоктування ведучого і веденого гвинтів:

де

- кут перекриття, обумовлений газодинамічним наддувом:

Рисунок 2.1 - Торцевий переріз ведучого і веденого гвинтів

де - частота обертання веденого гвинта;

Місцева швидкість звука на всмоктування находимо по формулі:

де k = 1,1 показник адіабати

Середня швидкість руху пара в порожнині гвинта в період її заповнення

Центральний кут вікна всмоктування веденого гвинта:

Граничне значення кута всмоктування:

Площа вікна всмоктування:

Рисунок 2.2 – Зубчате зачеплення у момент початку всмоктування з вікном всмоктування

Заповнений зубцями гвинтів об’єм парної порожнини:

За графіком [1], табл. 2.43, с.186

Кут вікна нагнітання ведучого гвинта:

Кут вікна нагнітання веденого гвинта:

Площа вікна нагнітання в торцевій площині:

Площа циліндричної частини вікна нагнітання з геометричним ступенем стиснення :

Сумарна площа вікна нагнітання дорівнює:

Швидкості пари у вікнах всмоктування і нагнітання визначаються за формулою:

- умова виконується .

- умова виконується .

Рисунок 2.3 – Зубчате зачеплення у момент початку нагнітання з вікном нагнітання

Література

1. Тепловые и конструктивные расчеты холодильных машин/ Е.М. Бамбушек и др. –Л.: Машиностроение, 1987.– 423с.

2. Холодильные машины/ Н.Н. Кошкин и др. –Л.: Машиностроение, 1985. –510с.

3. Холодильные компрессоры: cправочник из серии “Холодильная техника”/ за ред. А.В. Быкова. –М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981.- 280с.