3.5 Действительная холодопроизводительность компрессора

Действительная холодопроизводительность компрессора отличается от теоретической на величину потерь, учитываемых коэффициентом подачи . Действительная холодопроизводительность компрессора определяется по формуле:

(3.8)

где V_h – объем, описываемый поршнями компрессора, м³/с;

 – коэффициент подачи компрессора;

q_ – удельная объемная холодопроизводительность, кДж/м³.

На холодопроизводительность компрессора влияет температурный режим работы холодильной машины: температура кипения, температура конденсации, температура перед регулирующим вентилем и температура всасывания холодильного агента.

Действительная холодопроизводительность аммиачных машин с понижением температуры кипения холодильного агента на каждый градус без изменения других температур уменьшается примерно на 6%, а хладоновых – на 4%. Чем ниже температура переохлаждения, тем больше холодопроизводительность машины. Чем ниже температура конденсации, тем больше действительная холодопроизводительность машины. Повышение температуры конденсации на 1⁰С уменьшает холодопроизводительность аммиачной холодильной машины примерно на 1%. Изменение температуры всасывания не оказывает значительного влияния на холодопроизводительность машины.

3.6 Сравнительная оценка производительности холодильных машин

Для сравнения между собой отдельных машин пользуются определенными номинальными температурными режимами (табл. 3.1).

Таблица 3.1  Номинальные режимы работы

Режим	Температура, 0С
	t0	tвс	tк	tп
Стандартный для аммиачных машин	–15	–10	+30	+25
Среднетемпературный для хладоновых машин	–15	+15	+30	+25
Высокотемпературный для хладоновых машин	+5	+15	+40	+35
Низкотемпературный для хладоновых машин	–35	+15	+30	+25

Холодопроизводительность машины при номинальном режиме обозначается через Q_{0 ном}. В каталогах и справочной литературе указывается холодопроизводительность при номинальном режиме работы. Холодопроизводительность машины в рабочих условиях обозначается через Q_{0 раб}.

Пересчет холодопроизводительности компрессоров с одних температурных условий на другие осуществляется по формуле:

. (3.9)

3.7 Двухступенчатые холодильные машины

В рассмотренных схемах компрессионных холодильных машин, которые предназначены для осуществления холодильных циклов между температурой кипения порядка –20⁰С и температурой конденсации около +30⁰С, холодильный агент сжимается в цилиндре компрессора от давления кипения до давления конденсации. Такое сжатие называется одноступенчатым. В тех случаях, когда холодильная машина должна работать с большей разностью, с большей величиной отношения давления конденсации р_к к давлению кипения р₀, применять одноступенчатое сжатие экономически не выгодно, так как с увеличением отношения р_к/ р₀ коэффициент подачи и индикаторный к.п.д. компрессора уменьшаются и, следовательно, снижается холодопроизводительность машины и повышается потребление энергии. Кроме того, сильно повышается температура холодильного агента в конце сжатия, отчего значительно ухудшаются условия эксплуатации компрессора.

Практика показывает, что одноступенчатые аммиачные и хладоновые холодильные машины целесообразно применять только при отношении давлений  9. При более высоких значениях этого отношения следует пользоваться двух- или многоступенчатыми машинами. При двух- и многоступенчатом сжатии холодильный агент сжимается от давления кипения до давления конденсации не сразу, а последовательно в двух или нескольких ступенях с промежуточным охлаждением частично сжатых паров.

На предприятиях общественного питания и в пищевой промышленности применяют машины двухступенчатого сжатия, например, при изготовлении мороженого, при быстром замораживании и хранении пищевых продуктов и т.д.

Принципиальная схема и теоретический цикл двухступенчатой холодильной машины со змеевиковым промежуточным сосудом и полным промежуточным охлаждением показаны на рис. 3.6.

Рис. 3.6  Схема и теоретический цикл двухступенчатой холодильной машины со змеевиковым промежуточным сосудом и полным

промежуточным охлаждением

Рабочее вещество в состоянии сухого насыщенного пара (точка 1) поступает в компрессор первой ступени I, где изоэнтропно сжимается (процесс 12) и направляется в промежуточный холодильник II. В холодильнике рабочее вещество охлаждается (процесс 23) за счет окружающей среды. Затем рабочее вещество поступает в промежуточный сосуд VI, где за счет непосредственного контакта с более холодным жидким рабочим веществом, температура которого равна Т_m, охлаждается до состояния сухого насыщенного пара при давлении р_m (точка 4). После этого рабочее вещество всасывается компрессором второй ступени III, где изоэнтропно сжимается (процесс 45), а затем поступает в конденсатор IV, где сначала охлаждается до состояния сухого насыщенного пара и конденсируется (процесс 56). Большая часть идет через змеевик промежуточного сосуда, а меньшая – дросселируется в дроссельном вентиле (процесс 67). Под воздействием теплоты, которая поступает от рабочего вещества, идущего по змеевику, жидкость кипит при давлении р_m. Рабочее вещество, которое идет по змеевику, охлаждается (процесс 69), затем дросселируется в дроссельном вентиле VII (процесс 910) и поступает в испаритель VIII, где кипит (процесс 101).

Промежуточное давление определяется по формуле:

(3.10)

Массовый расход рабочего вещества компрессора первой ступени определяют по заданной холодопроизводительности:

(3.11)

Расход рабочего вещества второй ступени:

.

(3.12)

Все последующие расчеты проводят для компрессоров первой и второй ступеней аналогично расчету цикла одноступенчатой паровой компрессионной холодильной машины.