Расчет поршневого холодильного компрессора

 

    1. Исходные данные  для выполнения  индивидуальной работы

      

    Выполнить тепловой и газодинамический расчеты холодильного поршневого непрямого одноступенчатого двухрядного компрессора простого действия при следующих данных: 

    Таблица 1.1 Исходные данные

 
 

    2. Определение основных  размеров и параметров  компрессора

    Температура конденсации холодильного агента, [1], с.6:

    

    Температура поступающей воды в конденсатор, [1], с.6:

    

,

    где - нагрев охлаждающей воды в конденсаторе ( ).

    Охлаждение  происходит при помощи рассола, температура  кипения R22, [1], с.6:

    

,

    где - температура рассола на входе в испаритель.

    Температура R22 перед всасыванием в компрессор,[1], с.7:

    

,

    где - перегрев R22 на всасывание в компрессор. 
 

    По  диаграмме для R22 находим параметры в точках(рисунок 2.1):

    В точке 1 параметры  будут следующие:

    

    

    

    В точке 2:

    

    

    

    В точке 3:

    

    

    

    

    Для нахождения температуры  перед дроссельным  вентилем (точка 4) используем уравнение теплового баланса:

    

    Из  диаграммы найдем параметры в точках и

      

     .

    Тогда ,

      
 

    

    

    В точке 4:

    

    

      
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рисунок 2.1 Представление  цикла в р-i диаграмме 

    3. Определение мощности и КПД компрессора и выбор приводного электродвигателя 

    Удельная  холодопроизводительность:

    

.

    Удельная  объемная холодопроизводительность:

    

.

    Массовый  расход R22:

    

    

    

    Степень сжатия:

    

.

    Депрессия на всасывание,  [1], с.8:

    

.

    Депрессия на нагнетание, [1], с.8:

    

.

    Коэффициент подачи:

    

,

    где - объемный коэффициент подачи;

     - относительный  мертвый объем;

     - коэффициент  дросселирования;

     - коэффициент  нагрева;

      - коэффициент плотности. Находится в интервале 0,95…0,99 при отношении давлений 10…2.

    Действительная  объемная производительность:

    

.

    Теоретическая объёмная производительность:

    

.

    Принимаем:

    Ход поршня .

    Частота вращения коленчатого  вала .

    Число рядов 

    

    

    Диаметр поршня цилиндра:

    

.

    Относительный ход поршня:

    

,

    что удовлетворяет условию 0.55<0.58<0.8.

    Средняя скорость поршня:

    

,

    что удовлетворяет условию 2.5<4,1<5 м/с.

    Мощность  адиабатного сжатия хладогена R22:

    

,

    где - коэффициент адиабатного сжатия.

    Индикаторный  КПД компрессора  определяем по формуле  Левина, [1], с.10:

    

,

    где - коэффициент, принятый согласно [1], с.10.

    Индикаторная  мощность:

    

.

    Мощность  трения поршневого компрессора:

    

,

    где - среднее давление трения. Значение принято из [1], с.10.

    Эффективная мощность компрессора:

    

 
 
 

    Стандартный режим

    

    Исходные  данные в таблице.

 

     По  диаграмме находим давление конденсации и испарения, удельные энтальпии для R22 (рисунок 2.2).

     Р_к = 1,5МПа, Р₀ = 0,3МПа

       
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Рисунок 2.2 Представление  цикла в p-i диаграмме

     Параметры в точке 4 найдем из соотношения:

     

     

       
 

     Удельная  холодопроизводительность:

     

.

     

     Удельная  объемная холодопроизводительность:

     

.

     Степень сжатия:

     

.

     Депрессия на всасывание,  [1], с.8:

     

.

     Депрессия на нагнетание, [1], с.8:

     

.

     Коэффициент подачи:

    

,

    где - объемный коэффициент подачи;

     - относительный  мертвый объем;

     - коэффициент  дросселирования;

     - коэффициент  нагрева;

      - коэффициент плотности. Находится в интервале 0,95…0,99 при отношении давлений 10…2.

    Стандартная холодопроизводительность, [1] , с.8:

    

. 

    

    

    Массовый  расход R22:

    

.

    Действительная объемная производительность:

    

.

    Теоретическая объёмная производительность:

    

.

    Принимаем:

    Ход поршня .

    Частота вращения коленчатого  вала .

    Число рядов 

    Диаметр поршня цилиндра:

    

.

    Относительный ход поршня:

    

,

    что удовлетворяет условию 0.55<0.596<0.8.

    Средняя скорость поршня:

    

,

    что удовлетворяет условию  2,5<4,1<5 м/с.

    Мощность  адиабатного сжатия R22:

    

,

    где - коэффициент адиабатного сжатия. 
 

    Индикаторный  КПД компрессора  определяем по формуле  Левина, [1], с.10:

    

,

    где - коэффициент, принятый согласно [1], с.10.

    Индикаторная  мощность:

    

.

    Мощность  трения поршневого компрессора:

    

,

    где - среднее давление трения. Значение принято из [1], с.10.

    Эффективная мощность компрессора:

    

.

    

    Эффективная мощность больше при стандартном режиме. Таким образом последующий расчет ведем для .

    Механический  КПД:

    

.

    Эффективный КПД:

    

    Мощность  приводного электродвигателя:

    

,

    где - взято значение из [1], с.5.

    Стандартный электродвигатель: 4А200М4УЗ 
 
 
 

    

    

    4. Расчет основных размеров самодействующих клапанов и уточнение потерь производительности в них.

    Относительные потери мощности, [2], с.7:

    

    Из  таблицы в зависимости  от степени повышения  давления принимаем 

    Число Маха, [2], с.8:

    

.

    Уточняем  число Маха, с учётом показателя адиабаты R22:

    

.

    Скорость  звука на всасывающей  ступени:

    

,

    где - газовая постоянная для R22.

    Условная  скорость R22 во всасывающей ступени:

    

.

    Требуемая эквивалентная площадь  проходного сечения  клапана: [2], с.8

    

,

    где – площадь поршня. 
 

    Местная скорость звука на нагнетании компрессора  равна 

    где 

    

    Условная  скорость рабочего тела в нагнетательном клапане равна 

    Требуемая суммарная эквивалентная  площадь проходного сечения нагнетательного  клапана равна 

    Эквивалентная площадь проходного сечения равна: 

    где коэффициент расхода в щели канала. 

      суммарная площадь проходного сечения в щелях клапана 

    Всасывающий клапан:

    Размеры клапана:

    Высота  подъема пластины табл.3.1, с.9 [4].

    Длинна канала в клапане

    Ширина  клапана в клапане 

    Ширина  уплотняющей кромки

    Ширина  пластины

    Радиус  кривизны в ограничителе .

    где . 
 

    

    

    Суммарная площадь проходного сечения в щелях  клапана равна: 

    Площадь проходного сечения  в щели клапана  равна: 

    Количество  щелей: 

    Уточняем  суммарную площадь  проходного сечения  в щелях клапана : 

    Уточняем  эквивалентная площадь проходного сечения: 

    Уточняем условную скорость рабочего тела в нагнетательном клапане: 

    Уточняем  число Маха: 

    Нагнетательный  клапан:

    Высота  подъема пластины табл.3.1, с.9 [4].

    Длинна канала в клапане

    Ширина  клапана в клапане 

    Ширина  уплотняющей кромки

    Ширина  пластины

    Радиус  кривизны в ограничителе .

    где . 
 
 

    Суммарная площадь проходного сечения в щелях  клапана равна:

    

    

    Площадь проходного сечения  в щели клапана  равна: 

    Количество  щелей: 

    Уточняем  суммарную площадь  проходного сечения  в щелях клапана : 

Уточняем  эквивалентная площадь проходного сечения: 

    Уточняем условную скорость рабочего тела в нагнетательном клапане: 

    Уточняем  число Маха: 

    Расположение  щелей клапана  показано на рисунке 4.1.

    

    Рисунок 4.1 Расположение щелей  клапана 

    

    

    5. Уточнение "мертвого" объема в ступенях  и корректировка  производительности  компрессора 

    Мертвый объем состоит  из мертвого объема в клапанах и линейного  мертвого объема. Мертвый  объем нагнетательного  клапана - это суммарный  объем щелей в  седле клапана  под пластиной  в закрытом положении  клапана. Для всасывающего клапана это суммарный  объем щелей в  ограничителе и объем  между седлом и  ограничителем.

    Определяем ˝мертвый˝ объем, использую рисунок 5.1

     ; 

     ;

     ;

     ;

     ;

     ;

     ;

     ;

    Пересчитанный ˝мертвый˝ объем:

    

.

    Пересчитанный коэффициент подачи:

    

,

    где объемный коэффициент  подачи:

    

;

     - коэффициент  дросселирования, равный  
 

    

    Рисунок 5.1 Мертвый объем

    

;

    

    

     - коэффициент  нагрева, равный:

    

;

      - коэффициент плотности, который принимается в интервале при отношении давления .

    

.

    После подстановки найденных  значений коэффициентов, получим:

    

.

    Расхождение коэффициента подачи:

    

или 31%.

    Уточненная  действительная объемная производительность компрессора:

    

. 

    

    

   Литература 

   1. Вертепов Ю.М. Расчёт  поршневого холодильного  компрессора. Методические  указания к индивидуальной  работе. – Сумы: Изд-во СумГУ, 2009. – 18 с.

   2. Вертепов Ю.М. Расчёт  и выбор самодействующих  клапанов объёмных  холодильных компрессоров. Методические указания  к курсовому и  дипломному проектированию. – Сумы: Изд-во СумГУ, 2004. – 14 с.

   3. Чернавский С.А., Боков К.Н. и др. Курсовое проектирование деталей машин. – М.: Машиностроение, 1988.- 416 с.

   4. Пластинин П.И., Никоноров В.А. Поршневые компрессоры. Руководство по курсовому пректированию. – М.: Москва, 1972.- 63 с. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Министерство  образования и  науки Украины

Сумский государственный  университет

Кафедра технической теплофизики 
 
 
 
 
 
 
 

Пояснительная записка

к индивидуальной работе 

по  курсу: «Холодильные машины» 

«Расчет поршневого холодильного компрессора» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнил         Пономаренко Д.Н.

Группа           Х-61

Вариант          68

Проверил         Вертепов  Ю.М. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Сумы 2009 
 

 Содержание

                                                                                  с

1.Исходные  данные для выполнения  индивидуальной работы…………………………………3

2. Определение основных  размеров и параметров  компрессора…………………………..3

3. Определение мощности  и КПД компрессора  и выбор приводного  электродвигателя…………………………………………………………………………………………………………..5

4. Расчет основных  размеров самодействующих  клапанов и 

уточнение потерь производительности в них…………………………………………………………12

5. Уточнение "мертвого" объема в ступенях 

и корректировка производительности компрессора…………………………………………….16

Литература…………………………………………………………………………………………………………………………18