Тепловой расчет компрессора холодильной машины

Методика расчета холодильной машины

6.1 Цели и задачи

Режим работы холодильной машины определяется температурами: 1) кипения хладагента t_о, которая задается исходя из условий работы СКВ; 2) конденсации t_к, принимаемой на 3-4° выше температуры воды, уходящей из конденсаторов; 3) переохлаждения агента t_п, принимаемой на 1-2° выше начальной температуры воды, подаваемой в конденсаторы.

Сравнение производительности холодильных машин заключается в приведении их к одинаковым условиям, т. е. К одинаковым температурам испарения t_о, всасывания t_в, конденсации t_к, а так же к температуре перед регулирующим вентелем t_и (табл. 1).

Вместо четырех сравнительных температур часто пользуются только тремя: t_о, t_к, t_и.

Расчет холодильной машины производится с помощью схемы холодильного цикла, который строится на I-lgp-диаграмме (рис. 1). На правой пограничной кривой находят точку 1, руководствуясь заданной температурой кипения хладагента t_о. Из этой точки проводят адиабату, характеризующую сжатие паров в компрессоре, до пересечения с прямой, характеризующей постоянное давление в конденсаторе p_к, которое соответствует заданной температуре конденсации хладагента t_к. В результате получают точку 2, характеризующую параметры паров хладагента при выходе из компрессора.

Процесс в конденсаторе и переохладителе изображают прямой 2-3, которая характеризуется постоянным давлением р_к и тремя различными температурами: постоянной температурой конденсации на участке 2¢-3¢, более высокой температурой паров после компрессора t₂ и более низкой температурой при выходе жидкого хладагента из переохладителя t₃.

Положение точки 3 определяется давлением р_к и температурой t₃. Из точки 3 проводят вниз вертикальную прямую 3-4, представляющую собой процесс дросселирования в регулирующем вентеле при постоянной энтальпии I₃ =I₄. Положение точки 4 определяется пересечением прямых I₃ и р_о.

Таблица 1.Сравнительные условия для холодильных машин.

Условия работы машин

кипения хладагента t_оконденсации t_кпереохлажде- ния жидкого хладагента водой t_нвсасывания паров t_в

Стандартные для фреоновых компрессоров

Плюсовые для открытых (сальниковых) фреоновых компрессоров

Плюсовые для герметичных фреоновых компрессоров

Стандартные для аммиачных компрессоров

Рисунок 6.1 Схема холодильного цикла

6.3 Методика расчета холодильной машины

Тепловой расчет холодильной машины сведен в таблицу.

Потребная холодопроизводительность Q₀ определяется из расчета теплопритоков с учетом потерь теплоты в трубопроводах. Для систем непосредственного охлаждения аммиака Q₀ =1,07SQ, для систем с промежуточным хладоносителем Q₀ = 1.12SQ.

Если в паспортных данных приводится холодопроизводительность компрессора при одном температурном режиме, то холодопроизводительность в нужном режиме можно определиь по формуле

(6.3.1)

6.4 Технические характеристики холодильных машин

Технические характеристики холодильных машин МКТ40-2-1, МКТ40-2-0, МКТ80-2-1 и МКТ80-2-0 сведены в таблицы. Чертежи данных холодильных машин приведены в конце главы.

Таблица 6.4.1. Технические характеристики холодильных машин МКТ40-2-1, МКТ40-2-0, МКТ80-2-1 и МКТ80-2-0.

Холодопроизводительность, кВт (ккал/ч), при температуре хладоносителя на выходе из испарителя 0°с и температуре температуре охлаждающей воды 25°с

Потребляемая мощность, кВт, при температуре хладоносителя на выходе из испарителя 6°с и температуре охлаждающей воды 25°с

Количество заряжаемого хладагента, кг

Количество заряжаемого масла, кг

Габаритные размеры, мм

маркаК16К16К32К32наружная площадь поверхности теплообмена, м 216,416,43232нсопротивление по воде, МПа (кгс/ск 2 )0,07 (0,7)0,07 (0,7)0,07 (0,7)0,07 (0,7)

МаркаИ24И24И30И30внутренняя площадь поверности теплообмена, м 224244848соротивление по хладоносителю, МПа (кгс/см 2 )0,05 (0,5)0,05 (0,5)0,05 (0,5)0,05 (0,5)

Таблица 6.4.2. Технические характеристики холодильных машин МКТ110-2-0, МКТ110-2-1, МКТ110-2-2, МКТ220-2-0, МКТ220-2-1, МКТ220-2-2 и МКТ220-2-3.

36 4421 4437 36 4421 446136 4421 444236 4421 4449 36 4421 443836 4421 4450 36 4421 4435

Потребляемая мощность, кВт

Количество заряжаемого хладагента,кг

Количество заряжаемого масла, кг

Габаритные размеры, мм

маркаП110-2-0 П110-2-1П110-2-2П220-2-0 П220-2-1П220-2-2 П220-2-3объем, описываемый поршнями, м 3 /ч301301602602маркаКХ60КХ40КХ110КХ60наружная площадь по- верхности теплообмена, м 25642,911356число ходов по воде2222сопротивление по воде, МПа (кгс/см 2 )0,06 (0,6)0,06 (0,6)0,06 (0,6)0,06 (0,6)маркаИТ30ИТ20ИТ65ИТ30наружная площадь поверхности теплообмена, м 228,822,46628,8Число ходов по хладоносителю15191715сопротивление по хладоносителю, Мпа (кгс/см 2 )0,03 (0,3)0,03 (0,3)0,03 (0,3)0,03 (0,3)

маркаТФ6ТФ6ТФ7ТФ6наружная площадь поверхности теплообмена, м 25,835,837,15,83

Таблица 6.4.3. Температурный диапазон работы холодильных машин МКТ110-2-0, МКТ110-2-1, МКТ110-2-2, МКТ220-2-0, МКТ220-2-1, МКТ220-2-2 и МКТ220-2-3.

Марка машины (агрегата)

Таблица 6.4.4. Температурный диапазон работы холодильных машин МКТ14-2-0 и МВТ25-1-0.

Таблица 6.4.5. Технические характеристики холодильных машин МКТ14-2-0 и МВТ25-1-0.

Номер технических условий

при температуре хладоносителя на выходе из испарителя 6°с и температуре охлаждающей воды на входе в конденсатор 20°с28,5 (24500)——————при температуре хладоносителя на выходе из испарителя 10°с и температуре окружающего воздуха 35°с——————51 (44000)

Потребляемая мощность, кВт

при температуре хладоносителя на выходе из испарителя 6°с и температуре охлаждающей воды на входе в конденсатор 20°с8,6——————при температуре хладоносителя на выходе из испарителя 10°с и температуре окружающего воздуха 35°с——————27,5охлаждающей воды*3,57——————охлаждающего воздуха——————24700хладоносителя710

Количество заряжаемого хладагента, кг

Количество заряжаемого масла, кг

Габаритные размеры, мм

машины2285/530/1000——————компрессорно-испарительного агрегата——————-2345/640/1580маркаМКТ14-2-0-010,000ВК80М и ВК160площадь поверхности теплообмена, м 28,56247,2число ходов10——————сопротивление по воде, МПа (кгс/см 2 )0,016 ( 0,16)——————

маркаМКТ14-2-0-010,0001АТ25-1-0-010,000внутренняя площадь поверхности теплообмена, м 210,218,9число ходов22сопротивление по хладоносителю, Мпа (кгс/см 2 )0,016 (0,16)0,01 (0,1)

Таблица 6.4.6. Технические характеристики холодильных машин 1ХМ-ФУ40/1, 1ХМ-ФУ40/1РЭ, 1ХМ-ФУУ80/1 и 1ХМ-ФУУ80/1РЭ.

Холодопроизводительность, кВт (ккал/ч), при температуре хладоносителя на выходе из испарителя +8°с и температуре охлаждающей воды на входе в конденсатор +28°с

Потребляемая мощность, кВт, при температуре хладоносителя на выходе из испарителя +8°с и температуре охлаждающей воды на входе в конденсатор +28°с

Источник

Тепловой расчет поршневого холодильного компрессора

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Кубанский государственный технологический университет»

Кафедра технологического оборудования и систем жизнеобеспечения

НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫЕ МАШИНЫ

методические указания по выполнению практических занятий для студентов всех форм обучения направления подготовки 141200.62 – Холодильная, криогенная техника и системы жизнеобеспечения

Составители: канд. техн. наук, доц. В.И.Алешин,

канд. техн. наук, доц. М. В. Шамаров

Низкотемпературные машины:методические указания по выполнению практических занятий для студентов всех форм обучения направления подготовки 141200.62 –Холодильная, криогенная техника и системы жизнеобеспечения. / Сост: В.И.Алешин, М.В.Шамаров; Кубан.гос.технол.ун-т. Каф. технологического оборудования и систем жизнеобеспечения. –Краснодар, 2014. – 38с. Режим доступа: http://moodle, kubstu.ru (по паролю).

Даны практические рекомендации по тепловому и динамическому расчету поршневого холодильного компрессора, выбору циклов холодильных машин для различных холодильных агентов, по определению параметров характерных точек циклов и рекомендации по расчету размеров и характеристик компрессоров.

Ил. – 20, Табл. –10, Библиогр. – 8 назв.

Кафедра оборудования нефтяных и газовых промыслов Кубанского государственного технологического университета

Кафедра технологического оборудования и систем жизнеобеспечения Кубанского государственного технологического университета

Содержание

Введение. Общие положения ……………………………………………………. 4

1 Тепловой расчет поршневого холодильного компрессора ……………….……. 5

2 Динамический расчет поршневого холодильного компрессора ………………. 16

Введение. Общие положения

Искусственный холод получают двумя способами. Первый основан на аккумулировании естественного холода, второй — на существую­щей в природе закономерности, выражаемой вторым законом термодинамики.

Первый способ, относится к области ледяного или льдосоляного охлаждения.

Второй способ составляет основу машинного охлаждения. Машинное охлаждение осуществляют с помощью холодильных машин – устройств, осуществляющих перенос теплоты с низкого температурного уровня на более высокий температурный уровень. Промышленные холодильные машины, работающие в области уме­ренного холода, можно подразделить на три основные группы: ком­прессорные, теплоиспользующие и термоэлектрические.

Наиболее распространены компрессионные холодильные машины, которые используют для переноса теплоты механическую работу. Одним из элементов этих машин является компрессор – машина, сжимающая и перемещающая паро- и газообразное рабочее вещество.

В настоящее время наиболее распространенными являются поршневые компрессоры, поэтому на практических занятиях предлагается произвести тепловой и динамический расчет поршневого холодильного компрессора.

Дисциплина «Низкотемпературные машины» является основой для изучения дисциплины «Компрессорные машины и установки» и про­должения работы над курсовым проектом по этой дисциплине и должны соответствовать со­временному уровню достижений отечественной и зарубежной холо­дильной техники.

Принимая самостоятельные решения при проектировании, сту­дент должен использовать полученные ранее знания по изученным дис­циплинам учебного плана.

Оформление пояснительной записки и листа графической части выполняется с соблюдением действующих стандартов (ЕСКД), ГОСТов и другой нормативной документации.

Целью практических занятий является:

— закрепление и расширение знаний студентов по дисциплине «Низкотемпературные машины» и ряду других дисциплин обще­профессионального и специального циклов в практическом прило­жении их к расчету и проектированию поршневого компрессора;

— развитие творческих способностей и инициативы студента при реше­нии инженерно-конструкторских задач в области компрессоростроения;

— привитие студентам практических навыков по обоснованию принимаемых ре­шений, оценке существующих конструкций компрессоров и самостоятельной работе с каталогами и специ­альной научно-технической литературой.

Тепловой расчет поршневого холодильного компрессора

Исходные данные

Тепловой расчет компрессора выполняют, чтобы определить его объемную производительность и, соответственно, его основные размеры – диаметр и ход поршня, потребляемую им мощность, эффективную удельную холодопроизводительность.

При расчете компрессора используют следующие данные:

1) холодопроизводительность, Q₀ кВт;

2) температурный режим работы холодильной машины t₀ и t_к 0 С;

3) частоту вращения коленчатого вала;

4) главные характеристики компрессора: тип, число цилиндров, конструкции клапанов, тип сальника, систему смазки, тип привода.

Дополнительно могут быть заданы температура переохлаждения холодильного агента и температура всасывания.

Перегрев и переохлаждение хладагента может быть либо регенеративным (для фреоновых машин), либо происходить в результате внешнего теплообмена.

В аммиачных машинах переохлаждение осуществляется водой, а перегрев паров происходит в основном во всасывающих трубопроводах. Обычно:

Во фреоновых установках перегрев паров холодильного агента и переохлаждение жидкости перед дросселированием может происходить в регенеративных теплообменниках. Перегрев паров в теплообменниках составляет 15-30 0 С. Температуру жидкого холодильного агента перед дросселированием определяют по значению энтальпии из теплового баланса регенеративного теплообменника: .

При расчете герметичных, экранированных и бессальниковых компрессоров следует учесть дополнительный перегрев пара в электродвигателе (рисунок 1.3)

Dt_эл = t — t = 10…20°С (большие значения рекомендуются для малых и низкотемператур­ных компрессоров).

При расчете компрессоров этого типа необходимо обратить внимание на температуры фреона в конце сжатая (дополни­тельный перегрев пара, омывающего обмотку встроенного электро­двигателя, может привести к недопустимо высокой температуре холодильного агента на нагнетании) для R134 t₂ £ 125°C, для R22 t₂ £ 145°C. Однако для бессальниковых и гер­метичных компрессоров рекомендуется не превышать в конце сжа­тия температуру 100°С[4]. Если t₂ окажется выше указан­ных значений, необходимо уменьшить перегрев в регенеративном теплообменнике. Уточняют величину перегрева пара хлад­агента в электродвигателе, определяя

где Y — коэффициент, учитывающий долю тепла, идущую на подогрев хладона (остальное передается в окружающую среду).

Y = 0,3…0,6 (3) (в зависимости от условий наружного охлаждения двигателя). После этого окончательно контролируют t₂.

Для двухступенчатых холодильных машин (рисунок 1.4, 1.5 и 1.6) тем­пературы в точках 3,7,6 определяют после вычисления промежу­точного давления и соответствующей промежуточной температуры. Промежуточное давление определяют при условии минимальной работы сжатия в обеих ступенях, что имеет место при равенстве степеней сжатия в каждой ступени, отсюда p_m = .

Величину перегрева холодильного агента перед всасывани­ем в компрессор высокой ступени принимают 4…6 °С (рисунок 1.4, 1.5 и 1.6) t₃ = t_m + (4…6) 0 C.

В схемах со змеевиковым промсосудом при опреде­лении температуры холодильного агента в точке 7 следует учесть недорекуперацию в змеевике: t₇ = t_m + (3…4) 0 C.

В двухступенчатой холодильной машине с pегенеративным теплообменником (рисунок 1.6) температура в точке 7 находится по энтальпии , определяемой из уравнения теплового баланса теплообменника: .

1.2 Выбор схемы холодильной машины, определение параметров харак­терных точек цикла

Определяем степень сжатия p = Р_к/Р_о. При p 0 С

Источник