ХМ СОБРАНЫЕ. 1. Обратные термодинамические циклы, их внутренняя и внешняя необратимости

• Название: 1. Обратные термодинамические циклы, их внутренняя и внешняя необратимости
• Анкор: ХМ СОБРАНЫЕ
• Дата: 20.11.2022
• Размер: 2.41 Mb.
• Имя файла: ХМ СОБРАНЫЕ.doc
• Тип: Документы; #802347
• страница: 2 из 10

5 теоретический и действительный циклы и схемы каскадных х.м.

В нижней и верхней ветвях каскада одноступенчатые машины. Температуру конденсации рабочего вещества в нижней ветви каскада и температуру кипения рабочего вещества в верхней ветви каскада выбирают из условия равенства степеней повышения давления в компрессорах в нижней и верхней ветвях каскадов, и разность темпертур K.

Состояние рабочего вещества в точке 9 определяют из условия подогрева его в теплообменнике II до 223—233 К. В теплообменнике III (точка 1) хладон R13 нагревается до температуры 273 – 258 К. Температуру рабочего вещества в точке 3 находят по условиям недорекуперации в теплообменнике IV (5 – 10 К). Подогрев рабочего вещества в верхней ветви каскада в регенеративном теплообменнике I (процесс 10 – 11) выбирают равным 20 – 30 К.

Состояние рабочего вещества в точках 4, 6, 14 определяют по тепловым балансам теплообменников: h₄ = h₃ – (h_x – h_e)

h₆ = h₅ – (h₉ – h₈)

h₁₄ = h₁₃ — (h₁₁ – h₁₀)


6 Теоретический и действительный поршневой компрессор

Теоретическим называется компрессор у которого отсутствуют все энергетические и обьемные потери.

Основными элементами теоретического поршневого компрессора являются: цилиндр(1),поршень(2),всасывающий клапан(3), нагнетательный клапан(4).

Возвратно-поступательное движение поршня в цилиндре, в сочетании с работой всасывающего и нагнетательного клапана обеспечивают последовательное протекание процессов всасывания, сжатия и нагнетания.За один оборот коленчатого вала совершается один рабочий цикл компрессора. е.В первоначальный момент времени поршень находится в Верхней мертвой точке (ВМТ), всасывающий и нагнетательный клапаны закрыты.При вращении коленчатого вала поршень начинает двигаться от ВМТ к НМТ. Всасывающий клапан открывается, объем цилиндра увеличивается и пар поступает в цилиндр через проходные сечения всасывающего клапана, т.е. начинается процесс всасывания. Процесс всасывания (4-1) протекает при постоянном давлении, по мере движения поршня от ВМТ к НМТ. Он заканчивается, когда поршень достигнет НМТ. При этом всасывающий клапан закрывается. Цилиндр максимально заполняется паром холодильного агента. При дальнейшем вращении коленчатого вала поршень начинает двигаться в обратном направлении: от НМТ к ВМТ. Объем цилиндра начинает уменьшаться, т.к. всасывающий и нагнетательный клапаны закрыты. В цилиндре повышается давление, т.е. происходит процесс сжатия (1-2). При достижении давления в цилиндре, равного давлению нагнетания (т.2), открывается нагнетательный клапан и пар начинает выходить через нагнетательный клапан из цилиндра. Процесс нагнетания (2-3) протекает при постоянном давлении Pн по мере движения поршня от т.2 до ВМТ. Процесс нагнетания заканчивается тогда, когда поршень достигнет ВМТ. При этом внутренний объем цилиндра будет равен нулю. Нагнетательный клапан закрывается. При дальнейшем вращении коленчатого вала открывается всасывающий клапан и начинается новый рабочий цикл.

Характеристики теоретического поршневого компрессора

Основными характеристиками холодильного поршневого компрессора являются: производительность, потребляемая мощность и холодильный коэффициент.

Объемная производительность: ,где -ход поршня; -число цилиндров; частота вращения коленчатого вала, ;Производительность-это количество (обьем) пара, прошедшее через компрессор в единицу времени.Теоретическая массовая производительность: , , Холодопроизводительность компрессора: , (Вт), Теоретическая мощность компрессора: , Вт , где удельная работа компрессора;Теоретический холодильный коэффициент: Действительный поршневой компрессор

Основные факторы следующие:1.Наличие “мертвого” обьема.2.Утечки и перетечки пара.3. Подогрев пара в компрессоре .4.Гидравлические потери в клапанах.5. Пульсации давлений.6. Трение.7.Не идеальность холодильного агента.8. Теплообмен в цилиндре.

.Мертвый объем. 2.Гидравлические потери в клапанах. 3.Не идеальность процесса сжатия.Характеристики действительного поршневого компрессора
Обьемная производительность - действительная обьемная производительность меньше теоретической на величину обьемных потерь.Обьемные потери учитываются коэффициентом подачи : ,


Рис2. Индикаторная диаграмма действительного поршневого компрессора.

Коэффициент подачи состоит из нескольких обьемных коэффициентов: ; коэффициент,учитывающий наличие мертвого обьема. коэффициент,учитывающий дипрессии в клапанах. коэффициент, учитывающий нагрев пара. коэффициент, учитывающий утечки и перетечки пара.

давление нагнетания; давление кипения;

Действительный массовый расход холодильного агента:

Действительная холодопроизводительность: , (Вт)

Индикаторная мощность компрессора рассчитывается 2-мя методами:

1.По известному среднему индикаторному давлению: , Вт , где

среднее индикаторное давление;2. По известному индикаторному КПД компрессора: , Индикаторный КПД определяется графически для каждой конструкции компрессора или по формуле: где

коэффициент полезного действия теоретический; температура кипения;

коэффициент,зависящий от вида холодильного агента; , где удельное давление трения на 1 цилиндра; торетическая производительность компрессора;Удельное давление трения зависит от вида холодильного агента. Для бессальниковых и герметичных компрессоров рассчитывается электрическая мощность: ; коэффициент полезного действия электродвигателя; коэффициент полезного действия передачи;Для сальниковых компрессоров рассчитывается эффективный холодильный коэффициент : Для бессальниковых и герметичных компрессоров рассчитывается электрический холодильный коэффициент:

7. Классификация поршневых компрессоров (ПКМ).

Хол. ПКМ-ры классифиц-ся по множеству отличительных особенностей:

1 по виду рабочего вещества - на аммиачные, фреоновые, пропановые, воздушные и т.д.

Детали и узлы КМ-ов изготавливают из таких конструкционных материалов, которые не вступают в химическую реакцию с х/а. В аммиачных КМ-рах не применяют медные детали, т.к. аммиак окисляет медь, что может привести к нежелательному омеднению стальных поверхностей. Фреоны являются наиболее текучими х/а. Поэтому во избежание утечек к материалам блок-картеров предъявляются повышенные требования (отсутствие микротрещин, раковин, рисок и т.д.).

2 по диапозону работы на высоко- (стандартная т-ра кипения х/а =+5С), средне- (т-ра кип-я = -15С), низкотемпературные (т-ра кип-я = -35С).

3 по холодопроизводительности на малые ( кВт), средние ( кВт) и крупные ( кВт).

4 по конструкции кривошипно-шатунного механизма на крейцкопфные и бескрейцкопфные. В крейцкопфных конструкциях КМ-ров движение от шатуна к поршню передается через спец. механизм – крейцкопф и шток. В бескрейцкопфных КМ-рах движение от шатуна непосредственно передается поршню. В крейцкопфных КМ-рах поршень имеет небольшую высоту, достаточную только для размещения колец, т.к. всю боковую нагрузку воспринимает на себя крейцкопф. В бескрейцкопфных КМ-рах высота поршня значительно больше, здесь роль крейцкопфа выполняет нижняя часть поршня. В наст. время в хол. технике применяют в основном бескрейцкопфные КМ-ры, как наиболее простые.

5 по кол-ву цилиндров на одно-, двух-, четырех-, шести- и т.д. цилиндров (до 16). Т.к. валы хол. КМ-ров преимущественно двухколенчатые, то число цилиндров всегда четное, кроме одноцилиндровых с консольным или эксцентриковым валом.

6 по расположению осей цилиндров на вертикальные, горизонтальные, оппозитные и угловые. В вертикальных КМ-рах оси цилиндров расположены вертикально. У горизонтальных оси цилиндров проходят горизонтально по одну сторону коленчатого вала. Расположение осей цилиндров у оппозитного КМ-ра также горизонтальное, только по обе стороны коленчатого вала. Угловые КМ-ры имеют часть цилиндров, расположенных гориз-но, часть - верт-но. В посл. вр. большое распространение получили угловые КМ-ры, у которых оси цилиндров расположены У-образно с углом развала от 60 до 90 и вееробразно с углом развала от 45 до 60 .

7 по типу газораспределения в цилиндре на прямоточные и непрямоточные. В прямоточных КМ-рах пар в цилиндре всегда движется в одном направлении. Нагнетательный клапан неподвижно закреплен в клапанной доске в верхней части цилиндра, а всасывающий находится в верхней части поршня и движется вместе с ним. В непрямоточных КМ-рах всасывающий и нагнетательный клапаны неподвижны и расположены в клапанной доске в верхней части цилиндра. При всасывании и нагнетании пар х/а в цилиндре меняет свое направление.

8 по кол-ву ступеней сжатия на одно-, двух-, многоступенчатые. Кол-во ступеней сжатия выбирается в зав-ти от того, какой термодинамический цикл осущест-ся в ХМ. Сжатие в одной ступени экономически не эффективно при отношении давления нагнетания и всасывания . В многоступенчатом ПКМ одна часть цилиндров работает на низкую ступень, другая – на СВД.

9 по степени герметичности на герметичные, бессальниковые и сальниковые. В герметичных КМ-рах весь механизм движения вместе с эл/дв-лем помещен в один неразъемный сварной кожух. Бессальниковый КМ-р имеет картер со встроенным эл/дв-лем. Картер выполнен со съемными крышками, обеспечивающими доступ к клапанам, механизму движения и эл/дв-лю. Сальниковые КМ-ры соединяются с приводом через муфту или ременную передачу. Тут герметичность между выходным концом коленчатого вала и корпусом достигается установкой спец. устройства – сальника.

10 по взаимному креплению цилиндра и картера на блок-картерные и блок-цилиндровые. Блок-картерные конструкции имеют блок цилиндров и картер в общей отливке. В блок-цилиндровых КМ-рах картер и блок цилиндров отдельные детали, крепящиеся друг к другу болтами. Блок-цилиндровые КМ-ры применяются в наст. вр. сравнительно редко и только в малых холодильных КМ-рах.

11 по числу рабочих полостей цилиндра на КМ-ры простого действия и двойного действия. В КМ-рах простого действия сжатие пара осущ-ся одной стороной поршня, а в КМ-рах двойного действия обеими сторонами поршня, соотв-но в двух рабочих полостях цилиндра. Крейцкопфные КМ-ры в основном двойного действия, бескрейцкопфные - простого действия.

12 по виду охлаждения на КМ-ры с водяным охлаждением и с воздушным охлаждением. При водяном охлаждении верхняя часть цилиндров, а иногда и крышки, имеют водяную рубашку, выполненную в блок-картере или в блок-цилиндре. В КМ-рах с воздушным охлаждением для увел-ия теплопередающей поверхности на блок-цилиндрах и крышках делается оребрение.

13 по способу смазки трущих деталей на КМ-ры с принудительной смазкой, разбрызгиванием, комбинированной смазкой и без смазки. Для смазки поверхностей трения испол-ся спец. жидкое масло, которое находится в нижней части картера КМ-ра. Принудительная смазка осущест-ся при помощи масляного насоса через просверленные отверстия в коленчатом вале и шатуне. При смазке разбрызгиванием, масляного насоса нет, а смазка осущест-ся за счет разбрызгивания масла по всему внутр. объему КМ-ра. При комбинированной смазке примен-ся совместное действие принудительной смазки и разбрызгиванием. В наст. вр. выпускаются крейцкопфные КМ-ры, в которых цилиндро-поршневая группа не смазывается, а кривошипно-шатунный механизм имеет обычную циркуляционную смазку от насоса. Для предотвращения попадания масла к цилиндрам, в них на штоке, между поршнем и крейцкопфом, устанавливается сальник. Прошли успешные испытания бескрейцкопфные ПКМ-ры без смазки, где полностью отсутствует жидкое масло. В таких КМ-рах шатунные подшипники, поршневые кольца, втулки верхних головок шатунов изготовлены из композиционных антифрикционных материалов с низким коэф-том трения. Имеются также КМ-ры без смазки, в нижних головках шатунов которых установлены герметизированные подшипники качения с консистентной смазкой. Такие КМ-ры имеют разъемный вал.


8) Назначение и конструкция основных узлов и деталей поршневых компрессоров.

1) Коленчатые валы

Предназначен для передачи вращательного движения от привода к шатуну. Одна из главных деталей поршневого компрессора. В холодильных компрессорах валы обычно выполнены с двумя шатунными шейками. В некоторых малых компрессорах применяются консольные или эксцентриковые валы. Валы выполняются цельнокованными, штампованными или литыми.

2) Картеры

Картеры и блок-картеры являются основной несущей конструкцией поршневых компрессоров. В них расположены коленчатый вал, шатунно-поршневая группа и система смазки. Основные требования к ним – достаточная прочность и жёсткость. Картеры и блок-картеры воспринимают силы, возникающие при работе компрессора, и передают на фундамент реакцию от крутящего момента, неуравновешенные силы и моменты сил, а также вес компрессора.

3) Цилиндры

В цилиндрах осуществляются рабочие процессы компрессора: разряжение, сжатие, всасывание и нагнетание пара холодильного агента. У крейцкопфных компрессоров цилиндры выполняют в виде самостоятельных отливок, в которых размещают нагнетательные и всасывающие клапаны. Цилиндры бескрейцкопфные блок-картерных компрессоров имеют сменные гильзы на скользящей посадке. Стенки цилиндров воспринимают силы от давления пара холодильного агента, а также силы со стороны поршней.

4) Поршни

Поршень предназначен для создания разряжения в цилиндре компрессора при увеличении его внутреннего объёма и сжатия пара хладагента при уменьшении внутреннего объёма. Бывают дифференциальные, дисковые и тронковые.

Дифференциальные применяют в компрессорах многоступенчатого сжатия. Поршни изготавливают как цельными, так и составными. Компрессоры с дифференциальными поршнями применяют в основном для сжатия различных газов и в холодильной технике большого практического применения не нашли.

Дисковые поршни используются в крейцкопфных холодильных компрессорах. Их делают обычно полыми и днища соединяют между собой рёбрами. Высота поршня небольшая и определяется из условия размещения на нём уплотнительных колец.

Тронковые поршни применяют в холодильных бескрейцкопфных компрессорах. В непрямоточных бескрейцкопфных компрессорах применяют тронковые непроходные поршни Прямоточные бескрейцкопфные компрессоры снабжены тронковыми проходными поршнями.

5) Поршневые кольца

2 вида: уплотнительные и маслосъёмные.

Уплотнительные предназначены для уплотнения зазора между поршнем и цилиндром с целью уменьшения утечек пара из полости сжатия в полость всасывания.

Маслосъёмные кольца служат для удаления со стенок цилиндра смазочного масла. Наиболее распространены: конические и с проточной кольцевой канавкой.

6) Шатуны

Служит для преобразования вращательного движения коленчатого вала в поступательное движение поршня. Он соединяет шатунную шейку вала с поршнем или крейцкопфом. Шатун состоит из трёх частей: поршневой головки, стержня и шатунной головки.

7) Клапаны

Всасывающий клапан предназначен для пропуска пара хладона из полости всасывания в полость цилиндра при движении поршня сверху вниз.

Нагнетательны клапан служит для выпуска пара холодильного агента из полости цилиндра в нагнетательную полость при движении поршня снизу вверх.

Основными элементами клапана являются пластина, седло и направляющая пластина. Клапаны бывают кольцевые , полосовые, пяточковые и лепестковые.

8) Крейцкопфы

Служит для соединения штока с шатуном. Воспринимает на себя все боковые нагрузки, действующие на шатунно-поршневую группу.

9) Штоки

Соединяют поршень с крейцкопфом в крейцкопфных компрессорах.

10) Сальники

Служат в бескрейцкопфных компрессорах для уплотнения вала, выступающего из картера, а в крейцкопфных – также и для уплотнения штока. Сальники бывают односторонними (в компрессорах со смазкой разбрызгиванием) и двухсторонними (в компрессорах с принудительной системой смазки).