Главная Минимаркер Железнодорожный транспорт Минимаркер Транспортная энергетика (хладотранспорт) Минимаркер Мощность компрессора и энергетические коэффициенты

Мощность компрессора и энергетические коэффициенты

Страница 8 из 13

В теоретическом процессе сжатие паров в компрессоре совершается адиабатически и затрата мощности Nтеop (кВт) определяется по формуле

Nтеop = Gx × (i2 - i1), (41)

где Gx – теоретическое количество циркулирующего хладагента;

i1 и i2 – энтальпия пара в начале и конце сжатия, кДж/кг.

Действительная (индикаторная) мощность, потребляемая компрессором, больше, чем теоретическая; ее подсчитывают по индикаторной диаграмме. Площадь индикаторной диаграммы (см. рис. 1, б, предыдущей лекции), выражающую мощность за один оборот вала компрессора, можно определить как произведение хода поршня S (м) на среднее индикаторное давление pi (Н/м2)

Fi = S × pi. (42)

Давление pi определяется высотой прямоугольника, который равновелик площади индикаторной диаграммы и имеет основание, равное величине хода поршня. Следовательно, зная площадь индикаторной диаграммы Fi, выраженную с учетом масштаба по осям координат в Дж/м2, площадь поршня F2) и частоту вращения вала п (об/с), можно определить индикаторную мощность

Ni = Fi × n × F = S × pi× n × F. (43)

Изменение состояния рабочего вещества в цилиндре действительного компрессора и соответствующие потери показаны на диаграмме Тs (рис. 1). Несколько перегретый пар поступает из испарителя в компрессор. Состояние пара определяется точкой 1 на изобаре р0. Теоретический процесс сжатия изображается вертикальной линией 1– 2, которая представляет собой адиабату.

Линии действительного процесса характеризуют: дросселирование при всасывании (линия 1 – а), подогрев стенками цилиндра (аб), подогрев при смешении (бв), сжатие (вг д), охлаждение (д е) и дросселирование при нагнетании (е – 2). Линия 3 – 4 изображает процесс обратного расширения из вредного пространства.

Характер отмеченных явлений влияет на величину коэффициента подачи λ компрессора и индикаторного к. п. д. ηi.

Линия 1 – агд характеризует процесс сжатия в действительном цикле, точка а определяет состояние хладагента перед сжатием. Вследствие сопротивления при всасывании и теплообмена со стенками цилиндра давление в точке а понижается на Δр0, а температура повышается от Т0 до Т1. Температура пара выше от соприкосновения с более теплыми стенками цилиндра, а также от подогрева всасываемого пара при его смешении в цилиндре с паром из вредного пространства.

Диаграмма процесса сжатия хладагента в компрессоре в координатах T – s

Рис. 1 – Диаграмма процесса сжатия хладагента в компрессоре в координатах Ts

Линия 1 – агд сжатия пара в действительном процессе представляет собой политропу с переменным показателем m, величина которого зависит от интенсивности внутреннего теплообмена между паром и стенками цилиндра, а также направления потока тепла. В начале сжатия, когда температура пара ниже температуры стенок, тепло подводится к пару (отрезок аг). Показатель политропы m на данном участке будет больше показателя адиабаты k – политропа отклоняется вправо. В точке г температура сжимаемого пара выравнивается с температурой стенок цилиндра (m = k). На участке гд тепло от рабочего тела переходит к стенкам цилиндра, в связи с чем политропа сжатия отклоняется влево, так как показатель ее становится меньше показателя адиабаты.

Состояние пара в конце сжатия определяется точкой е, давление здесь больше, чем в конденсаторе, на Δрк вследствие наличия сопротивления при нагнетании. Сжатый пар нагнетается из цилиндра в конденсатор, при этом стенки цилиндра подогреваются а пар частично охлаждается. Точка 3 характеризует состояние пара, оставшегося во вредном пространстве. От этой точки начинается процесс расширения паров из вредного пространства до линии р0 – Δр0 (точка 4). Температура паров в конце расширения выше температуры всасывания, что содействует их подогреву перед сжатием.

В результате отклонения действительного процесса сжатия от теоретического увеличивается работа на диаграмме Тs на величину площади, заключенной между линией действительного процесса сжатия абгде – 2 и адиабатой 1 – 2.

Индикаторный к. п. д. учитывает потери в работе на сжатие 1 кг хладагента в действительном компрессоре по сравнению с теоретическим и выражается отношением теоретически необходимой работы l к действительно затраченной l д.

ηi = l / l д. (44)

Величина ηi зависит главным образом от интенсивности теплообмена в компрессоре и депрессии при всасывании Δр0 и нагнетании Δрк. Интенсивность теплообмена между паром и стенками цилиндра зависит от степени сжатия в компрессоре и других факторов. В целях повышения ηi используют устройства для охлаждения цилиндров компрессоров (водяное охлаждение рубашки, охлаждающие ребра).

Индикаторный к. п. д. можно приближенно определить по формуле И. И. Левина

ηi = λп + b + t0, (45)

где b – эмпирический коэффициент (для аммиачных горизонтальных машин – 0,002, вертикальных – 0,001, для фреоновых вертикальных – 0,0025);

t0 – температура кипения, °С.

Зная индикаторный к. п. д., можно определить индикаторную мощность компрессора

Ni = Nтеop / ηi, (46)

где Nтеop – теоретическая мощность компрессора.

Полную мощность, затраченную на валу компрессора, называют эффективной мощностью. Ее определяют с учетом механических потерь, затраченных на преодоление сопротивления трения в движущихся частях компрессора:

Nэ = Ni + Nтp, (47)

где Nтp – мощность, необходимая для преодоления сопротивления трения.

Мощность трения

Nтp = Vh × pтр, (48)

где ртр – удельное давление трения (для бескрейцкопфных прямоточных аммиачных машин принимают 49–69 кН/м2, для фреоновых прямоточных – 39–59 кН/м2, непрямоточных – 19–34кН/м2).

Потери в компрессорах характеризуются энергетическими коэффициентами. Механический к. п. д. учитывает потери на трение в движущихся частях компрессора и выражает отношение индикаторной мощности Ni к эффективной Nэ, т. е. затрачиваемой на валу компрессора:

ηi = Ni / Nэ. (49)

Мощность, затрачиваемую на преодоление сопротивления трения, можно представить разностью между эффективной и индикаторной мощностями, то есть

Nf = Nэ - Ni. (50)

Таким образом

ηм = Ni / (Ni - Nf). (51)

Потери на трение в компрессоре зависят от качества масла, правильности монтажа, режима эксплуатации, нагрузки на компрессор, качества обработки трущихся деталей. Значения ηм бывают в пределах 0,85–0,90.

Полная или эффективная мощность компрессора

Nэ = Ni / ηм. (52)

Если вал компрессора соединяется с валом двигателя ременным приводом, то мощность на валу двигателя Nдв будет больше эффективной на величину потерь в передаче:

Nдв = Nэ / ηп, (53)

где ηп – коэффициент полезного действия передачи (принимается 0,96–0,99).

Мощность двигателя рекомендуют выбирать с запасом 10–12%, чтобы избежать перегрузки.

Удельная индикаторная холодопроизводительность компрессора (Вт/кВт) есть отношение его холодопроизводительности Q0 к индикаторной мощности Ni

Ki = Q0 / Ni, (54)

а эффективная удельная холодопроизводительность

Kэ = Q0 / Nэ = ηм × Ki. (55)

Она является основной величиной, характеризующей экономичность работы компрессора.

Эффективный к. п. д.

ηэ = ηi × ηм. (56)


© 2013 - 2017 Учебно-образовательный портал "Все лекции"
Материалы, представленные на страницах нашего сайта, созданы авторами сайта, присланы пользователями, взяты из открытых источников и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Все авторские права на материалы принадлежат их законным авторам.
Разработка сайта - Скобелев Алексей





Яндекс.Метрика