Поршневые компрессоры холодильных машин

ПОРШНЕВЫЕ КОМПРЕССОРЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН

 

 

Методические указания

к практической работе по дисциплинам

«Холодильная техника и технология»,

для студентов очной и заочной форм обучения

технологических специальностей

 

 

Краснодар

2012

 

Составители: канд. техн. наук, доц. М. В. Шамаров.

 

 

УДК 621.56

 

 

ПОРШНЕВЫЕ КОМПРЕССОРЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН Методические указания к практической работе по дисциплинам «Холодильная техника и технология», «Хладотехника» для студентов очной и заочной форм обучения технологических специальностей./ Сост.: Шамаров; Кубан. гос. технол. ун-т. Каф. Холодильных и компрессорных машин и установок. Изд. КубГТУ, Краснодар. 2012.-18 с.

 

Приведена классификация и основные конструкции поршневых компрессоров холодильных машин. Рассмотрены процессы происходящие в цилиндре поршневого компрессора, приведена методика расчета и построения характеристик компрессора.

 

Ил. 7. Табл. 2. Прил. 1. Библиогр.: назв. 4.

 

 

Печатается по решению Редакционно – издательского совета Кубанского государственного университета

 

 

Рецензенты:

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

 

1. Изучить назначение, рабочие процессы в цилиндре поршневого компрессора.

2. Научиться методике построения характеристик компрессоров и их подбору для заданных условий эксплуатации.

 

ПОРШНЕВЫЕ КОМПРЕССОРЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ

МАШИН

 

Компрессор является одним из четырех основных элементов холодильной машины, располагается между испарителем и конденсатором и выполняет следующие функции:

- обеспечивает низкую температуру кипения t₀ холодильного агента в испарителе, поддерживая пониженное давление кипения Р₀ путем отсасывания образующихся паров из испарителя;

- повышает температуру холодильного агента от t₀ до t_К с целью обеспечения последующего теплообмена с охлаждающей средой, путем сжатия паров от Р₀ до Р_к;

- нагнетает сжатые пары холодильного агента в конденсатор для проведения процесса теплообмена;

- обеспечивает циркуляцию холодильного агента по элементам
холодильной машины за счет создаваемого перепада давления Р_К –Р₀.

 

КЛАССИФИКАЦИЯ КОМПРЕССОРОВ

Компрессоры классифицируют [1] для удобства их подбора по условиям эксплуатации по следующим основным признакам:

-  холодильному агенту;

- температурному режиму работы;

- принципу действия;

- степени герметичности корпуса.

По степени герметичности и числу разъемов компрессора подразделяют:

- сальниковые, в которых ведущий вал уплотняется при помощи сальника;

- бессальниковые со встроенными электродвигателями, с разъемами и съемными крышками;

- герметичные со встроенными электродвигателями в заваренном кожухе без разъемов.

В сальниковых компрессорах (рисунок 1) конец коленчатого вала выведен наружу. Герметичность в месте выхода вала достигается с помощью самоуплотняющегося сальника. Движение от электродвигателя к валу компрессора передается через муфту или клиноременной передачей, что

Рисунок 1 – Сальниковый компрессор

Рисунок 2 – Бессальниковый компрессор

 

Рисунок 3 – Герметичный компрессор

позволяет использовать один компрессор с разным числом оборотов для получения требуемой холодопроизводительности.

Бессальниковые компрессоры (рисунок 2) имеют встроенный в общий кожух электродвигатель на одном валу с компрессором. Для возможности ремонта и замены деталей в корпусе имеется ряд крышек на болтах, что позволяет полностью разбирать компрессор и электродвигатель для осмотра и ремонта.

В герметичном компрессоре (рисунок 3) компрессор и электродвигатель собраны на одном коленчатом валу в сварном кожухе. Охлаждение электродвигателя осуществляется холодильным агентом, поступающим при всасывании из испарителя непосредственно в кожух.

 

2.2 ОСНОВНЫЕ УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ПОРШНЕВОГО КОМПРЕССОРА

Конструкции компрессоров изучаются по плакатам и различным компрессорам на стенде.

Корпус (картер у сальниковых и бессальниковых компрессоров) - базовая деталь, на которой крепят все узлы и детали компрессора. Воспринимает переменные нагрузки при работе компрессора, поэтому должен быть жестким, прочным.

Цилиндр - основная часть компрессора, внутри которого совершаются рабочие процессы. В герметичных компрессорах может изготавливаться непосредственно в корпусе или в виде блока цилиндров для других типов компрессоров. Внутренняя поверхность цилиндра обработана с высокой степенью точности и чистоты. На наружной поверхности блока цилиндров имеются ребра (которые увеличивают площадь поверхности теплообмена с воздухом) или специальные полости, в которых циркулирует охлаждающая вода.

Клапаны - всасывающий и нагнетательный располагаются на клапанной доске, которая герметично закрывает сверху цилиндр. Всасывающий клапан - из легированной стали толщиной 0,25 мм, имеет обычно форму лепестка и плотно прижимается к клапанной доске за счет своей упругости. Нагнетательный клапан представляет собой чаще всего пятачковые клапаны из легированной стали толщиной 0,3 мм. Закрытие клапана осуществляется спиральной пружиной. Клапаны должны быть герметичными, прочными и износостойкими.

Головка цилиндров разделена перегородкой на полости всасывания и нагнетания и расположена над клапанной доской.

Механизм движения поршневого компрессора служит для превращения вращательного движения коленчатого вала в возвратно-поступательное движение поршня. Механизм состоит из нескольких деталей - коленчатого вала, шатуна, поршневого пальца, поршня.

Коленчатый вал вращается в подшипниках скольжения с помощью электродвигателя и имеет шейки для крепления шатунов.

Шатун - соединяет коленчатый вал с поршнем.

Поршневой палец служит для подвижного соединения шатуна с поршнем.

Поршни - осуществляют рабочие процессы в цилиндре, совершая возвратно-поступательные движения. Для уплотнения зазора между поверхностью цилиндра и поршнем на последнем устанавливают уплотнительные кольца.

 

МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

 

СОДЕРЖАНИЕ ЗАДАНИЯ

Таблица 1 - Геометрические параметры компрессора

Марка компрессора	Диаметр цилиндра, D ц, м	Ход поршня, s, м	Количество цилиндров, z, шт	Число оборотов вала, n, с-1	Объем, описываемый поршнями компрессора в ед. времени, Vh, м3/с

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА О РАБОТЕ

- Назначение компрессора холодильной машины;

- Рабочие процессы в цилиндре компрессора (рисунок 4а, б);

- Индикаторная диаграмма поршневого компрессора;

- Расчеты и таблицы исходных и расчетных данных;

- График расчетных характеристик.

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ К ЗАЩИТЕ

 

1. Назначение компрессора холодильной машины;

2. Рабочие процессы в цилиндру компрессора при движении поршня от ВМТ к НМТ;

3.Рабочие процессы в цилиндре компрессора при движении поршня от НМТ к ВМТ;

4. Индикаторная диаграмма поршневого компрессора;

5. Назначение и условия работы всасывающего и нагнетательного клапанов компрессора;

6. Конструкция и основные узлы сальникового компрессора;

7. Конструкция и основные узлы бессальникового компрессора;

8. Конструкция и основные узлы герметичного компрессора;

9. Вредный объем цилиндра компрессора, его влияние на объем всасываемого пара;

10. Формула холодопроизводительности компрессора. Факторы, влияющие на его производительность;

11. Дать определения следующим понятиям:

а)  рабочий объем цилиндра;

б) ход поршня;

в)  вредный объем цилиндра;

г)  относительное повышение давления в компрессоре;

д) коэффициент подачи;

е)  индикаторная диаграмма;

ж) объем, описываемый поршнями компрессора в единицу времени.

 

ПРИЛОЖЕНИЕ А

(справочное)

 

Таблица 1А - Параметры хладагента R12

 

t, 0С	P, МПа	i1, кДж/кг	i4, кДж/кг	Значения v1, м3/кг при Δtвс= 0 0С
-40	0,064	533,6	-	0,244
-35	0,080	536,0	-	0,197
-30	0,100	538,3	-	0,161
-25	0,123	540,6	-	0,133
-20	0,150	543,0	-	0,111
-15	0,182	545,3	-	0,093
-10	0,219	547,6	-	0,078
-5	0,260	549,8	-	0,067
0	0,308	552,1	-	0,057
5	0,362	554,2	-	0,049
10	0,423	556,5	410,0	0,042
15	0,491	558,6	414,3	0,037
20	0,566	560,7	419,2	0,032
22	0,599	561,5	421,1	0,030
25	0,650	562,7	424,1	0,028
28	0,705	563,9	427,7	0,026
30	0,743	564,7	429,1	0,024
32	0,783	565,5	431,0	0,023
35	0,845	566,6	434,0	0,021
38	0,911	567,8	437,1	0,020
40	0,958	568,5	439,2	0,019

ПРИЛОЖЕНИЕ А

(справочное)

 

Таблица 2А - Параметры хладагента R22

 

t, 0С	P, МПа	i1, кДж/кг	i4, кДж/кг	Значения v1, м3/кг при Δtвс= 0 0С
-40	0,105	607,6	-	0,205
-35	0,132	609,9	-	0,166
-30	0,164	612,3	-	0,135
-25	0,201	614,8	-	0,112
-20	0,246	617,0	-	0,093
-15	0,296	619,3	-	0,078
-10	0,355	621,6	-	0,065
-5	0,423	623,5	-	0,056
0	0,500	625,7	-	0,047
5	0,586	627,8	-	0,041
10	0,685	630,0	431,3	0,035
15	0,794	631,3	437,8	0,029
20	0,916	632,8	444,4	0,026
22	0,969	633,4	447,1	0,024
25	1,052	634,2	451,2	0,023
28	1,140	635,0	455,4	0,021
30	1,202	635,5	458,2	0,19
32	1,267	635,9	461,0	0,018
35	1,368	636,4	465,2	0,017
38	1,472	636,7	469,4	0,016
40	1,548	637,0	472,3	0,015

 

ПРИЛОЖЕНИЕ А

(справочное)

 

Таблица 3А - Параметры хладагента R134а

 

t, 0С	P, МПа	i1, кДж/кг	i4, кДж/кг	Значения v1, м3/кг при Δtвс= 0 0С
-40	0,55	370	140	0,35
-35	0,75	375	150	0,30
-30	0,90	380	160	0,20
-25	1,00	385	165	0,17
-20	1,80	390	170	0,12
-15	1,90	392	175	0,11
-10	2,00	393	180	0,10
-5	2,50	396	190	0,08
0	3,00	400	200	0,07
5	3,50	402	205	0,06
10	4,00	405	210	0,05
15	5,00	408	220	0,045
20	6,00	410	230	0,04
22	6,50	411	234	0,038
25	7,00	412	236	0,035
28	7,50	414	238	0,032
30	8,00	415	240	0,03
32	8,50	416	242	0,029
35	9,00	418	245	0,028
38	9,50	422	250	0,025
40	10,00	425	255	0,02

 

ПРИЛОЖЕНИЕ А

(справочное)

 

Таблица 4А - Параметры хладагента R502

 

t, 0С	P, МПа	i1, кДж/кг	i4, кДж/кг	Значения v1, м3/кг при Δtвс= 0 0С
-40	0,131	525,7	-	0,125
-35	0,162	528,1	-	0,099
-30	0,199	530,3	-	0,084
-25	0,242	532,5	-	0,070
-20	0,291	535,0	-	0,059
-15	0,348	537,1	-	0,050
-10	0,413	539,3	-	0,042
-5	0,486	541,5	-	0,036
0	0,569	543,7	-	0,031
5	0,623	544,9	-	0,028
10	0,765	547,8	410,8	0,023
15	0,881	549,8	417,4	0,020
20	1,000	551,7	422,0	0,017
22	1,060	552,5	424,2	0,016
25	1,150	553,5	427,6	0,015
28	1,240	554,6	431,1	0,014
30	1,300	555,3	433,5	0,013
32	1,370	556,0	435,9	0,013
35	1,470	556,9	439,6	0,011
38	1,580	557,8	443,2	0,011
40	1,660	558,3	445,7	0,010

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ А

(справочное)

 

Таблица 5А - Параметры хладагента R717

 

t, 0С	P, МПа	i1, кДж/кг	i4, кДж/кг	Значения v1, м3/кг при Δtвс= 0 0С
-40	0,07	1620	240	1,60
-35	0,05	1625	260	1,30
-30	0,12	1630	290	1,00
-25	0,15	1635	305	0,90
-20	0,20	1640	320	0,70
-15	0,23	1650	345	0,60
-10	0,30	1660	370	0,40
-5	0,35	1665	400	0,35
0	0,45	1670	415	0,30
5	0,55	1675	445	0,25
10	0,60	1680	480	0,20
15	0,75	1682	500	0,17
20	0,80	1685	520	0,14
22	0,88	1686	530	-
25	1,05	1687	535	-
28	1,10	1689	540	-
30	1,20	1690	560	-
32	1,30	1692	570	-
35	1,35	1695	580	-
38	1,50	1698	590	-
40	1,60	1700	600	-

 

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. ЛЕБЕДЕВ В.Ф. Холодильная техника. В.Ф. Лебедев, И.Г. Чумак и др. – М.: Агропромиздат, 1986. – 335 с.

2. МЕЩЕРЯКОВ Ф.Е. Основы холодильной техники и холодильной технологии. - М.: Пищевая промышленность, 1982. – 600 с.

3. СВЕРДЛОВ Г.З. Курсовое и дипломное проектирование холодильных установок и систем кондиционирования воздуха. Г.З. Свердлов, Б.К. Явнель - М.: Пищевая промышленность, 1978. – 264 с.

4. МАЛЬГИНА Холодильные машины и установки. Е.В. Мальгина, Ю.В. Мальгин, В.П. Суедов - М.: Пищевая промышленность, 1980. – 592 с.

ПОРШНЕВЫЕ КОМПРЕССОРЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН

 

 

Методические указания

к практической работе по дисциплинам

«Холодильная техника и технология»,

для студентов очной и заочной форм обучения

технологических специальностей

 

 

Краснодар

2012

 

Составители: канд. техн. наук, доц. М. В. Шамаров.

 

 

УДК 621.56

 

 

ПОРШНЕВЫЕ КОМПРЕССОРЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН Методические указания к практической работе по дисциплинам «Холодильная техника и технология», «Хладотехника» для студентов очной и заочной форм обучения технологических специальностей./ Сост.: Шамаров; Кубан. гос. технол. ун-т. Каф. Холодильных и компрессорных машин и установок. Изд. КубГТУ, Краснодар. 2012.-18 с.

 

Приведена классификация и основные конструкции поршневых компрессоров холодильных машин. Рассмотрены процессы происходящие в цилиндре поршневого компрессора, приведена методика расчета и построения характеристик компрессора.

 

Ил. 7. Табл. 2. Прил. 1. Библиогр.: назв. 4.

 

 

Печатается по решению Редакционно – издательского совета Кубанского государственного университета

 

 

Рецензенты:

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

 

1. Изучить назначение, рабочие процессы в цилиндре поршневого компрессора.

2. Научиться методике построения характеристик компрессоров и их подбору для заданных условий эксплуатации.