Области применения хладагентов. — КиберПедия


Индивидуальные и групповые автопоилки: для животных. Схемы и конструкции...

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰)...

Области применения хладагентов.



 

В компрессионных установках холодильных машин для получения температур кипения –30, –40 °С без вакуума в системе охлаждения применяются хладагенты: аммиак R717, хладоны R12 и R22. R12 применяется в одноступенчатых холодильных машинах, в домашних холодильниках, кондиционерах, водоохлаждающих машинах. Для тропических условий R12 можно использовать в верхней ступени каскадных холодильных машин, в нижней ступени могут использоваться R22, R502, R12В1. Они не могут использоваться в центробежных холодильных машинах.

R22 применяется в поршневых и винтовых компрессорах, одно – и двухступенчатого сжатия и в бытовых холодильниках. Для этих машин могут применятся азеотропные смеси хладагентов у которых в процессе кипения и конденсации не меняется процентный состав смеси и ведут они себя как однокомпонентный хладагент. Их обозначают R501, 502, 503 и т. д. Они применяются, главным образом, в низкотемпературных одноступенчатых машинах при температурах конденсации до 50 °С и кипения –45 °С. Использование в бессальниковых и герметичных компрессорах. R502 повышает холодопроизводительность, снижает расход эл. энергии. В промышленных установках он используется реже из – за высокой стоимости.

Неазеотропные смеси хладагентов характеризуются различием равновесных концентраций компонентов в жидкой и газовой фазе. Кипение и конденсация происходит при переменных температурах. Эти смеси используют для увеличения холодопроизводительности, снижения температуры сжатия паров, и охлаждения обмоток встроенных эл. двигателей, улучшения условий циркуляции масла в системе, устранения вакуумных режимов работы систем. Эффективность достигается за счет высокой степени регенерации тепла в цикле, повышения КПД компрессора и снижение степени сжатия .

Для практического использования перспективными можно считать следующие хладагенты:

для высокотемпературных хол. машин – R12/R114, R22/R114, R143/R142;

для среднетемпературных хол. машин – R22/R114, R143/R12, R13B1/R12, R12/R142, R22/R12, R142/CO2;

для низкотемпературных холодильных машин – R13/R12, R13B1/R22, R13/R22/R12/азот.

 

Хладоносители

 

Их подразделяют на жидкие и твердые. К жидким относятся – водные растворы солей, рассолы и однокомпонентные вещества замерзающие при низких температурах (этиленгликоль, кремний органическая жидкость, хладон R30).

Твердые – эвтектический лед, образующийся при криогидратной температуре, представляющий собой смесь льда и соли и имеющей постоянную температуру плавления.



В холодильной технике применяют водные растворы солей NaCl, MgCl2, CaCl2, которые замерзают при отрицательных температурах, температура их зависит от концентрации рассола. Область рационального применения хладаносителя определяется криогидратной точкой, при которой раствор замерзает в виде однородной смеси.

Для NaCl – 21,2 °С, MgCl2 – 33,6 °С, CaCl2 – 55 °С криогидратная температура.

Рассолы с воздухом являются сильными окислителями для металла. Для снижения агрессивности добавляют пассиваторы: селикат натрия, хромовую соль, фосфорные кислоты. Системы охлаждения выполняют замкнутыми без воздуха. Для увеличения производительности насосов и снижения потерь на трение, повышения пропускной способности трубопроводов в растворы добавляют высокомолекулярные соединения – полимеры (количестве 0,03¸0,07 %). Их называют поверхностно – активными веществами (ПАВ).

 

 

Компрессоры холодильных машин

 

Классификация компрессоров

 

В паровых компрессионных машинах используют поршневые, ротационные, винтовые и турбокомпрессоры.

Поршневые компрессоры по холодопроизводительности разделяют на малые Q0 до 15 кВт, средние Q = 15 ¸120 кВт, крупные Q0 более 120 кВт.

По роду холодильного агента компрессора подразделяются на аммиачные, хладоновые, универсальные.

В зависимости от области применения различают компрессоры стационарные и транспортные.

По конструкции разделяются: по устройству кривошипно-шатунного механизма – безкрейцкофные (простого действия), крейцкопфные (двойного действия), наибольшее распространение получили первые;

- по конструкции корпуса – блок – картерные (общая отливка блока цилиндров с картером) и разъемные (с отдельными блоками или с индивидуальными цилиндрами);

- по числу цилиндров – одноцилиндровые, двухцилиндровые, многоцилиндровые.

В зависимости от кинематической схемы и расположения цилиндров - горизонтальные, вертикальные, с угловым расположением цилиндров – V, W, V V - обзорные, крестообразные, звездообразные; прямоточные и непрямоточные; по числу ступеней сжатия – одно – и многоступенчатые.

По степени герметичности и числу разъемов компрессоры подразделяются на:

- герметичные со встроенным эл. двигателем в запаянном корпусе без разъемов;



- бессальниковые со встроенным эл. двигателем с разъемами и съемными крышками;

- открытые или сальниковые, в которых ведущий вал уплотняется сальником.

Открытые компрессоры – в основном безкрейцкопфные, отличаются простотой и компактностью. Недостатком является большой унос масла из картера в цилиндры и как следствие загрязнение теплообменных аппаратов. Число цилиндров у этих компрессоров колеблется до16 шт.

Одно – и двух цилиндровые обычно вертикальные, при большем количестве цилиндров – различное пространственное их расположение. Наибольшее распространение получили блок – картерные со сменными гильзами цилиндров. Отличаются компактностью, герметичностью, жесткостью и прочностью стенок цилиндров, проще изготовление и ремонт. Цилиндры выполняются с воздушным или водяным охлаждением в зависимости от хладагента и теплового режима. В прямоточном компрессоре всасывающие клапаны расположены в днище поршня, а нагнетательные – в ложной крышке цилиндра. Клапаны выполнены с большими проходными сечениями для снижения энергетических потерь.

В непрямоточных всасывающие и нагнетательные клапаны размещены в клапанной плите. Компрессоры имеют двухопорный коленчатый вал с двумя коленами и углом развала кален 180°. Коленчатый вал уплотняется сальником. Для смазки цилиндров и механизмов движения применяют одно и тоже масло для амиачных компрессоров – масло ХА. Фригус или ХА 30, ХС – 40, для хладоновых – масло ХФ – 12 – 16 и ХФ – 22 – 24, ХФ – 22с – синтетическое масло с неограниченной смешиваемость R22.

В настоящее время создана новая градация унифицированных поршневых компрессоров для аммиака и хладонов с четырьмя базами I, II, III, IV соответственно диаметры цилиндров 42, 67,5, 76, 115 мм. число цилиндров 1, 2, 4, 6, 8. Типы компрессоров: герметичный I базы, бессальниковые и сальниковые II, III, IV баз. Герметичные компрессоры выпускают марок ПГ5, ПГ7, ПГ10, расположение цилиндров горизонтальное. В сальниковых компрессорах П14, П20, П40, П60, П80, П110, П165, П220, расположение цилиндров V – образное, VV – веерное, количество цилиндров 4, 6, 8. В бессальниковых ПБ5, ПБ7, ПБ10, ПБ14, ПБ28, ПБ20, ПБ40, ПБ60, ПБ80, ПБ110, ПБ165, ПБ220 расположение цилиндров V – образные, W – крестообразные, VV – веерообразное, (П – поршневые, Б – бессальниковые).

Герметичные компрессоры – заключаются в месте с электродвигателем в герметично закрытый сварной стальной штампованный корпус. Преимущества – надежность в эксплуатации, вал ротора электродвигателя является одновременно валом компрессора. Частота вращения до 50 Гц (с-1), что позволяет уменьшать габариты и массу при той же холодопроизводительности. Обмотка эл. двигателя охлаждается парами хладона, поэтому можно увеличить нагрузку на него. Бесшумны в работе. Основными типами герметичных компрессоров являются одно – и многоцилиндровые, например ФГ0,45, ФГ0,7, ФГ1,1, ФГ2,8, ФГ5,6, ПГ5, ПГ7, ПГ10 с горизонтальным цилиндром. Эти компрессоры применяются в основном в торговом оборудовании и на транспорте. Бывают низкотемпературные герметичные компрессоры ФГН. Количество циркулирующего хладагента меньше чем в обычном, удельная работа сжатия больше. охлаждающие пары направляются в зазор между статором и ротором эл. двигателя.

Бессальниковые компрессоры – отличаются тем, что между эл. двигателем и картером нет сальника. Эл. Двигатель расположен в картере компрессора. Имеют разъемы для доступа к внутренним частям. Обмотку эл. двигателя охлаждают парами хладона, исключается утечка хладона, уменьшены габариты и масса. Смазка разбрызгиванием, принудительная и комбинированная.

Ротационные компрессоры – изготавливаются с катящимися, качающимися и вращающимися роторами, с двумя, четырьмя и более пластинами. Пластинчатые компактные. Сжатие начинается при достижении соответствующей части вращения. У них вал расположен эксцентрично к центру. На вал насажен ротор (поршень) с фрезерованным по всей длине пазами с пластинами. Пластины образуют со стенками цилиндра полости. Пар захватывается пластинами и при дальнейшем вращении сжимается и выталкивается в нагнетательную сеть. Преимущества – небольшая масса, отсутствие кривошипно – шатунного механизма, большая уравновешенность, отсутствие клапанов, равномерность подачи пара, более низкое давление всасывания из – за отсутствия всасывающих клапанов и как следствие возможность работы при более низких температурах кипения хладагентов. Недостатки неплотности пластин в цилиндре, отсутствие высоких степеней сжатия, а следовательно, высоких давлений нагнетания соответствующих реальным температурам конденсации. Ротационные компрессоры используют в основном в установках больших холодопроизводительностей в качестве ступеней низкого давления в агрегатах двухступенчатого сжатия. Ротационный компрессорный агрегат рассчитывают и подбирают аналогично поршневым машинам, иначе рассчитывают лишь величины l и Ne.

, коэффициент подачи,

где а – коэффициент, а= 0,5; Рнагн – давление нагнетания или промежуточное давление, Рвс – давление всасывания, т. к. отсутствует Р0.

Эффективная мощность:

где R – газовая постоянная, Т0 – температура всасывания, hiиз – изотермичный КПД, Vq – действительная объемная производительность компрессора по паспорту, r - плотность хладона при всасывании.

Винтовые компрессоры – состоят из корпуса в котором расположены два ротора ведущий и ведомый с зубчато-винтовыми лопастями. Винтовые впадины проходят мимо всасывающего окна, заполняются газообразным хладагентом, при дальнейшем вращение роторов объем пространства между винтами уменьшается, газ сжимается и нагнетается в систему. Применяют маслозаполненные винтовые компрессоры с падачей масла в рабочее пространство. Хладагент подается с маслом через фильтры отделители. Масло шестеренчатым насосом снова подается в компрессор. Преимущества – малые габариты и масса надежность в эксплуатации, отсутствие трения при сжатии, низкий предел давления всасывания 5-2 кПа, что позволяет их использовать в низкотемпературных устройствах. При низкой холодопроизводительности эти компрессоры соизмеримы с поршневыми и теряют преимущества из – за маслосистемы.

На базе винтовых компрессоров 5ВХ – 350, 6ВХ – 700, 7ВХ – 1400 (5, 6, 7 номер базы, 350, 700, 1400 холодопроизводительность) комплектуют компрессорные агрегаты одноступенчатого сжатия охватывающие высокие -, среднее -, низкотемпературные режимы работы. Частота вращения 50 с-1.

Эффективная мощность винтового компрессора ,

где Gа – количество агента, Di – разность энтальпии конца и начала сжатия,

ηе – эффективный КПД.

Турбокомпрессоры – используются для большой холодопроизводительности, компактны и экономичны, высокооборотные.

Преимущества перед поршневыми: отсутствие клапанов, динамическая уравновешенность, малые габариты. Турбокомпрессоры делают с несколькими рабочими колесами, поэтому они являются многоступенчатыми машинами. Можно проводить промежуточный отбор сжатых паров.

По принципу работы – центровые и осевые. Осевые для очень больших холодопроизводительностей. Центробежные имеют холодопроизводительность от 500 до несколько тысяч кВт.

На валу центробежного компрессора вращается рабочее колесо с лопатками, передающие кинетическую энергию хладагенту, который выбрасывается из колеса в диффузор где его кинетическая энергия преобразуется в энергию давления. Пройдя несколько колес достигают необходимое давление.

Движение пара хладоагента складывается из скорости вращения его вместе с колесом (абсолютное движение) и перемещения вдоль лопаток (относительное движение) сумма этих движений есть абсолютная скорость движения пара. Кинетическая энергия движения пара превращается в давление в диффузоре. Конструктивно диффузоры выполняют безлопаточными, лопаточными и прямолинейными. Работа сжатия пара уменьшается при приближение процесса сжатия к изотермическому, поэтому после группы колес пар охлаждают в промежуточных холодильниках. При использовании легких хладагентов (аммиак) скорости колес, достигают больших величин, поэтому турбо компрессоры используют для сжатия более тяжелых хладонов. В пищевой промышленности мало применяются из-за большой мощности.

 

Основные узлы и детали компрессоров

 

К основным узлам и деталям относятся: рама, картер, блок – картер, цилиндры, коленчатый вал, шатун, поршни, кольца, клапаны, сальники.

Основные требования к раме, картеру, блок – картеру –это прочность и жесткость. Последняя определяет точность и сохранение взаимного расположения осей механизма. Картеры и блок – картеры бескрейцкопфных компрессоров находятся под давлением паров хладагента. Изготавливаются литыми из чугуна, иногда сварными из стального листа, в малых компрессорах из силумина.

Цилиндры – выполняются со вставными сменными гильзами, запрессовывают в блокцилиндры по скользящей или легкопрессовой посадке. В прямоточных, особенно двухступенчатых гильзы уплотняют по верхнему и нижнему поясам резиновыми кольцами. Вернее препятствует перепуску пара из нагнетательной полости во всасывающую, нижнее препятствует проникновению масла из картера в полость всасывания.

Коленчатые валы - по конструкции разнообразны (кривошипные и эксцентриковые), выполняются цельнокованными, штампованными и литыми. Изготавливаются из высококачественной или легированной стали. Имеют масляные каналы для смазки.

Шатуны – должны обладать жесткостью при продольном изгибе, прочностью и минимальной массой. Верхняя часть неразъемная с запрессованной бронзовой втулкой, нижняя – разъемная скрепленная болтами или неразъемная. Распространены шатуны со сменными биметалическими вкладышами с тонким антифрикционным слоем – бабиты, аллюминиевые сплавы, свинцовая бронза.

Поршни – дисковые и тронковые. Дисковые применяются в крейцкопфных компрессорах двойного действия. Тронковые бывают проходные и непроходные. Проходные применяются в прямоточных компрессорах. В головке поршня устанавливают всасывающий клапан. На боковой поверхности поршня делают канавки для уплотнительных колец. В нижней части поршня имеется бобышка для соединения пальцем с шатуном. Палец фиксируется кольцами. Достоинством является возможность увеличения сечения проходных всасывающего и нагнетающего клапанов. Недостаток сложность конструкции и большая масса. Непроходные просты, имеют меньшую массу применяются в малых и средних непрямоточных компрессорах. Тронковые поршни малых компрессоров диаметром до 50 мм устанавливают без колец.

Поршневые кольца – делятся на уплотнительные и маслосъемные. Уплотнительные уплотняют, а маслосъемные для предотвращения уноса масла в систему.

Клапаны – должны иметь максимальное проходное сечение, минимальный мертвый объем, наибольшую прямолинейность потока хладагента, небольшое перемещение и малую массу замыкающих органов (для уменьшение силы удара при посадке), герметичность, простоту конструкции и наименьшую трудоемкость изготовления. Наиболее распространены пластинчатые которые могут быть кольцевыми, полосовыми, язычковыми. В крупных и средних компрессорах применяют кольцевые, толщина 0,8–1,5 мм. Высота их подъема зависит от частоты вращения коленвала. При вращении 24 с-1 подъем пластин 1,1 – 1,5 мм. В конструкциях клапанов на поршнях применяют беспружинные кольцевые или полосовые клапаны. Открытие и закрытие их осуществляется за счет сил инерции. Полосовые имеют меньшую массу чем кольцевые. Клапаны полосовые самопружинящие выполняют из ленточной стали У10 толщиной 0,21 мм шириной 6 мм. Клапанный узел состоит из стального седла с пятью рядами круглых отверстий для прохода хладагента, пяти пластин, стальной розетки с шестью рядами отверстий и фрезерованными пазами между ними для подъема клапанных пластин. Розетка и седло крепятся друг к другу двумя шпильками, точность относительного расположения достигается штифтами. Весь узел клапана крепится на головке поршня четырьмя шпильками с головками в потай. Узел ставится на прокладку. Отсутствие пружин всасывающих клапанов упрощает конструкцию и уменьшает вредное пространство.

Предохранительные клапаны – защищают механизм движения от превышения предельной разности давлений нагнетания и всасывания (Dr = 1,68 МПа), перепуская пар из зоны нагнетания в зону всасывания, но не защищает от превышения давления нагнетания. Такие клапаны устанавливают только на компрессорах с V > 0,03 м3/с. Применяют пружинные самодействующие предохранительные клапаны, а также клапаны в которых при превышении разности давлений разрушается диафрагма разделяющая полость нагнетания и всасывания.

Сальники – специальные устройства для уплотнения подвижных деталей валов, штифтов, плунжеров с целью предотвращения утечек паров, жидкостей, газов. От гидравлических ударов компрессоры защищены с помощью ложных крышек. В качестве ложных крышек используют нагнетательные клапаны, которые прижимают к уплотнительному буртику цилиндра буферной пружиной. Она позволяет подниматься ложной крышке на высоту 0,1 диаметра цилиндра при Dr = 0,35 ¸ 0,45 МПа.

 






Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим...

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций...

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой...

Кормораздатчик мобильный электрифицированный: схема и процесс работы устройства...





© cyberpedia.su 2017-2020 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!

0.012 с.