805
.pdfся. При достижении давления, незначительно превышающего давление настройки выпускного клапана, пластинчатые пружины нагнетательной части головки деформируются, и через создавшующуюся щель воздух нагнетается в теплообменник. После охлаждения воздух всасывается второй ступенью, а затем сжимается и через обратный клапан нагнетается в ресивер. В обратный клапан вмонтирован трубопровод разгрузки, который при срабатывании клапана сообщает нагнетательную магистраль компрессора с атмосферой, что облегчает повторный запуск компрессора. В нижней точке ресивера установлен вентиль для слива конденсата.
Технические характеристики компрессорной установки
Марка |
СКБ/Ф-500.W115/16 |
Подача |
V -= 0,0233 м3/с. |
Давление нагнетания (избыточное) |
p наг.= 1,5 МПа. |
Частота вращения вала |
= 13,8 об/с. |
Диаметр цилиндра d умноженный на ход поршн h: |
|
1ая ступень (каждый цилиндр) |
d×h = 115×90 мм; |
2ая ступень |
d×h = 82 × 90 мм. |
Относительная величина вредного объема |
|
1ая ступень |
а1 = 0,044; |
2ая ступень |
а2 = 0,048. |
Мощность электродвигателя привода |
N = 11 кВт. |
Масса установки |
m = 330 кг. |
Проведение эксперимента
Меры безопасности:
1.Запуск компрессорной установки проводить только в присутствии преподавателя!
2.Во время работы компрессора находиться кому-либо в плоскости вращающихся агрегатов категорически запрещается!
Запустить компрессор. При срабатывании предохранительного клапана на ресивере зафиксировать показания манометра и выключить компрессор. Записать давление на выходе из компрессора. Принять давление на входе в компрессор равным барометрическому давлению, а температуру в лаборатории - за температуру воздуха на входе в компрессор.
61
Расчет показателей компрессора
1.Определить давление на выходе из первой ступени, используя выражение:
2.Рассчитать рабочий объем I ступени для двух цилиндров
Vp = 2 4 d2 h .
3.Определить теоретическую подачу I ступени компрессора
V m =Vp. .
4.Вычислить теоретический коэффициент объемной подачи ступени
λ v m = |
Vbc |
= |
Vд |
. |
|
V p |
|||||
|
|||||
|
Vт |
||||
|
|
5.Вычислить коэффициент объемной подачи ступени (действительный) через относительную величину вредного объема
6.Определить температуру газа на выходе из ступени при n=1,22;
|
|
|
n |
1 |
||
|
|
|
|
|
|
|
Tвых= Tвх |
|
|
n |
. |
||
рвых |
|
|||||
|
|
|
||||
|
рвх |
|
|
7.Вычислить объемы в характерных точках цикла первой ступени.
8.Выполнить вычисления по пунктам 2…6 для второй ступени.
При определении λ v необходимо учесть, что для второй ступени
Vm увеличивается в число πст 1.
9.Вычислить объемы в характерных точках цикла второй ступени.
10.Построить цикл двухступенчатого компрессора в рv – координатах и изобразить процессы сжатия и процесс охлаждения между ступенями в Ts – координатах;
11.Оценить максимально возможное давление после первой ступени компрессора при 0,
pmax = p1 1 |
1 |
n |
. |
|
|
||
а |
|
||
|
|
|
12. Вычислить индикаторную мощность компрессора:
62
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
п 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
рвых |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
пz |
|
|
||
N = z |
|
n |
p |
|
|
1 . |
|
|
|||||
|
вх |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||
i |
n |
1 |
|
рвх |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
13. Найти эффективную мощность компрессора, если |
мех |
0,85. |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Nэф = |
|
Ni |
|
. |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
м ех
14.Определить запас мощности электродвигателя
К=
12.Сделать выводы по работе.
Отчет оформляется согласно требованиям п. 2.1.2 настоящего пособия. Кроме оформленного заголовка отчет должен содержать:
1.Схему и состав лабораторной установки.
2.Исходные данные.
3.Результаты измерений и вычислений в таблицах.
4.Цикл 2 х ступенчатого компрессора в рv – координатах и процессы сжатия и охлаждения между ступенями в Ts – координатах
6.Выводы.
Контрольные вопросы по теме лабораторной работы
1.Рассказать об устройстве компрессорной установки.
2.Перечислить технические характеристики СКБ/Ф- 500.W115/16 .
3.Пояснить принцип работы компрессора.
4.Что относят к показателям компрессора?
5.Что такое подача компрессора?
6.На что влияет вредный объем в компрессоре?
7.Чем ограничивается величина давления в ступени?
8.Как подсчитывается величина индикаторной мощности?
9.Как определяется число ступеней компрессора?
10. Зачем охлаждают газ между ступенями?
63
Лабораторная работа № 8 Исследование цикла паровой компрессорной
холодильной машины
Тема: «Компрессоры и холодильные машины»
Цель работы:
-изучить устройство и принцип действия паровой компрессорной холодильной машины;
-получить представление о значениях параметров хладагента в характерных точках цикла и технических данных ПКХМ.
Содержание работы
Объектом исследования является паровая компрессорная холодильная машина, предметом – параметры рабочего тела в характерных точках цикла.
При проведении работы необходимо:
-измерить температуры и давления в отдельных элементах ПКХМ;
-по диаграмме состояния хладагента в pi-координатах определить его параметры в характерных точках;
-построить цикл в Ts-координатах;
-сделать выводы.
Устройство и принцип работы лабораторной установки
Под лабораторную установку, принципиальная схема которой представлена на рис.2.13, переоборудована паровая компрессорная холодильная машина промышленного производства типа Х М– 0,57.
Рис. 2.13
В состав установки входят: 1– компрессор; 2,4,8,10 – термопары; 3 – конденсатор; 6, 11 – манометры; 7 – регулировочный вентиль (дроссель) ; 9 – испаритель.
64
|
|
В качестве хладагента используется фреон R 22. Компрессор |
||||||
поршневой двухступенчатый бессальникового типа с асинхронным |
||||||||
электродвигателем мощностью |
370 Вт. Конденсатор |
выполнен в |
||||||
виде радиатора, который охлаждается при помощи вентилятора про- |
||||||||
точным воздухом. Испаритель 1 (Рис.2.14) змеевикового типа раз- |
||||||||
мещен в цилиндрическом сосуде 2 с теплоизоляцией 3. В сосуд за- |
||||||||
лита низкозамерзающая жидкость 4. |
|
|||||||
|
|
С целью определе- |
|
|
|
|||
ния |
холодильной мощ- |
|
5 |
|
||||
ности установки в сосуд |
|
|
|
|||||
через крышку |
введены |
|
|
6 |
||||
ртутный термометр 5 и |
|
|
||||||
4 |
|
7 |
||||||
теплоэлектрический |
|
|
||||||
|
|
|
|
|||||
нагреватель |
(ТЭН) |
6. |
3 |
|
|
|||
Мощность |
нагревателя |
|
|
|
||||
изменяется |
реостатом |
8 |
2 |
|
8 |
|||
и |
измеряется |
ваттмет- |
|
|
||||
|
|
|
||||||
ром 7. |
|
|
|
1 |
|
|
||
|
|
На вход в компрес- |
|
|
|
|||
сор |
фреон |
поступает |
в |
|
|
|
||
перегретом состоянии, |
в |
|
|
|
||||
крайнем случае, со сте- |
|
|
|
|||||
пенью сухости х = 1. |
|
|
Рис. 2.14 |
|
||||
|
|
После сжатия в компрессоре давление и температура фреона |
||||||
существенно повышаются. В конденсаторе энергия в форме теплота |
||||||||
передается через стенки трубок охлаждающему воздуху. Внутри |
||||||||
конденсатора при постоянном давлении происходит понижение |
||||||||
температуры фреона до температуры конденсации. Дальнейший от- |
||||||||
вод теплоты понижает степень сухости пара, при этом температура и |
||||||||
давление влажного пара |
остаются неизменными. При полной кон- |
|||||||
денсации пара фреон |
поступает в дроссель в жидком |
состоянии. |
||||||
В |
|
дросселе |
происходит изоэнтальпный процесс понижения дав- |
|||||
ления, что приводит к фазовому |
переходу фреона из жидкого в га- |
|||||||
зообразное состояние. Интенсивность парообразования определяет- |
||||||||
ся степенью дросселирования. При прохождении через дроссель |
||||||||
температура влажного пара снижается. В испарителе подводимое |
||||||||
извне тепло полностью газифицирует фреон. Из испарителя газооб- |
||||||||
разный фреон поступает в компрессор и цикл повторяется. |
65
Экспериментальная часть работы
Все операции на лабораторной установке выполнить под руководством преподавателя в такой последовательности:
-поместить «холодные» спаи термопар в термостат со льдом и проверить функционирование гальванометра;
-включить холодильную машину;
-подать напряжение на ТЭН;
-на работающей установке в течение десяти минут поддерживать неизменной температуру жидкости в сосуде при помощи реостата, регулирующего мощность ТЭНа;
-через десять минут провести измерения давления фреона до компрессора и после него, измерить наружную температуру трубок
вчетырех точках тракта хладагента, снять показания ваттметра;
-записать экспериментальные показания и выключить лабораторную установку.
Исходные данные
Технические показатели ХМ – 0,57: холодильная мощность – 570 Вт; мощность электродвигателя компрессора – 370 Вт; механический КПД – 0,87; холодильный коэффициент – 1,77.
Для оформления отчета по работе в качестве методического материала используется диаграмма состояния хладагента R 22 в координа-
тах ln p i (см. Приложение, диаграмма 1).
. Расчетная часть работы
1.По соответствующей диаграмме состояния хладагента в ln p i
–координатах для р1 и x=1 определить значения t 1, i 1, s1 .
2.По диаграмме для р2 и s2 = s1 найти значения t2 и i2.
3.Изобарный процесс охлаждения и конденсации дает возмож-
ность определить параметры в точках 2´ и 3, т.е. t2, , i2, , s2, и t3 , i3 , s3
,р3 = р2, = р2.
4.Параметры в точке 4 находятся на пересечении линий: изо-
энтальпы 3-4 и изобары р1.
5. Вычислить холодильный коэффициент:
i1 |
i4 |
|
i |
i |
. |
2 |
1 |
|
6. Приняв допущение, что мощность Nтэн равна холодильной мощности ПКХМ, записать:
66
Qx Nтэна .
7. Вычислить массовый расход хладагента:
mx |
|
Qx |
. |
|
i1 |
i4 |
|||
|
|
8. Найти потребную мощность на привод компрессора:
Nк = mx (i2 - i1) .
мех
9.Сравнить расчетные значения холодильного коэффициента, холодильной мощности и мощности компрессора с техническими показателями холодильной машины; измеренные температуры с температурами по диаграмме состояния хладагента R 22 (Приложение, рис.1)
10.Построить цикл ПКХМ в Ts – координатах.
Содержание отчета
Отчет должен содержать: цель работы; схему и состав установки; экспериментальные данные; расчетные формулы и результаты вычислений; выводы по работе.
Контрольные вопросы по теме лабораторной работы
1.Перечислить основные агрегаты ПКХМ.
2.Объяснить принцип работы ПКХМ.
3.Изобразить цикл ПКХМ в Тs - координатах и пояснить его.
4.Что понимается под холодильным коэффициентом?
5.Чем определяется давление после компрессора?
6.Какую функцию выполняет дроссель?
7.Какую функцию выполняет конденсатор?
8.Для чего нужен испаритель?
9.Что используется в качестве хладагента?
10.Что понимается под степенью сухости пара?
67
Лабораторная работа № 9.
Испытание отопительно-вентиляционного аппарата
Тема: «Теплоснабжение и вентиляция».
Цель:
-познакомиться с одной из используемых схем вентиляции и теплоснабжения сельскохозяйственного сооружения;
-получить навыки в оценке теплотехнических показателей отопи- тельно-вентиляционного аппарата.
Содержание работы
Объектом исследования является тепловентиляционная установка, предметом – теплотехнические параметры нагреваемого воздуха.
Впроцессе испытания необходимо:
-определить массовый расход воздуха через канал;
-установить величину изменения температуры воздуха в электронагревателе;
-оценить КПД электронагревателя;
-проанализировать правильность подбора вентилятора.
Устройство и принцип действия установки
Лабораторная установка, схема которой представлена на рис. 2.15, состоит из вентилятора 1,микроманометра 2, пневмометрической трубки 3, спиртовых термометров 4 и 6, электрокалорифера 5.
Рис. 2.15
Вентилятором 1 воздух подается для нагрева в электрокалорифер 5. Во входном канале пневмометрической трубкой 3 и микрома-
68
нометром 2 замеряется динамическое и статическое давление потока. В электрокалорифере 5 воздух нагревается, изменение его температуры при нагреве вычисляется по показаниям термометров 4 и 6. Показания амперметра и вольтметра используются при определении мощности электрокалорифера.
Экспериментальная часть работы
К проведению эксперимента допускаются студенты, прошедшие инструктаж по мерам безопасности при работе с электрическим током. Все операции выполняются согласно документации на установку и под руководством преподавателя.
Последовательность проведения эксперимента:
-проверить уровень жидкости в микроманометре и угол установки его измерительной трубки;
-записать число делений на измерительной трубке, соответствующих начальному положению жидкости в ней;
-проверить надежность установки пневмометрической трубки и термометров и включить вентилятор;
-включить электрокалорифер, и через десять минут работы установки замерить и записать показания амперметра и вольтметра, уровень жидкости в мерной трубке микроманометра, температуру воздуха на входе в электрокалорифер и на выходе из него;
-выключить электрокалорифер и, спустя две минуты, выключить вентилятор.
Исходные данные
В установке использован вентилятор типа ВЦ4-70 с электродвигателем Nдв= 0,8 кВт и n = 1400 об/м; электрокалорифер –типа ЭКОЦ-5/0,5. Размеры поперечного сечения канала 350 350 мм. Перед экспериментом измерить и записать барометрическое давление и температуру в помещении лаборатории.
Расчетная часть работы
1.Определить высоту подъема жидкости в микроманометре: h = l sin α ,
где I – длина столба жидкости в трубке, м;
α– угол наклона трубки к горизонту, град.
2.Вычислить скорость потока в замеряемой точке:
,
где ж - плотность жидкости в микроманометре, кг/м3; - плотность воздуха, кг/м3.
69
3. Принимая допущение, что скорость воздуха по сечению канала одинакова, определить массовый расход теплоносителя:
= с F
где F – площадь поперечного сечения канала, м2. 4. Вычислить подачу вентилятора:
5. Определить давление, создаваемое вентилятором:
рвен. = ркр – рвх, |
|
где ркр – измеренное давление крыльчатки ( |
); |
рвх – разряжение на входе в вентилятор, принять рвх= 500 Па.
6.Используя номограмму для подбора центробежных вентиляторов, определить характеристики исследуемого вентилятора.
7.Вычислить тепловую мощность выходящего воздуха:
= cp (tвых – tвх),
где с р – теплоемкость воздуха при средней температуре, Дж/(кг∙К); t вх и t вых –температура воздуха на входе в калорифер выходе из него, соответственно, 0С.
8. Определить мощность электрокалорифера:
= I V .
9. Оценить потери мощности при нагреве воздуха: η = ∙ 100, % .
Содержание отчета
Кроме оформленного заголовка отчет должен содержать:
1.Схему лабораторной установки.
2.Расчетные формулы.
3.Исходные данные.
4.Результаты измерений и вычислений.
5.Выводы.
Ввыводах указать причины потерь мощности при нагреве воздуха и оценить правильность подбора вентилятора.
Контрольные вопросы по теме лабораторной работы
1.Что понимается под подачей вентилятора?
2.Как расшифровывается обозначение серии вентилятора?
3.Как осуществляется подбор вентилятора?
4.Каким образом в работе определяется скорость потока?
5.Перечислить возможные объекты для использования тепловентиляционной установки.
70