5 Расчет одноступенчатого цикла
Удельная холодопроизводительность qo, кДж/кг, определяется по формуле
qo=h7-h6 (4)
где h6,h7 – удельные энтальпии R22 в соответствующих узловых точках 6 и 7 кДж/кг,(таблица1).
qo= 405 – 228 =177 кДж/кг
Удельная теплота qk, кДж/кг, отводимая от рабочего вещества в конденсаторе находится по формуле
qk= h3-h4 (5)
где h3,h4 – удельные энтальпии R22 в соответствующих точках 3 и 4 кДж/кг, (таблица 1).
qk=410-243=167 кДж/кг
Массовый расход рабочего вещества Ga,кг/с, находим по формуле
Ga=Qo/qo (6)
Ga=60/177=0,339 кг/с
Удельная работа сжатия в компрессоре lk,кДж/кг, находится по формуле
lk =h2-h1 (7)
где h1,h2 –удельные энтальпии R22 в соответствующих узловых точка 1 и 2 кДж/кг,(таблица 1).
lk =465-440=25 кДж/кг
Теоретическая мощность NT,кВт, компрессора находим по формуле
NT=Ga×lk (8)
NT=0,339×25=8,475 кВт
Требуемая объемная производительность компрессора Vкм.тр ,м3/с находится по формуле
Vкм.тр=Ga×V1 (9)
где V1 – удельный объем всасываемого пара R22 в точке 1, м3/кг,(таблица 1 )
Vкм.тр=0,339×0,054=0,0183 м3/с
Теоретический холодильный коэффициент находим по формуле
Ԑт=Qo/Ns (10)
Ԑт=60/8,475=7,1
6 Расчет основных параметров компрессора[3,с.105-108]
Определяем степень повышения давления в компрессоре по формуле
π=Pk/Po (11)
где Po , Pk – давление кипения и конденсации ,хладагента соответственно, Мпа,(таблица 1).
π=13,55/5,3=2,55
По рисунку 2 [3,c.106] определяем коэффициент подачи λ для расчетного компрессора, при полученной степени повышения давления π=2,55 и заданного типа хладагента.
Рисунок 2 - Коэффициент подачи для поршневых компрессоров средней производительности.
Для заданного компрессора коэффициент подачи λ будет равен 0,78.
Тогда теоретический объем описанный поршнями Vт.тр определяется по формуле
Vт.тр = Vкм.тр/λ (12)
Vт.тр= 0,0183/0,78 = 0,0234 м3/с
Принимаем количество цилиндров для расчетного компрессора, равное z=8 [3,c.106]
Рисунок 3 - Кинематическая схема одноступенчатого компрессора
Определяем диаметр цилиндра компрессора по формуле
Dц= (13)
где Vт.тр- теоретический объем, описанный поршнями; ki – параметр удельных сил инерции при ходе поршня компрессоров соответственно 0,09-0,12м, т.к современные быстроходные компрессора выполняют короткоходовыми, то ki принимаем 21,z – принятое количество цилиндров.
Dц=1,55=0,059 м.
Принимаем значение Dц=0,059 м
Ход поршня S,м определяем по формуле
ѱ= S/Dц (14)
Для непрямоточных компрессоров ѱ=0,6÷0,8.Принимаем для расчетного компрессора ѱ=0.8 [3,c.107]
S=ѱ×Dц (15)
S=0,8×0,059=0,0472м
Определяем частоту вращения вала по формуле
n= (16)
n==23.85 -1
Принимаем стандартное значение частоту вращения вала n=24с-1.[4,c.29]
Определяем среднюю скорость поршня Cm, м/с, по формуле
Сm=2S×n (17)
Cm=2×0,0472×24=2,33 м/с
Теоретический объем описанный поршнями Vh,м3/с, при расчетных D и S найдем по формуле
Vh= (18)
Vh=3,14×0,0592×0,0472×24×8/4=0,0247м3/с
Превышение теоретического объема, описываемого поршнями найдем по формуле
ẟv=[(Vh-Vт.тр)/Vh]×100=[(0,0247-0,0234)/0,0247]×100=5,26%
Следовательно, принятые D и S соответствуют заданной холодопроизводительности.
Максимальная индикаторная мощность Ni max ,кВт. компрессора находится по формуле
Ni max = k×Vh×Po max (19)
где k -1,16 показатель адиабаты R22[3,c.108];
Po max – 530×103 Па –максимальное давление кипения ( при To= 275K)
Ni max=1,16×0,0247×530=15.18кВт
Индикаторная мощность Ni,кВт, в расчетном режиме находим по формуле
Ni=NТ/ηi (20)
NТ – изоэнтропная мощность компрессора;
ηi –индикаторный КПД для поршневых компрессоров.
Рисунок 4 - Индикаторный КПД для поршневых компрессоров.
По рисунку 4 определяем индикаторный КПД для заданного хладагента R22 и отношения давлений π. Индикаторный КПД ηi=0,77
Ni=8,475/0,77= 11 кВт
Мощность трения Nтр ,кВт, найдем по формуле
Nтр= pi тр × Vh (21)
где pi тр – давление трения, равное 40×103 Па [3,c.108].
Nтр=40 × 0,0247 = 0,988 кВт
Эффективная мощность Ne ,кВт, находится по формуле
Ne=Ni + Nтр (22)
Ne=11+0,988=11,988кВт
Максимальную эффективную мощность Ne max, кВт, найдем по формуле
Ne max=Ni max+Nтр (23)
Ne max= 15.18 + 0,988 = 16.17 кВт
Механический КПД компрессора найдем ηмеx по формуле
ηмеx = Ni/ Ne (24)
ηмех = 11/11,988 = 0,917
Эффективный КПД компрессора ηе найдем по формуле :
ηе = NT/ Ne (25)
ηе = 8,475 / 11,988 = 0,7
Мощность, подводимая к электродвигателю компрессора находится по формуле
Nэ= Ne×ηэл.дв (26)
где ηэл.дв – КПД электродвигателя, равное 0.7÷0.8. Принимаем ηэл.дв= 0.75.
Nэ=11.844×0.75=8.883 кВт
Найдем электрический холодильный коэффициент по формуле
Ԑе=Qo/Nэ (27)
Ԑе=60/8.858=6.75