3.3 Система охлаждения машины

Система охлаждения машины – жидкостная, под давлением. Преднозначена система охлаждения для отвода тепла сжатия от гелия и охлаждения масла в системе смазки машины. В качестве охлаждающей жидкости применяется питьевая вода ГОСТ 2874-54 или дистиллированная вода ГОСТ 6709-53.

Система охлаждения(рис.9) состоит из трубчатого холодильника, сетчатого фильтра и системы трубопроводов.

Охлаждающая жидкость под давлением поступает в сетчатый фильтр и далее - в масляный холодильник компрессора, где охлаждает протекающее масло. Из масляного холодильника охлаждающая жидкость поступает в трубчатый холодильник, омывает его трубки и охлаждает гелий, циркулирующий в них. Из трубчатого холодильника жидкость поступает в водоструйный насос и далее – на слив.

Работа системы охлаждения контролируются водоструйным насосом и электроконтактным вакуумметром. Показания вакуумметра зависят от расхода охлаждающей жидкости. При расходе охлаждающей жидкости менее 1м3/ч машина останавливается. Во время работы машины на щите управления горит сигнальный транспарант по воде, свидетельствующий о нормальном расходе охлаждающей жидкости.

ВО ВРЕМЯ ЭКСПЛУОТАЦИИ, А ТАК ЖЕ ПРИ ПРОБНЫХ ПУСКАХ МАШИНЫ ВО ВРЕМЯ МОНТАЖА НЕОБХОДИМО ПОМНИТЬ, ЧТО ДАЖЕ КРАТКОВРЕМЕННОЕ ОТСУТСТВИЕ ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ В СИСТЕМЕ ОХЛАЖДЕНИЯ ПРИВОДИТ К ВЫХОДУ МАШИНЫ ИЗ СТРОЯ. При отсутствии охлаждающей жидкости в системе охлаждения или недостаточном ее расходе в первую очередь выходят из строя уплотнительные кольца вытеснителя, которые в этих случаях расплавляются или обугливаются и вызывают заклинивание вытеснителя, поршня или штока. Поэтому запуск машины следует производить только убедившись в наличие требуемого количества охлаждающей жидкости.

3.4 Пусковая аппаратура и приборы управления

Пусковая аппаратура и приборы управления предназначены для пуска и остановки машины, защиты ее от перегрузок и для автоматического контроля за работой машины по трем основным параметрам, характеризующим ее нормальную работу:

Расходу охлаждающей жидкости в системе охлаждения( сигнальный транспарант «вода»)

Давление масла в системе смазки машины («масло»)

Рабочее давление гелия в машине(«гелий»)

При выходе любого из перечисленных параметров за допустимые пределы или же при перегрузки электродвигателя машина автоматически останавливается.

Пусковая аппаратура состоит из щита управления 11(рис.1) приборного щита 16, водоструйного щита 10, датчика давления масла, установленного на корпусе масляного насоса.

Запуск и нормальная работа машины могут быть осуществлены при выполнении следующих обязательных требований:

Расход охлаждающей жидкости должен быть не менее 1м3/ч

Система смазки заполнена маслом до требуемого уровня

Машина заполняется гелием до давления 1,9 ±0,1 МПа

4. Испытание ткм зиф – 1000

1. действительная производительность по жидкому воздуху определяется по времени заполнения сосуда Дьюара.

кг/с

G=3600G, кг/ч

=873 кг/м3 – плотность жидкого воздуха при =81,1 К

- объем сосуда Дьюара, м3

– время наполнения сосуда, с

Полученное значение производительности машины будет несколько ниже действительной величины, поскольку не учитываются потери жидкого воздуха при его сливе. Для уменьшения этих потерь слив необходимо производить в предварительно охлажденный сосуд Дьюара.

2. Действительная холодопроизводительность машины определяется с учетом затрат холода на конденсацию и вымораживание влаги и двуокиси углерода, содержащемся в ожижаемом воздухе :

- холодопроизводительность машины, Вт

– количество тепла, отводимого от ожижаемого воздуха, Вт

- тепло конденсации и вымораживания влаги, Вт

- тепло охлаждения и вымораживания СО2, Вт

Значение энтальпии и берутся для диаграммы T-S для воздуха

Где

- количество влаги, вносимое в машину с ожиженым воздухом, кг/с

d – влагосодержание воздуха при =100%, определяемое по табл. 1, кг/м3

У – относительная влажность воздуха в лаборатории

=1,293 - плотность воздуха, поступающего на ожижения, кг/м3

r =2466 кДж/кг – средняя теплота конденсации водяных паров в интервале температур 273-300К

=4,19 кДж/кг*град – удельная теплоемкость воды.

q=334 кДж/кг*град – средняя теплоемкость льда в интервале температур 77-273 К

=81,8К – температура жидкого воздуха

Таблица 1

Количество водяного пара в насыщенном воздухе( воздушно-паровая смесь)

t ,С	Влагосодержание d, г/м3	t , C	Влагосодержание d, г/м3
8	8,28	20	17,30
10	9,35	22	19,40
12	10,68	24	21,80
14	12,05	26	24,30
16	13,68	28	27,30
18	15,36	30	30,30

Где

– объемное содержание СО2 в воздухе

=1,977 кг/м3 и =1,293кг/м3 – плотность СО2

=0,848 кДж/кг*град – удельная теплоемкость газообразной двуокиси углерода

=747 кДж/кг – теплота сублимации, равная сумме теплоты конденсации и теплоты кристаллизации СО2.

3. Холодильный коэффициент и эксгетический КПД машины.

Холодильный коэффициент - ε=Q/

Где

- мощность, потребляемая электродвигателем, Вт

Эксергитический КПД

Где

- удельная эксергия жидкого воздуха, Дж/кг

Величина применяется по диаграмме либо вычисляется по формуле (см. рис.)

4. Влияние среднего давления цикла на холодопроизводительность

Измерить холодопроизводительность машины по жидкому воздуху при средних давлениях бар

Построить зависимости ,

5. Расчетный анализ ГКМ

Исходные данные:

=101,6 мм – диаметр компрессорного поршня

=52 мм – ход компрессорного поршня

=70 мм – диаметр вытеснителя

=11 мм – диаметр штока

=70 - угол смещения кривошипов

=1460 об/мин – число оборотов в минуту

=390К – средняя температура газа в области сжатия

=73К – средняя температура газа в области расширения

=2,5 МПа – среднее давление газа а полости расширения

=45,6 см3 – мертвый объем холодильника

=103,7 см3 – мертвый объем регенератора

=41,0 см3 – мертвый объем теплообменника

Порядок расчета

1. Объемы, описываем компрессорным поршнем и вытеснителем, м3

2. Отношение максимальных изменяющихся объемов полостей сжатия и расширения

Где

- соотношение описываемых объемов

Коэффициенты , учитывающие влияние штока.

3. Угол сдвига фаз между изменениями объемов полостей сжатия и расширения

Y=arccos

4. Определяем температуру газа в мертвых объемах

Принимаем температуру гелия на выходе из холодильника , на выходе из теплообменника . тогда средняя температура газа в холодильнике, теплообменнике и регенераторе составит соответственно

5. Отношение температур полостей сжатия и расширения

6. Суммарный приведенный общий объем

7. Безразмерный параметр степени сжатия

8. Степень сжатия

9. угол сдвига фаз между максимальным давлением и минимальным объемом полости расширения

10. теоретическая холодопроизводительность.

11. потребляемая мощность

12. тепло сжатия, отводимое в холодильнике

Последовательность анализа

1. построить расчетный график , совместив его с аналогичным графиком, полученным в процессе испытания ГКМ. Объяснить причину расхождения зависимостей.

2. Оценить вредное влияние мертвых объемов в аппаратах ГКМ и на ее холодопроизводительность. Для этого необходимо повторить расчет по пунктам 7-10, приняв