5.1.2. Тепловой расчёт одноступенчатой холодильной машины и подбор компрессоров.

Исходными данными для теплового расчета холодильной машины являются:

нагрузка на компрессор, определенная при расчете теплопритоков с учетом потерь в системе;

температурный режим работы;

вид хладагента.

Одноступенчатый компрессор можно применять в довольно широком диапа­зоне рабочих условий. Ограничивают возможность применения одноступенча­того компрессора температура нагнетания, которая не должна превышать 160°С, и разность давлений р_к—р₀, которая для современных поршневых компрессоров не должна превышать 1,7 МПа. В машинах предыдущих серий разность давлений ограничивалась величиной 1,2 МПа, а степень сжатия р_к/р_а = 9.

По заданному температурному режиму строится цикл в диаграмме и опреде­ляются параметры хладагента, необходимые для последующих расчетов. Расчет производится в следующей последовательности:

1.Определение холодопроизводительности q₀ (кДж/кг) 1 кг хладагента:

q₀=i₁ - i _4.

В холодильных машинах, работающих на аммиаке, принимают, что из испари­теля выходит сухой насыщенный пар (перегрев пара при использовании регуля­торов перегрева не оказывает существенного влияния на расчет, но может быть при необходимости учтен).

q₀=1654 – 564 =1090 кДж/кг.

2. Расчет массового расхода пара — массовой подачи компрессора (кг/с):

M=Q₀/ q_0,

M=107,454/ 1090 = 0,099 кг/с.

3. Определение объемного расхода пара — объемную подачу компрессора (м³/с)

V_Д=Mv_1,

где v₁ — удельный объем всасываемого пара, м³/кг.

V_Д = 0,099*0,7 = 0,069 м³/с.

4. По графику находят коэффициент подачи компрессора в за­висимости от степени сжатия р_к/р₀, типа компрессора и хладагента, на котором будет работать компрессор:

Рк/Ро= 1,39 /0,17=8,2

5. Определяют описываемый объем компрессора V (м³/с):

V=V_Д/λ

По этому объему подбирают один или несколько компрессоров соответствую­щего размера. Количество компрессоров должно быть согласовано с характером работы установки, степенью неравномерности нагрузки: при постоянных нагруз­ках лучше иметь небольшое количество компрессоров большого размера, при переменных — несколько компрессоров меньшего размера, что позволит полу­чить более точное соответствие холодопроизводительности тепловой нагрузке. Описываемый объем:

V= 0,069 /0,58= 0,12 м³/с.

По этому объему в табл. подбираем два компрессорных агрегата А110-7-2 с объемом, описываемым поршнем, V = 0,0836 м³/с при частоте вращения вала 24,5 с^-1. Суммарный объем, описываемый поршнями двух компрессоров, составляет 0,17 м³/с. Нами принято два однотипных компрессора с объемом, несколько большим, чем это требуется по расчету. В данном случае такое решение можно считать оправданным.

6. Вычисляют теоретическую (адиабатную) мощность N_T (кВт) компрессора:

N_T=M(i₂-i₁)

N_T=0,099*(1985 -1670) = 31,2 кВт.

7. Определяют действительную (индикаторную) мощность N i (кВт) компрес­сора:

N_i=N_T/ή_i

где ή_i — индикаторный к.п.д.

Для бескрейцкопфных компрессоров индикаторный к.п.д. можно принимать 0,79—0,84. Большие значения коэффициента относятся к более крупным компрес­сорам.

Для малых и средних компрессоров, работающих на хладонах, индикаторный к.п.д. можно принимать в пределах от 0,65 до 0,8.

N_i = 31,2/0,82 = 38,1 кВт.

8. Рассчитывают эффективную мощность N_e (кВт) на валу компрессора:

N_e=N_i/ή_м

где ή_м—механический к.п.д., учитывающий потери на трение.

Для крупных бескрейцкопфных компрессоров механический к.п.д. можно принимать от 0,82 до 0,92; для малых и средних компрессоров, работающих на хладонах,— от 0,84 до 0,97, причем большие значения коэффициентов относятся к большим по размерам компрессорам.

По эффективной мощности подбирают электродвигатель компрессора с за­пасом мощности 10—15%. Это указание не относится к встроенным электродви­гателям, мощность которых может быть значительно меньше мощности, необхо­димой для привода открытого компрессора.

N_e= 38,1/0,87 = 43,8 кВт.

9. Определяют тепловой поток Q_K (кВт) в конденсаторе:

а) действительный с учетом потерь в процессе сжатия:

Q_K.=Q₀+N_i

Q_K = 107,454 + 38,1 = 145,55 кВт.

б) теоретический по разности удельных энтальпий в теоретическом цикле с учетом переохлаждения в конденсаторе:

Q_K.= M(i₂-i₃)

Q_k = 0,099* (1985 — 564) = 140,8 кВт.

без учета переохлаждения в конденсаторе:

Q_K.= M(i₂-i_3’)

Q_K = 0,099* (1985 —588) = 138,3 кВт.

Тепловой расчёт одноступенчатой холодильной машины и подбор компрессора для других камер аналогичен, поэтому результаты расчётов представлены в таблице 7.

Таблица 7.

Камера	q0, кДж/кг	M, кг/с	VД, м^3/с	Рк/Ро	V, м^3/с	Тип комп.	Кол-во комп.	Сумма опис. объёмов	NT, кВт	Ni, кВт	Ne, кВт	QK, кВт
Хранения капусты	1090	0,099	0,069	8,2	0,12	А110-7-2	2	0,17	31,2	38,1	43,8	145,55
Хранения картофеля	1090	0,082	0,057	8,2	0,098	А110-7-2	2	0,17	25,8	31,5	36,2	125,5
Хранения моркови	1090	0,086	0,06	8,2	0,1	А110-7-2	2	0,17	27,1	33,1	38,1	132,3
Хранения свеклы	1090	0,076	0,053	8,2	0,091	А110-7-2	2	0,17	23,9	29,1	33,4	115,8
Хранения репчатого лука	1090	0,042	0,029	8,2	0,05	А110-7-2	1	0,0836	13,2	16,1	18,5	63,8