3.3.Теоретичний і дійсний цикл парової холодильної машини

3.3.1. Теоретичний цикл

Компресор є основною частиною холодильної машини. Для підтримки у випарнику заданої температури кипіння необхідно, щоб тиск у ньому відповідав цій температурі; компресор повинен відсмок­тувати всі пари, що утворяться у випарнику.

Поршневий компресор холодильної машини складається з цилін­дра, всередині якого зворотно-поступально рухається поршень. У кришці циліндра розташовані всмоктувальний і нагнітальний клапани. Робочий процес компресора здійснюється за один оборот вала за два ходи поршня. Під час руху поршня з лівого крайнього положення у праве відкривається всмоктувальний клапан, і пари з випарника засмок­туються в циліндр. При зворотному русі поршня пари стискуються і через нагнітальний клапан виштовхуються у конденсатор.

Дійсний робочий цикл компресора відрізняється від теоре­тичного величиною втрат, що поділяються на об’ємні й енергетичні. До об’ємних відносяться втрати, викликані наявністю мертвого простору, опором протіканню парів при усмоктуванні і нагнітанні, підігрівом пари при усмоктуванні, внутрішніми витоками пари через нещільності в компресорі. Об’ємні втрати знижують продуктивність компресора, енергетичні – збільшують втрати потужності.

Під час роботи компресора поршень і шатун нагріваються і подовжуються. Щоб не відбувалося удару поршня об кришку, між поршнем, що знаходиться в крайньому лівому положенні, і кришкою циліндра має бути простір, який називають лінійним мертвим простором.

Протікаючи по трубопроводах, особливо по звужених перетинах каналів, пара створює опір, що призводить до втрати тиску. Тиск у всмоктувальному трубопроводі перед компресором Р_вс менший за тиск у випарнику Р₀, а тиск у циліндрі компресора Р₁ менший за тиск у всмоктувальному трубопроводі.

При зниженні тиску в процесі всмоктування питомий об’єм пари, що входить у циліндр, збільшується, і компресор всмоктує меншу кількість пари. Крім того, у результаті зниження тиску при всмоктуванні і підвищення при нагнітанні збільшується відношення тисків ; при цьому зростає обсяг пари, що надійшла з мертвого простору С₁.

У процесі роботи компресора відбувається теплообмін між стінками циліндра і парою, що надходить у нього з випарника. Пара, стикаючись зі стінками циліндра, нагрівається і збільшується в об’ємі, у результаті чого вагова кількість пари, що всмоктується з випарника, зменшується.

Втрати пари в компресорі виникають також внаслідок нещі­льності у всмоктувальних і нагнітальних клапанах, у поршневих кільцях тощо. Ці втрати залежать від конструкції і ступеня зносу машини.

Усі зазначені об’ємні втрати дійсного робочого процесу компре­сора, що викликають зменшення продуктивності, враховуються коефіцієнтом подачі (рис. 3.1.).

К оефіцієнт подачі компресора характеризує ступінь використан­ня робочого об’єму циліндра. Його можна розглядати як відношення об’єму пари, що дійсно всмоктується компресором V_д, до годинного обсягу, описуваного поршнем V_h, (теоретичного)

(3.2)

Оскільки коефіцієнт подачі відображає всі об’ємні втрати у ком­пресорі, він може бути виражений як добуток коефіцієнтів, що врахо­вують окремі види об’ємних втрат:

Рис. 3.1. Залежність коефіцієнта подачі компресора від відношення тиску

λ=λс· λ_др·λ_п·λ_пл. (3.3)

Коефіцієнт подачі залежить від конструкції, відношення тисків та інших факторів. Визначають його по графіках, побудованих залежно від відношення тиску. Графіки будуються за даними випробувань компресорів.

На рис. 3.1. наведені значення коефіцієнтів подачі для компре­сорів малої холодопродуктивності. При низьких температурах кипін­ня величини Р_о знижуються, а відношення зростає, тому що при зниженні температури кипіння втрати в циліндрі зростають, а його продуктивність знижується.