Основной расчет поршневого одноступенчатого компрессора

Определяем степень повышения давления в компрессоре по формуле:

 

Π=P_k/Po (9)

 

Где P_k – давление конденсации и P_o – давление кипения хладагента.

Степень повышения тогда по формуле 9 равна:

 

П=13,55/5,3=2,55

 

По рисунку 2 определяем коэффициент подачи λ для расчетного компрессора, при полученной степени повышения давления П=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 будет равен по формуле:

 

V_т.тр = V_д/λ (10)

 

Теоретический объем описанный поршнями по формуле 10 будет равен:

 

V_t= 0,0183/0,78 = 0,0234 м³/с

 

Принимаем количество для расчетного компрессора, равное z=8

Рисунок 3.Кинематическая схема одноступенчатого компрессора.

 

Определяем диаметр цилиндра компрессора по формуле:

 

D_ц= (11)

 

Где V_t- теоретический объем, описанный поршнями,k_i – параметр удельных сил инерции при ходе поршня компрессоров соответственно 0,09-0,12м.,т.к современные быстроходные компрессора выполняют короткоходовыми, то k_i принимаем 20,z – принятое количество цилиндров.

Определяем диаметр цилиндра по формуле 11 и равен:

 

D_ц=1,55 =0,06 м.

 

Принимаем стандартное значение D_ц=0,06

Определяем ход поршня по формуле:

 

ѱ= S/D_ц (12)

 

Для непрямоточных компрессоров ѱ=0,6÷0,8.Принимаем для расчетного компрессора ѱ=0.7, тогда ход поршня находим по формуле:

 

S=ѱ×D_ц (13)

 

Ход поршня по формул 13 будет равен:

 

S=0,7×0,06=0,042м

 

Определяем частоту вращения вала по формуле:

 

n= (14)

 

Определяем частоту вращения вала по формуле 14 и она равна:

 

N= =25,4 ^-1

 

Принимаем стандартное значение частоту вращения вала n=25с^-1

Определяем среднюю скорость поршня по формуле:

 

С_m=2S×n (15)

 

Средняя скорость поршня будет равна по формуле 15:

 

C_m=2×0,042×25=2,1 м/с

 

Теоретический объем описанный поршнями при расчетных D и S найдем по формуле:

V_h= (16)

 

Теоретический объем описанный поршням по формуле 15 равен:

 

V_h=3,14×0,06²×0,042×25×8/4=0,0237м³/с

 

Превышение теоретического объема, описываемого поршнями найдем по формуле:

 

ẟ_v=[(V_h-V_т.тр)/V_h]×100=[(0,0237-0,0234)/0,0237]×100=1,27%

 

Следовательно, принятые D и S соответствуют заданной холодопроизводительности.

Максимальная индикаторная мощность компрессора находится по формуле:

 

N_{i max} = k×V_h×P_{o max} (17)

 

Где k -1,16 показатель адиабаты R22, P_{o max} – 530×10³ Па –максимальное давление кипения (при T_o= 275K)

Максимальную индикаторную мощность компрессора найдем по формуле 17:

 

N_{i max}=1,16×0,0237×530=14,57 кВт

 

Индикаторная мощность в расчетном режиме находим по формуле:

 

N_i=N_s/η_i (18)

 

N_s – изоэнтропная мощность компрессора,η_i –индикаторный КПД для поршневых компрессоров.

Рисунок 4.Индикаторный КПД для поршневых компрессоров.

 

По рисунку 4 определяем индикаторный КПД для заданного хладагента и отношения давлений. Индикаторный КПД η_i=0,78

Тогда индикаторную мощность компрессора найдем по формуле 18:

 

N_i=8,475/0,78= 10,86 кВт

 

Мощность трения найдем по формуле:

 

N_тр= p_{i тр} × V_h (19)

 

Где p_{i тр} – давление трения, равное 40×10³ Па.

Мощность трения находим по формуле 19 и она равна:

 

N_тр=40 × 0,0237 = 0,948 кВт

 

Эффективная мощность находится по формуле:

 

N_e=N_i + N_тр (20)

 

Эффективная мощность по формуле 20 равна:

 

N_e=10,86+0,948=11,808кВт

 

Максимальную эффективную мощность найдем по формуле:

 

N_{e max}=N_{i max}+N_тр (21)

 

Максимальная эффективная мощность по формуле 21 равна:

 

N_{e max}= 14,57 + 0,948 = 15,518 кВт

 

Механический КПД компрессора найдем по формуле:

 

η_меx = N_i/ N_e (22)

 

Механические КПД компрессора по формуле 22 равен:

 

η_мех = 10,86/11,808 = 0,92

 

Эффективный КПД компрессора найдем по формуле:

 

η_е = N_s/ N_e (23)

 

Эффективный КПД компрессора по формуле 23 равен:

 

η_е = 8,475 / 11,808 = 0,72

 

Эффективный холодильный коэффициент находим по формуле:

 

Ԑ_е= Q_o / N_e (24)

 

Эффективный холодильный коэффициент по формуле 24 равен:

 

Ԑ_е= 60 / 11,80 =5,1

 

Мощность, подводимая к электродвигателю компрессора находится по формуле:

 

N_э= N_e×η_эл.дв (25)

 

Где η_эл.дв – КПД электродвигателя, равное 0.7÷0.8.Принимаем η_эл.дв= 0.75.

Тогда мощность электродвигателя по формуле 25 будет равна:

 

N_э=11.808×0.75=8.856 кВт

 

Найдем электрический холодильный коэффициент по формуле:

 

Ԑ_е=Q_o/N_э (26)

 

Электрический холодильный коэффициент по формуле 26 будет равен:

 

Ԑ_е=60/8.858=6.77