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 Рі менший за тиск у всмоктувальному трубопровод.

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.

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 нещільностіу всмоктувальних і нагнітальних клапанах, у поршневих кільцях тощо.

Усі зазначені об’ємні втрати дійсного робочого процесу компресора, що викликають зменшення продуктивності, враховуються коефіцієнтом подачі. Коефіцієнт подачі компресора характеризує ступінь використання робочого об’єму циліндра.

Дійсний цикл

Холодильний коефіцієнт теоретичного циклу холодильної машини менший за холодильний коефіцієнт ідеального циклу Карно. Він складає приблизно 80% значення останнього при тих самих значеннях Т_к і Т₀. Холодильний коефіцієнт реального циклу холодильної машини менший за теоретичний через об’ємні й енергетичні втрати

Під час руху поршня в циліндрі ліворуч-праворуч до нижньої мертвої точки (н.м.т.) тиск пари над поршнем стає трохи нижчим, ніж тиск у збірнику пари низького тиску Д, у результаті чого відкривається самодіючий усмоктувальний клапан Е і пар заповнює порожнину циліндра. Коли поршень досягне н.м.т., пара робочої речовини цілком заповнить циліндр. Потім, рухаючись, справа наліво до верхньої мертвої точки (в.м.т.), поршень стискає цару. Тиск її підвищується, у результаті чого всмоктувальний клапан Е закривається.

Якщо аналогічні процеси, зміщені по фазі,відбуваються у циліндрі і під поршнем. Під час подальшого руху поршня до в.м.т. тиск у циліндрі зростає і пара, стискуючись, здійснює відповідний умовам термодинамічний процес (ізотермічний, адіабатичний чи політропічний), поки тиск його не досягне величини, що трохи перевищує тиск у збірнику Д. Нагнітальний клапан Ж відкривається, і стиснута пара, під час руху поршня до в.м.т., надходить у збірник Д. Після досягнення поршнем в.м.т. пара цілком витискується з циліндра і компресор готовий знову здійснити всі описані процеси.

Під час вивчення теоретичних робочих процесів у циліндрі компресора приймають такі допущення: обсяг, описаний поршнем, дорівнює обсягу циліндра; тиск усмоктування і стискання у компресорі дорівнюють тискам відповідних газових забірників; параметри стану пари (газу) у процесах.

Пара під час усмоктування у процесі 4-7 цілком заповнює обсяг циліндра V_ц. Під час руху поршня до в.м.т. відбувається стиснення пари до нагнітального тиску Р₂ (процес 7-2). Стиснувшись, пара займає об’єм, що відповідає точці 2. Далі, рухаючись до в.м.т., поршень витісняє стиснуту пару з циліндра (процес 2-3).

У реальному компресорі між поршнем, що знаходиться у в.м.т., і кришкою циліндра є простір - мертвий об’єм, що зменшує об’єм засмоктуваної пари. Об’єм що описується поршнем (робочий об’єм циліндра), менший за об’єм циліндра.

Об’ємні втрати, обумовлені мертвим об’ємом, оцінюються об’ємним коефіцієнтом.

Для всмоктування пари у циліндр тиск у ньому повинен бути меншим, ніж тиск у відповідному забірнику, а при виштовхуванні пари тиск у циліндрі повинен бути більшим від тиску у забірнику. Це пояснюється наявністю втрат тиску при всмоктуванні і нагнітанні, у тому числі й у клапанах. Об’ємні втрати внаслідок дроселювання визначають коефіцієнтом дроселювання.

У дійсному процесі компресора стінки циліндра нагріті, пара під час всмоктування підігрівається і її питомий об’єм збільшується, маса зменшується, що враховується коефіцієнтом підігріву.

Продуктивність компресора холодильної машини повинна бути такою, щоб забезпечувати відсмоктування пари з випарника з тією самою інтенсивністю, з якою вона утвориться в результаті кипіння рідкого холодильного агента. Якщо холодильний агент кипить швидше, ніж компресор встигає відводити пару, то надлишкова кількість пари накопичується у випарнику, тиск збільшується, і в результаті підвищується температура кипіння. Якщо продуктивність компресора така, що пара виділяється з випарника занадто швидко, то й тиск у випарнику зменшується, внаслідок чого знижується температура кипіння. У будь-якому випадку розрахункові умови не будуть дотримуватися і робота холодильної установки буде незадовільною.

Продуктивність компресора значною мірою залежить від умов, при яких працює машина. Головний фактор, що впливає на продуктивність компресора, - це температура кипіння холодоагенту у випарнику. Чим вище температура кипіння рідини у випарнику, тим більша щільність всмоктуваної пари. При високій температурі кипіння компресор стискує більшу масу пари холодильного агента (збільшується об’ємна продуктивність компресора). Якщо температура кипіння підвищується при постійній температурі конденсації, то ступінь стискування зменшується, а коефіцієнт подачі компресора зростає. Отже, при більш високій температурі кипіння збільшується не тільки маса холодильного агента, що перекачується, на одиницю об’єму, але й об’єм пари. Холодопродуктивність компресора - умовне поняття і визначається масою всмоктуваного за одиницю часу пари холодильного агента. Холодопродуктивність може бути визначена також кількістю теплоти, сприйнятої від охолоджуваного середовища і переданої киплячому холодильному агенту.

При зниженні температури кипіння холодопродуктивність компресора зменшується у результаті збільшення питомого об’єму холодильного агента. При підвищенні температури конденсації за постійної температури кипіння ступінь стискування збільшується, а коефіцієнт подачі компресора знижується, внаслідок чого дійсний об’єм переміщуваної компресором пари за одиницю часу зменшується. Тому холодопродуктивність компресора знижується.

Дата добавления: 2015-12-07