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