Глава 4. ХОЛОДИЛЬНЫЕ КОМПРЕССОРЫ

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 19Следующая ⇒

Важнейшим элементом парокомпрессионной холодильной машины является компрессор. Он обеспечивает циркуляцию хладагента в машине, создавая (низкое) давление кипения в испарителе, необходимое для поддержания заданной температуры кипения, в соответствии с требуемой температурой охлаждаемой среды. При этом в конденсаторе поддерживается высокое давление, при котором хладагент переходит из парообразного состояния в жидкое.

Таким образом, компрессор «переносит» вместе с парами хладагента из испарителя в конденсатор теплоту, отведенную от охлаждаемой среды. В конденсаторе эта теплота q₀ вместе с теплотой, эквивалентной работе сжатия пара в компрессоре l, передается среде, охлаждающей конденсатор:

. (4.1)

Классификация компрессоров

По принципу повышения давления компрессоры делят на два класса:

• компрессоры объемного (статического) действия;

• компрессоры динамического действия.

В первом случае повышение давления происходит в результате сжатия пара, то есть уменьшения его начального (всасываемого) объема. К этому классу относят компрессоры четырех типов: поршневые, винтовые, ротационные и спиральные.

Ко второму классу относят центробежные (турбо-) компрессоры. В этих компрессорах хладагент непрерывно перемещается с большой скоростью через проточную часть: неподвижную – направляющий аппарат и подвижную – рабочее колесо. При этом кинетическая энергия потока, создаваемая турбиной, превращается в потенциальную, а плотность и давление хладагента повышаются. Компрессоры этого класса используются в машинах очень большой производительности (более тысячи кВт) и на предприятиях пищевых отраслей промышленности практически не применяются.

Ниже мы рассмотрим компрессоры объемного действия. Поскольку компрессор является важнейшим элементом машины, классификация компрессоров совпадает с классификацией машин:

• по виду хладагента – аммиачные и фреоновые (хладоновые);

• по холодопроизводительности – малые (до 12 кВт), средние (от 12 до 120 кВт) и большие (более 120 кВт);

• по типу конструкции – поршневые, винтовые, ротационные, спиральные и центробежные;

• по расположению электродвигателя относительно компрессора (степени герметичности) – сальниковые (открытые), бессальниковые и герметичные.

Кроме того, компрессоры так же, как и машины, делят по диапазонy температур кипения хладагента:

• высокотемпературные - выше –10⁰С;

• среднетемпературные - от –10 до –25⁰С;

• низкотемпературные – от –25 до –40⁰С.

Поршневые компрессоры различают по числу и расположению цилиндров: горизонтальные, вертикальные, V-, W- и VV-образные.

В настоящее время выпускают компрессоры лишь «непрямоточного» типа, в которых всасывающий и нагнетательный клапаны располагаются на крышке цилиндра.

Поршневые компрессоры

Это наиболее распространенные компрессоры, применяемые во всех областях холодильной техники. Они работают как на аммиаке, так и на фреонах. Это обусловлено сравнительно низкой их себестоимостью, длительным сроком службы и низким удельным энергопотреблением (высокими холодильными коэффициентами) в широком диапазоне рабочих условий.

На рис. 4.1 показанпродольный разрез компрессора ФУ-40. Компрессор четырехцилиндровый с V-образным расположением цилиндров: два блока по два цилиндра. В компрессоре блок-картерного типа цилиндры и картер компрессора выполнены в виде единой (общей) отливки 9. Открытый компрессор имеет сальник 10. На левом конце коленчатого вала 3 имеется шестерня для привода масляного насоса 14, к которому масло из картера поступает через два фильтра: 12 и 13 для тонкой и грубой очистки. Коленчатый вал 3 установлен в картере на двух подшипниках 2 и имеет две шатунные шейки, на которых крепятся по два шатуна. В верхней части каждый из шатунов с помощью поршневого пальца соединяется с поршнем.

Рис. 4.1 - Компрессор ФУ-40

Объединение шатуна с пальцем и поршнем называют шатунно-поршневой группой 5. Каждый поршень находится внутри поршневой гильзы 4, где он совершает возвратно-поступательное движение, осуществляя, таким образом, при движении сверху вниз, всасывание пара из испарителя и его сжатие и нагнетание в конденсатор, при движении поршня снизу-вверх. Сверху над гильзами 4 установлены крышки цилиндров, на которых крепятся клапаны: всасывающий 7 и нагнетательный 6. Сверху каждый из двух блоков имеет общую крышку цилиндров 8.

Пространство под этими крышками соединяется в единую нагнетательную полость с общим нагнетательным вентилем.

Установленный на компрессоре всасывающий вентиль соединяет испаритель с картером, где во время работы поддерживается давление кипения хладагента.

Объемная производительность компрессора зависит от его размеров: D – диаметра цилиндра, S – хода поршня (расстояние между двумя крайними его положениями), числа цилиндров z и частоты вращения вала (числа оборотов) – п, с^–1.

Таким образом, теоретическая объемная производительность поршневого компрессора (без учета потерь) может быть определена как произведение:

. (4.2)

Эту величину называют объемом, описываемым поршнями компрессора. Она является важной «конструктивной» величиной, не зависящей от режима (условий) работы компрессора, но определяющей его производительность.

Компрессоры со встроенным электродвигателем. Учитывая большую текучесть фреонов, особое внимание уделяется герметичности систем фреоновых холодильных машин. Наиболее уязвимым местом, с этой точки зрения, является сальник компрессора, поэтому во фреоновых холодильных машинах, особенно малой, а также средней холодопроизводительности, применяют герметичные и бессальниковые компрессоры. У этих компрессоров электродвигатель находится внутри общего с компрессором корпуса. Использование встроенных электродвигателей стало возможным во фреоновых компрессорах, так как фреоны не проводят электрический ток и инертны к цветным металлам, используемым в электродвигателях.

Общий вид бессальникового компрессора показан на рис. 4.2. У такого типа компрессоров, называемых также «полугерметичными», корпус разъемный - он имеет съемные крышки с обеих сторон, а также съемные крышки цилиндров. Это позволяет проводить ревизию и, в случае необходимости, ремонт на месте эксплуатации.

Рис. 4.2 - Общий вид бессальникового компрессора

Коленчатый вал располагается обычно горизонтально, и непосредственно на правом его конце крепится ротор электродвигателя 2. Чугунный литой корпус имеет блок-картерную конструкцию со впрессованным справа статором электродвигателя 3. Клеммы 4 для подключения к электросети располагаются сверху.

Для фреоновых машин малой производительности в основном используют герметичные компрессоры (рис. 4.3). В отличие от бессальниковых, герметичные компрессоры имеют сварной из двух половин стальной кожух со впаянными в него всасывающей и нагнетательными трубками и клеммами для подводки электропроводов к электродвигателю 6. Коленчатый вал вертикальный, к нему крепятся два шатуна с поршнями 3. Масляный насос 4 находится внизу, а на верхнем конце вала располагается ротор электродвигателя 6. Нагнетательные патрубки от цилиндров проходят через специальный глушитель шума 7.

Рис. 4.3 - Общий вид герметичного компрессора

При использовании компрессоров со встроенным электродвигателем повышаются требования к осушке системы, так как попадание влаги в систему машины может привести к межвитковому замыканию в обмотке статора и его «сгоранию». С целью избежать такой серьезной аварии, была разработана специальная конструкция компрессора с экранированным электродвигателем. Ротор такого герметичного компрессора находится внутри стакана, приваренного к корпусу. Снаружи на стакан насаживается статор. Широкого применения такие компрессоры не нашли из-за повышенного шума и увеличения энергопотребления.

Энергетическую эффективность компрессоров со встроенным электродвигателем обычно оценивают холодильным электрическим коэффициентом:

. (4.3)

Холодопроизводительность компрессора относят к электрической мощности, потребляемой из сети. При этом величина электрической мощности – N_э будет больше эффективной мощности – N_e на величину потерь (дополнительных затрат) электроэнергии в электродвигателе.

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 7 8 9 10 Следующая ⇒