 |
Расчет поршневого компрессора
|
|
|
|
4.1. Тепловой расчет и подбор холодильного компрессора:
4.1.1. Определяем объемный расход в компрессоре:
VД=m∙υ1'= 3,08∙10-3∙1,24=3,81∙10-3 м3/с.
4.1.2. Определяются составляющие коэффициента подачи и рассчитывается коэффициент подачи:
λ= λ0∙ λдр∙ λТ∙ λпл;
λ0 – объемный коэффициент; 
;
mp = 0,9÷1,05 – политропа расширения конечных параметров;
GM= 0,02÷0,05 – относительный массовый объем;
p2= 0,61 МПа, p1= 0,035 МПа;
;
;
λ= 0,698∙0,99∙0,95∙0,68=0,44.
4.1.3. Теоретическая объемная производительность компрессора:
;
По объемной производительности подбирается марка холодильного компрессора по
[ГОСТ 17008-85 «Компрессоры герметичные холодильные»].
Vh= 8,65∙10-3 м3/с – компрессор ХКВ-8 ЛП УХЛ.
, где n – частота вращения; D – диаметр поршня; S – ход поршня;
n =50 1/c;
Сср – средняяскорость движения поршня; Сср = 1,8 м/с;
м;
;
Погрешность между рассчитанной и уточненной производительности составила 0,2%, что в пределах нормы (5%).
4.2. Энергетические потери и мощность компрессора:
Ni – мощность, затрачиваемая на сжатие паров хладагента в действительном компрессоре, называется индикаторной.
, где ηi – индикаторный КПД для малых холодильных компрессоров; NS – изоэнтропная мощность.
ηi= 0,7…0,8;
Вт;
Nтр – мощность на преодоление сил трения Nтр=Pтр∙Vh= 45∙103∙9,68∙10-3=435 Вт, где Pтр= 40…50 кПа – удельное давление трения.
4.3. Определяем эффективную мощность или мощность на валу компрессора:
Ne=Ni+Nтр= 591,16+435=1026,16 Вт.
Потери, связанные с трением, учитываются в механическом КПД:
;
Эффективный КПД: 
.
Для того чтобы перейти от эффективной мощности Ni к мощности потребляемой электродвигателем из сети NЭ,необходимо учесть КПД электродвигателя.
Вт, где ηэ.дв.= 0,7…0,8.
и общий (электрический) коэффициент: 
;
.
5. Расчет теплообменных аппаратов
Расчет теплообменных аппаратов проводится на основе известной рассчитанной нагрузки на аппарат (Q0, Qк).
5.1. Расчет и подбор конденсатора:
Определяем среднюю разность температур между воздухом и хладагентом и коэффициент теплопередачи от хладагента к воздуху.
Δtн, Δtк – разность температур потоков на входе и выходе из теплообменного аппарата.
Δtн=t2 - tо.с..= 122-32=90 °С;
Δtн=tк - tо.с..= 47-32=15 °С;
k – коэффициент теплопередачи от воздуха к хладагенту.
В конденсаторе k= 9…12 Вт/(м2∙К)→k= 11,0 Вт/(м2∙К);
В испарителе k= 3,7…7 Вт/(м2∙К)→k= 5,0 Вт/(м2∙К).
Средний логарифмический перепад температур:
°С.
Определяем площадь поверхности конденсатора:
м2.
Вычислим действительную площадь конденсатора: Fконд.д=Fзмеевика+Fпрутков.
Предположим, что на длине=580 мм можно разместить 17 секций змеевика.
Определим длину одной секции:
ιодной секции= 0,58/17=0,034 м.
Вычислим наружный радиус закругления:
Rзакругл.наружн.= 0,034/2=0,017 м.
Внутренний радиус закругления:
м.
Определяем длину прямых и закругленных частей змеевика:
ιпрям. уч.= 0,71 - 2∙ Rзакругл.среднее= 1,1 - 2∙0,0145=1,071 м;
ιзакругл. уч.= π∙ Rзакругл.среднее= 3,14∙0,0145=0,045 м.
Найдем количество прямых и закругленных участков, исходя из того, что всего 10 секций:
Nпрям.уч.= 34; Nзакругл.уч.= 34.
Вычислим общую длину змеевика:
ιзмеевика= Nпрям.уч∙ ιпрям. уч.+ Nзакругл.уч.∙ ιзакругл. уч.= 34∙1,071+34∙0,045=37,96 м.
Длина окружности трубки змеевика:
ιтр.змеевика= 2∙π∙ Rтрубки = π∙ dтрубки= 3,14∙0,006=0,01884 м.
Находим площадь змеевика:
Fзмеевика= ιзмеевика∙ ιтр.змеевика= 37,96∙0,01884=0,71 м2.
Для того чтобы найти площадь прутков, зададимся dпрутков =1,5 мм =0,0015 м и шаг между прутками а= 6 мм =0,006 м.
Определим площадь одного прутка:
Fпрутка= 0,58∙ π ∙ dпрутка =0,58∙3,14∙0,0015≈0,003 м2.
Вычислим количество прутков, которых можно разместить на высоте=1100 мм с шагом между ними равным 6 мм: Nпрутков= 1100/6≈183 шт.
Площадь прутков: Fпрутков= Nпрутков∙ Fпрутка= 183∙0,003=0,55 м2.
Поэтому действительная площадь конденсатора:
Fконд.д=Fзмеевика+Fпрутков= 0,71+1,1=1,81 м2.
Так как 
, поэтому расчет конденсатора произведен верно.
5.2. Расчет и подбор испарителя:
Δtн=tо.с. – t0= 32-(-37)=69 °С;
Δtн= 47-32=15 °С;
Средний логарифмический перепад температур:
°С.
Площадь испарителя:
м2.
Действительная площадь испарителя:
Так как 
, поэтому расчет испарителя произведен верно.
5.3. Расчет и подбор трубопроводов:
Площадь внутреннего сечения трубопровода определяется: 
, где Vi=m∙υi – объемный расход хладагента в трубопроводах; ωi – скорость движения хладагента в трубопроводах; υi – удельный объем в соответствующей точке.
; 
, где dвн.i – внутренний диаметр трубопровода.
м2;
подбираем по сортаменту Ø 8 мм.
5.3.2. Расчет нагнетательного трубопровода:
Vнаг=m∙υ2= 1,19∙10-3∙0,025=2,98∙10-5 м3/с – объемный расход хладагента в нагнетательном трубопроводе.
Для всасывающего трубопровода: ωнаг= 10…18 м/с. Принимаем ωнаг= 11 м/с.
Найдем 
м2;
подбираем по сортаменту Ø 6 мм.
5.3.3. Расчет капиллярной трубки:
Обычно это медная трубка: dвнутр= 0,7…1,0 мм, принимаем dвнутр= 1 мм.
При заданном внутреннем диаметре вычисляем длину капиллярной трубки:
, где R= dвнутр/ 2=1/2=0,5 мм =0,0005 м; μ – динамическая вязкость хладагента, определяется по [В. Мааке, Жан-Луи Кошпен – «Польманн: Учебник по холодильной технике].
м.
Объемный расход через капиллярную трубку: Vкап=m∙υ3= 3,01∙10-3∙0,00035=0,00000105 м3/с.
6. Обоснование выбора основных материалов
1. Ограждение холодильника – трехслойное. Наружный слой выполняется из Ме – Сталь 10, толщиной=1 мм; промежуточный – пенополиуретан ППУ-309М ТУ 2226-214-00244147-2001, толщиной от 30 до 45 мм; внутренний слой – ударопрочный полистирол УПС-0803Л толщиной=4 мм ГОСТ 28250-89;
2. Трубки конденсатора выполняются из меди диаметром=6 мм. К змеевику под прямым углом к трубам приварены прутки из стальной проволки диаметром=1,5 мм ГОСТ 2246-70;
3. Испаритель О-образный изготавливается из нержавеющей стали;
4. Капиллярная трубка и фильтр-осушитель выполняются из меди. На капиллярные трубки существует ГОСТ 2624-77 «Трубки капиллярные медные и латунные»;
5. Уплотнители для дверей поливинилхлоридные ТУ 6-55-12-88;
6. Герметичность шкафа холодильника обеспечивается пастой ПВ-3 на основе хлорвиниловой смолы. Поверхность шкафа фосфарируют, затем грунтуют и дважды покрывают эмалью МЛ-12-01;
7. Эмаль М4-123 черная ТУ6-19-979-84 и Лак МЛ-133 для холодильника.
