(495) 984-74-92
(495) 226-51-87
info@xiron.ru
Главная
Техническая информация
Ремонт, настройка холодильного оборудования
Воздействие давления на массовый расход и холодопроизводительность


Воздействие давления на массовый расход и холодопроизводительность

На данный момент многие начинают использовать ротационные компрессоры вместо поршневых, поскольку последние обладают целым рядом преимуществ. Для простоты изложения мы рассмотрим поршневые компрессоры, поскольку они помогут понять основные явления, независимо от типа применяемого компрессора.

На рис.9.1 изображено три хода поршня холодильного компрессора, работающего на всасывание.

Воздействие давления на массовый расход и холодопроизводительность

Положение 1. Поршень расположен в верхней (мертвой) точке А. При своей работе поршень не должен ударятся в клапанную плиту, поэтому в верхней части цилиндра есть пространство, обеспечивающее ему механическую безопасность (мертвый объем). В данном случае рассматриваемый объем содержит пары хладагента под давлением 15 бар. Нижнее давление равняется 4 барам – всасывающий клапан закрыт.

Положение 2. Во время того, как поршень опускается, сжатые пары в мертвом объеме начинают расширяться и давление снижается. Всасывающий клапан остается закрытым пока давление в цилиндре не станет меньше 4 бар. Допустим, это произойдет в точке В, тогда участок А-В служит для расширения паров. В данный период газ не может попасть в цилиндр.

Положение 3. Поршень находится в нижней мертвой точке С. Цилиндр оказывается целиком заполнен парами хладагента, давление которых составляет 4 бара, в компрессор перешло то количество газа, которое находилось на участке В-С.

Из этого делается вывод, что поскольку в цилиндре находится мертвый объем, то ход поршня между точками А-В можно назвать бесполезным, поскольку компрессор начинает работать на всасывание только на участке В-С.

На рис.9.2 изображен ход поршня при сжатии.

Воздействие давления на массовый расход и холодопроизводительность

Положение 4. В то время, когда поршень находится в нижней мертвой точке С, в компрессор поступает то количество газа, которое содержится на участке В-С.

Положение 5. Когда поршень начинает подниматься, давление в цилиндре возрастает, пока его рост не приведет к открыванию нагнетательного клапана и освобождению газов в коллектор ВД.

Положение 6. Поршень вновь оказывается в верхней мертвой точке. Вредное пространство в цилиндре имеет столько же паров (давление 15 бар), что и в положении 1 на рис 9.1.

Что в итоге мы получаем? Когда поршень опускается, компрессор всасывает такое количество паров, которое содержится на отрезке В-С (давление 4 бара). Когда поршень поднимается, компрессор нагнетает столько газа, сколько поступило в цилиндр. Поэтому при нагнетании он вытесняет те пары, которые вошли в него при всасывании.

Что произойдет, если давление всасывания снизится?

Например давление всасывания снизилось с 4 до 2 бар, при этом клапан станет открываться, если давление всасывания в цилиндре менее 2 бар. Поршню необходимо опустится ниже, чтобы газ во вредном пространстве (давление 15 бар) расширился до 2 бар. Бесполезный ход А-В будет значительнее и в компрессор поступит меньше газа.

При уменьшении давлении всасывания, уменьшается и масса газа, подающаяся в компрессор при всасывании.

Что произойдет при увеличении давления нагнетания?

При увеличении давления нагнетания, скажем с 15 до 20 бар, газ находящийся во вредном пространстве будет сжат до 20 бар (если поршень находится в верхней точке). Для того чтобы давление в цилиндре стало менее 4 бар и открылся клапан всасывания, поршень должен опуститься ниже. Получается, что бесполезный ход А-В увеличится, и масса газа подаваемая в цилиндр уменьшится.

Вывод: при увеличении давления нагнетания снижается масса газа, направленная в компрессор при всасывании.

Воздействие давления на массовый расход

В рассмотренном нами материале мы наблюдали следующую закономерность: массовый расход хладагента в контуре зависит от величины давления всасывания и нагнетания, а выход массы газа через вентиль нагнетания такой же, как и на входе в вентиль всасывания.

Получается, что массовый расход хладагента одинаков в любой точке контура, меняется только его фазовое состояние (пар или жидкость). Если давление нагнетания увеличивается, то массовый расход снижается, следовательно, при снижении давлении всасывания, снижается и массовый расход.

Воздействие на холодопроизводительность

Если взять усредненную работу небольшого кондиционера, то его массовый расход R22 равен величине 1 кг/ч, что говорит о поглощающей работе испарителя 50 Вт (0,05кВт) тепла. Соответственно, при расходе 100 кг/ч холодопроизводительность будет равной 100х0,05=5 кВт, а при расходе 80 кг/ч – 4 кВт соответственно. Получается, что холодопроизводительность прямо пропорциональна массовому расходу. То есть, при снижении массового расхода уменьшается и холодопроизводительность.

Следует помнить, что при увеличении давления нагнетания, показатели массового расхода и холодопроизводительности становятся ниже.

Данные изменения холодопроизводительности следует всегда учитывать, поскольку согласно расчетам, при снижении температуры кипения на 1К ее потери составляют 3-5%, а при увеличении на 1 К теряется порядка 1% холодопроизводительности.


Воздействие высокого давления на силу тока, потребляемую электромотором компрессора

Холодильный компрессор служит для всасывания паров, образованных в испарителе в процессе их нагнетания в конденсатор. Для сжатия паров электромотору необходимо привести в действие поршни компрессора и заставить их совершать возвратно-поступательные движения внутри цилиндров (рис.10.1). При этом ему необходимо передать энергию поршням. Данная величина зависит от сил, препятствующих их подъему во время сжатия газа в цилиндрах. На перемещение поршней воздействуют силы как механических напряжений, так и давление нагнетания. Так, если величина давления нагнетания равняется 10 барам, на верхнюю часть поршня действует сила F1 равная давлению в 10 бар. Чтобы поршню преодолеть эту силу F1, ему следует передать энергию Е1 для обеспечения его подъема (10 бар). Для этого ему необходимо потребить ток из сети I1.

Воздействие высокого давления на силу тока, потребляемую электромотором компрессора

При дальнейшем увеличении силы нагнетания, например до 18 бар, на верхнюю часть поршня будет действовать сила F2 равная 18 барам. Этот показать, бесспорно, будет больше предыдущего:

F2> F1

В этом случае для сжатия паров двигателю необходимо будет передать компрессору больше энергии Е2:

Е2>Е1

Для этого двигателю необходимо получить из сети больший ток:

I2> I1

Вывод: при увеличении давления нагнетания, возрастает сила тока, которую потребляет электромотор компрессора из сети.

Аномальное падение давления

Для упрощенного подбора компрессора и испарителя холодильной установки необходимо выполнить следующие расчеты. Вначале рассматривают тепловой баланс для определения холодопроизводительности испарителя. Допустим, в нашем случае 10 кВт. С помощью предоставленной производителем технической документации производим подбор испарителя, который сможет в наших условиях эксплуатации поглотить 10 кВт.

Далее используем термодинамические таблицы для испарителей и определяем массовый расход хладагента, который должен будет во время циркуляции поглотить 10 кВт. Если взять кондиционер, работающий на R22, то это составит порядка 200 кг/ч. Далее определяют объем паров, которые образуются в испарителе при выкипании 200 кг/ч на R22. Допустим, в нашем случае это будет 8 м3/ч.

На следующем этапе производим подбор непосредственно компрессора, который может перекачать 8 м3/ч паров хладагента при определенных значениях давления и конденсации (предположим 4,2 бар и 16 бар соответственно).

Если установка начнет работать, то 8 м3/ч паров R22 будут полностью перекачаны компрессором, и давление на выходе из испарителя составит 4,2 бар.

Если испаритель выработает паров меньше 8 м3/ч, то компрессор сможет перекачать паров больше, чем испаритель сможет произвести, и при этом давление кипения снизится. Для лучшего понимания вышесказанного достаточно представит огромный компрессор, который подключен к обычному домашнему холодильнику и, соответственно, величину давления кипения, которая будет реализована в этом случае.

Аномальное падение давления

Вывод: аномальное падение давления кипения свидетельствует о том, что компрессор всасывает больше паров, чем может произвести испаритель.

 

"Добавить комментарий"

<< Основные виды неисправностей   Недостаточная производительность ТРВ >>

 

Menu