Енергохолодильні системи вагонів та їх технічне обслуговування (стр. 5 из 6)

· кількість холодоагенту, що циркулює в системі, кг/год

, (5.3)

де Q0 – холодопродуктивність однієї холодильної машини;

· питомий об¢єм холодоагенту на вході в компресор v_ха.1, м³/годвизначаємо по діаграмі (ізохора, яка проходить через точку 1). v_ха.1 = 0,083 м³/год.

· об¢єм холодоагенту, що всмоктується в компресор в одиницю часу, м³/год

V_ха=М_ха* v_ха1 (5.4)

V_ха=419,14*0,083=34,8 м³/год

· питома робота стиску в компресорі, кдж/кг

l_к=i₁-i₂ (5.5)

l_к=553-580= - 27 кДж/кг

· холодильний коефіцієнт

(5.6)

· корисна потужність приводу компресора, кВт

(5.6)

· питоме теплове навантаження на конденсатор та переохолоджувач

q_к= i₂-i₃ (кдж/кг) (5.7)

q_к= 580-432=148 кдж/кг

7. Вибір компресора та визначення енергетичних коефіцієнтів

В попередньому розділі було знайдено фактичну величину об¢єму холодоагенту, що всмоктується в компресор в одиницю часу - V_ха. Теоретичний об¢єм повинен бути більшим, (щоб врахувати втрати під час роботи під час роботи компресора). Для цього запроваджують ряд робочих коефіцієнтів, що відображають факти, невраховані для теоретичного циклу компресора.

Об'ємний коефіцієнт l_с, що є основним з усіх коефіцієнтів, являє собою відношення об'єму засмоктуваної пари до об'єму, що описується поршнем у циліндрі.

Значення об¢ємного коефіцієнта низькі і залежать від умов роботи компресора. Основним фактором, що визначає значення коефіцієнта, є величина шкідливого простору, який складає 2¸5% обсягу циліндра компресора.

Найчастіше об¢ємний коефіцієнт обчислюють за формулою

l_с=1-C´[

-1], (7.1)

де С - відносна величина шкідливого простору (залежно від величини та типу компресора вона складатиме С=0,02¸0,05). Значення показника політропи m для хладонових 1,0 компресорів . P_k, P₀ – тиск конденсації та кипіння холодоагенту.

l_с=1-0,04* [

-1]=0,84

Коефіцієнт дроселювання l_др враховує об¢ємні втрати, що викликані опором у всмоктувальному та нагнітальному клапанах.

Для температури кипіння до -30°С приймають l_др=0,93¸0,97.

Коефіцієнт підігріву характеризує вплив теплообміну пари зі стінками циліндра, поршнем і клапанами. Із збільшенням міри стиску теплообмін зростає, а з підвищенням швидкості обертання вала зменшується, що сприяє підвищенню коефіцієнта підігріву l_п. Останній можна приблизно визначити за формулою

(7.2)

де Т₀ і Т_к - відповідно температура кипіння та конденсації в ⁰К.

Коефіцієнт щільності враховує пропуск холодоагенту через нещільності у поршневих кільцях і клапанах. Його приймають рівним 0,96¸0,98.

Сумарний коефіцієнт подачі компресора дає загальну оцінку втрат дійсного компресора та являє собою твір:

l=l_с´l_др´l_п´l_щіл (7.3)

l=0,84*0,95*0,84*0,97=0,65

Холодопродуктивність та необхідна потужність компресора залежать від температур кипіння, конденсації і переохолодження. Тому порівняння машин за холодопродуктивністю проводять на певних температурних умовах (так званих стандартних умовах). Для хладону-12 вони такі:

· температура кипіння -15°С;

· температура всмоктування пари +15°С;

· температура конденсації +30°С;

· температура переохолодження +25°С.

Для вибору компресора необхідно робочу холодопродуктивність брутто при заданих температурних умовах перерахувати на стандартну холодопродуктивність за формулою

, (7.4)

де Q_0ст, Q_0роб – холодопродуктивність відповідно при стандартних і робочих умовах, кДж/год;

- питома холодопродуктивність 1 м³ холодоагенту у стандартних умовах, кДж/кг;

, (7.5)

де i1, i4 –ентальпія у точках 1 та 4 для стандартного циклу;

- питомий об’єм холодоагенту на вході у компресор при стандартних умовах, м³/кг;

;

- питома холодопродуктивність 1 м³ холодоагенту у робочих умовах;

, (7.6)

де q0 – питома холодопродуктивність 1 кг пари холодильного агенту, кДж/год;

- питомий об’єм холодоагенту на вході у компресор при робочих умовах, м³/кг;

- коефіцієнт подачі компресора при стандартних умовах;

- коефіцієнт подачі компресора при робочих умовах.

lст=l_с´l_др´l_п´l_щіл (7.7)

l_с=1-0,02* [

-1]=0,94

l_др=0,94, l_щіл =0,96. Отримуємо: l=0,94*0,94*0,84*0,96=0,713

Знаходимо стандартну холодопродуктивність:

За отриманним значенням холодопродуктивності обираємо компресор [5] поршневий 2ФВ-6.5 марки АКВ2ФВ-5В (ИФ-56), який має такі параметри: Qст=3000 ккал/год=12560,4 кДж/год; два циліндри, хід поршня 50 мм, діаметр циліндра 67,5 мм, кількість оборотів 650 об/хв,об’єм описуємий поршнем13,8 м³/год, потребляє потужність 1,08 кВт, габаритні розміри L=920 мм, В=560 мм, H=600 мм, хладоагент – Ф-12 10 кг, масло ХФ-12 3 кг, повітряний конденсатор 14 м².

Дійсна потужність, що споживається компресором, буде більшою, ніж теоретична. Для її обчислення запроваджують поняття індикаторного коефіцієнта корисної дії h_i (к.к.д.). Він враховує втрати у роботі стиску 1 кг холодильного агенту в дійсному компресорі у порівнянні з теоретичним. Індикаторний к.к.д. можна визначити за такою формулою:

h_i=l_п+b´t₀ (7.8)

де b - емпіричний коефіцієнт, який дорівнює для хладонових вертикальних компресорів 0,0025.

h_i=0,84+0,0025*(-10,5)=0,81

В цьому разі індикаторна потужність компресора визначається як

(7.9)

Повну потужність, витрачену на валу компресора, називають ефективною та визначають з урахуванням механічних втрат, затрачених на подолання тертя у частинах компресора, що рухаються:

N_э=N_i+N_f, (7.10)

де N_f - потужність, необхідна на подолання опору тертя.

Втрати на тертя у компресорі залежать від якості мастила, правильності монтажу та експлуатації, навантаження на компресор, якості обробки деталей, що можуть тертися. Їх можна обчислити за наступною формулою

N_f=V_h´P_тр ,(7.11)

де P_тр - питомий тиск тертя; для хладонових прямоточних компресорів він знаходиться в межах 39¸59 кН/м².

V_h – об’єм, що описується поршнями компресора, м³/с (13,8 м³/год=0,00383м³/с).

N_f=0,00383*48=0,184 кВт

Тоді N_э=3,87+0,184=4,06 кВт

втрати на тертя у рухомих частинах компресора враховує механічний к.к.д. Він виражає відношення індикаторної потужності до ефективної, тобто до потужності, що витрачається на валу компресора

(7.12)

Якщо компресор з¢єднується з двигуном шляхом передачі, то потужність на валу двигуна N_дв буде більше ефективної потужності на величину втрат у передачі та у підшипниках електродвигуна:

, (7.13)

де h_п=h_пер´h_едв. Загальний к.к.д. передачі дорівнює 0,96¸0,99.

8. розрахунок трубопроводів

Трубопроводи для холодильних установок підбирають по внутрішньому діаметру, який визначається за формулою

(8.1)

де М_ха - кількість холодоагенту, що прямує по трубопроводу, кг/год;

n - питомий обсяг холодоагенту, м³/г;

v - швидкість руху циркулюючого холодильного агенту, її приймають для хладону:

Напірний трубопровід: