Конструкции холодильного оборудования

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Общие сведения о поршневых компрессоров конструкция

2. Преимущества и недостатки особенности конструкции

3. Классификация режимов работы по производительности

4. Детали поршневых компрессоров

5. Компрессор поршневой ФВ-6

6. Компрессор поршневой АВ-22

7. Компрессор поршневой П-40

8. Компрессор вертикальный герметичный

9. Компрессор поршневой «Битцер»

10. Общие сведения о винтовых компрессоров

11. Компрессор винтовой ВХ-300

12. Компрессор винтовой «Битцер»

13. Компрессор центробежный

14. Спиральные компрессоры

15. Компрессоры с катящимся ротором

16. Ротационные компрессоры

17. Конденсаторы водяного охлаждения

18. Горизонтальные кожухотрубные конденсаторы

19. Вертикальные кожухотрубные конденсаторы

20. Испарительные конденсаторы

21. Воздушные конденсаторы

22. Кожухотрубные испарители затопленного типа

23. Панельный испаритель

24. Воздухоохладители



1. Общие сведения о поршневых компрессоров конструкция

Поршневые компрессоры являются наиболее распространенным типом холодильных компрессоров. Их применяют в холодильных машинах производительностью от нескольких десятков ватт до сотен киловатт, а в области малых холодопроизводительностей (до 2-3 кВт) -- это практически единственный используемый тип компрессоров. Так же небольшие автономные кондиционеры холодильные машины для прилавков и мелких предприятий торговли.

поршневой компрессор конденсатор кожухотрубный

2. Преимущества и недостатки особенности конструкции

Основное преимущество поршневых холодильных компрессоров перед винтовыми состоит в более высокой энергетической эффективности. В условиях высокой стоимости электрической энергии это преимущество оказывает в ряде случаев решающее влияние на выбор именно поршневого компрессора, несмотря на то, что по надежности и сроку службы он уступает винтовому.

-малый подогрев рабочего вещества при всасывании, вследствие того, что всасывающая и нагнетательная полости находятся на значительном расстоянии и часто бывают разделены рубашкой водяного охлаждения;

-для расположения всасывающего и нагнетательного клапанов можно использовать значительную площадь, близкую к площади поршня, что позволяет увеличить число пластин и снизить гидравлические потери в клапанах;

-облегчено создание ложной крышки цилиндра, в которой располагается нагнетательный клапан, прижимаемый к торцу гильзы буферной пружиной, что позволяет избежать аварии при возникновении гидравлического удара.

Недостатки прямоточного компрессора

-большой массой поршневой группы, в составе которой не только увеличенных размеров поршень специальной конструкции, но и массивный всасывающий клапан, что приводит к появлению значительных сил инерции и ограничивает частоту вращения коленчатого вала;

-повышенной мощностью трения из-за значительной длины поршня;

-недоступностью всасывающего клапана, установленного на поршне, для управления при регулировании производительности;

-наличием отверстий в стенке гильзы цилиндра, снижающих ее прочность;

-расположением поршневого пальца выше маслосъемных колец, что ухудшает условия его смазывания и увеличивает унос масла из компрессора.

Регулирование производительности

Поршневые холодильные компрессоры необходимо регулировать, чтобы обеспечить их работу на нерасчетных режимах и, в частности, на неполных нагрузках при неизменных температурах источников. Различают плавное и ступенчатое регулирование. С точки зрения удобства эксплуатации холодильных машин плавное регулирование предпочтительнее, однако, ступенчатое регулирование в некоторых случаях проще реализовать на практике. Его целесообразно сочетать с наиболее простыми методами плавного регулирования.

Плавное регулирование осуществляют следующими способами. Изменение частоты вращения вала компрессора возможно при наличии приводного двигателя, позволяющего это делать. Это могут быть двигатели внутреннего сгорания, электродвигатели постоянного тока, работающие от выпрямителя электродвигатели переменного тока, работающие от частотных преобразователей, позволяющих изменять частоту тока в широких пределах. Холодопроизводительность при этом способе регулирования изменяется примерно пропорционально изменению частоты вращения, а энергетические коэффициенты собственно компрессора практически не меняются. Однако общую оценку энергетической эффективности этого метода надо проводить с учетом изменения КПД двигателей и, кроме того, дополнительных потерь во всех элементах привода, включая преобразователи и выпрямители переменного тока. Ввиду сложности, повышенной стоимости, а в некоторых случаях и из-за значительных дополнительных потерь в системе привода этот метод не получил пока достаточно широкого распространения и применяется чаще всего в лабораторных условиях.

3. Классификация режимов работы по производительности

По холодопроизводительности различают:

-крупные компрессоры с холодопроизводительностью при стандартных условиях (t0=-15 °С, tk= 30 °С) Q0 > 120 кВт,

-средние компрессоры (t0=-15 °С, tk= 30 °С) Q0=120-12 кВт

-малые компрессоры с Q0 < 12 кВт.

4. Детали поршневых компрессоров

Рис. . Шатуны и поршни компрессора:

а - с нижней разъемной головкой; 6 - с неразъемными головками.



Рис. . Картеры компрессоров:

а -- картер компрессора ФВ6: 1 -- привалочный фланец; 2 -- крышка картера; 3 -- гнезда иод коренные подшипники; 4 -- нижняя поверхность-5 --крышка сальника: б -- блок-картер V-образно-го четырехцилиндрового компрессора АУ200: 1 -- отверстие под смотровое стекло; 2 -- гнездо под коренные подшипники; 3 -- отверстие под всасывающий вентиль; 4 -- гнездо для масляного насоса; 5 -- отверстие для слива масла из блок-картера.

Рис. Цилиндры:

а -- непрямоточного компрессора ФВ6; б -- прямоточного блок-картерного компрессора (в сборке): 1 -- блок-картер; 2 --гильза цилиндра; 3 -- уплотнитель-ные резиновые кольца: 4-- клапанная крышка; 5-- планка для фиксирования гильз; 6 -- буферная пружина; 7--наружная крышка цилиндров; 8 -- охлаждающая водяная рубашка.

Рис. Поршень горизонтального крейц-копфного компрессора:

1 -- поршень; 2 --гайка; 3 -- поршневое кольцо; 4 -- шток; 5 -- штифт; 6 -- баббитовый поясок на опорной поверхности поршня.



Рис. Сальник пружинный двусторонний с кольцами трения графит -- сталь для средних компрессоров.

Рис. Сальник пружинный двусторонний с сепаратором для крупных компрессоров:

1 -- неподвижные кольца с графитными уплотнительными вставками; 2 --подвижные уплотнительные кольца; 3 --наружная крышка; 4 -- промежуточная крышка; 5 -- пружины сальника; 6 -- сепаратор пружин; 7 -- спускная пробка; 8 -- уплотнительные резиновые кольца; 9 -- войлочная манжета; 10 -- крышка манжеты; 11 -- контрольная трубка утечки масла из сальника

Рис. Многокамерный сальник для уплотнения штока. компрессора типа АО:

1 -- прокладка; 2 -- корпус камеры; 3 -- шпилька; 4 -- кольцо резиновое; 5 -- корпус сальника; 6 -- стопорная шайба; 7-- гайка; 8 -- дистанционное кольцо; 9 -- браслетная пружина; 10 -- алюминиевые кольца предсальника; 11 -- корпус предсальника; 12 -- алюминиевые замыкающие кольца; 13-- штифт; 14 -- уплотняющие кольца (алюминиевые); 15, 17, 18 -- неразрезные стальные кольца; 16 -- неразрезные кольца из фторопласта.



Рис. Клапаны фреоновых компрессоров: а -- клапанная крышка; 6 -- пятачковый нагнетательный клапав.

Рис. Клапаны непрямоточных компрессоров средней производительности:

1 -- проходные каналы; 2 -- седло всасывающего клапана; 3 -- кольцевая пластина всасывающего клапана; 4-- пружина; 5 -- кольцо-упор; 6 -- электромагнитная катушка; 7 -- корпус клапана; 8 -- нагнетательные пятачковые клапаны.

Рис. . Клапаны полосовые беспружинные:

а -- всасывающие; б -- нагнетательные; 1 -- седло; 2 -- розетка; 3 -- пласти-ны полосового клапана; 4-- винт крепления; 5 -- контрящий колпачок.

Рис. Схема смазки фреонового герметичного компрессора ФГ 0, 7.



5. Компрессор поршневой ФВ-6

Принцип действия:

Холодильный агент через всасывающий патрубок поступает к всасывающему клапану, расположенному на клапанной доске. Поршень осуществляет перемещение с крайней верхней точки. Происходит заполнение объёма. При движении поршня с крайней нижней точки давление в полости сжатия становится выше давления в полости всасывания и тогда всасывающий клапан закрывается. Происходит сжатие рабочего вещества до тех пор, пока давление не превысит силу прижатия пружины нагнетательного клапана, который также находится на клапанной доске. Затем холодильный агент поступает в нагнетательный патрубок. Смазывание осуществляется разбрызгиванием за счёт противовесов.

Технические характеристики

Рабочее вещество - фреон 12

Расположение цилиндров - вертикальное

Количество цилиндров - 2

Тип поршня - не прямоточный

Наличие крейцкопфа - без крейцкопфный

Клапаны компрессора - лепестковые всасывающие и нагнетательные

Система смазки - за счёт противовеса, масляный туман

Холодопроизводительность компрессора - 6 ккал/ч 25 кВт/ч

Частота вала - от 12 до 24 с^-1

Наличие сальника - отсутствует

Состав холодильной машины - компрессор

Привод компрессора - шкив - электродвигатель

Режим работы компрессора - нормальный режим работы.

Шатунно-поршневая группа, всасывающие и нагнетательные клапана, система смазки, корпус блок-картер, крышка, пара подшипников радиально упорных.

Область применения

Торговые прилавки, витрины для охлаждения скоропортящихся продуктов общественного питания, а так же места общественно питания - столовые предприятий.

6. Компрессор поршневой АВ-22

Принцип действия:

Холодильный агент через всасывающий патрубок поступает к всасывающему клапану, расположенному на клапанной доске. Поршень осуществляет перемещение с крайней верхней точки. Происходит заполнение объёма. При движении поршня с крайней нижней точки давление в полости сжатия становится выше давления в полости всасывания и тогда всасывающий клапан закрывается. Происходит сжатие рабочего вещества до тех пор, пока давление не превысит силу прижатия пружины нагнетательного клапана, который также находится на клапанной доске. Затем холодильный агент поступает в нагнетательный патрубок. Смазывание осуществляется разбрызгиванием за счёт противовесов.

Технические характеристики

Рабочее вещество - аммиак

Расположение цилиндров - вертикальное

Количество цилиндров - 2

Тип поршня - прямоточный

Наличие крейцкопфа - без крейцкопфный

Клапаны компрессора - пластинчатые всасывающие и нагнетательные

Система смазки - за счёт привода масляного насоса через паразитную шестерню

Холодопроизводительность компрессора - 22 ккал/ч 90 кВт/ч

Частота вала - от 20 до 45 с^-1

Наличие сальника -Сальник пружинный двусторонний с кольцами трения графит

Состав холодильной машины - компрессор, испаритель конденсатор кожухотрубный, отделитель жидкости

Привод компрессора - муфта - электродвигатель

Режим работы компрессора - нормальный режим работы.

Шатунно-поршневая группа, всасывающие и нагнетательные клапана, система смазки, корпус блок-картер, крышка, пара подшипников радиально упорных, сальник.

Область применения

Их применяют в холодильных машинах производительностью от нескольких десятков ватт до сотен киловатт. Охлаждение молочной продукции с помощью промежуточного хладоносителя.

7. Компрессор поршневой П-40

Принцип действия:

Холодильный агент через всасывающий коллектор от отделителя жидкости поступает к всасывающему клапану,. Поршень осуществляет перемещение с крайней верхней точки. Происходит заполнение объёма. При движении поршня с крайней нижней точки давление в полости сжатия становится выше давления в полости всасывания и тогда всасывающий клапан закрывается.. Затем холодильный агент поступает в нагнетательный коллектор. Смазывание осуществляется разбрызгиванием за счёт противовесов и масляного насоса. Имеется рубашка в блок-карторе для сбива перегрева сжатого пара.

Технические характеристики

Рабочее вещество - аммиак

Расположение цилиндров - У-образный

Количество цилиндров - 4

Тип поршня - не прямоточный

Наличие крейцкопфа - без крейцкопфный

Клапаны компрессора - Клапаны полосовые беспружинные:е всасывающие и нагнетательные

Система смазки - за счёт привода масляного насоса через паразитную шестерню

Холодопроизводительность компрессора - 40 ккал/ч 160 кВт/ч

Частота вала - от 20 до 45 с^-1

Наличие сальника -Сальник пружинный двусторонний с сепаратором

Состав холодильной машины -низкой ступени

Привод компрессора - муфта - электродвигатель

Режим работы компрессора - нормальный режим работы.

Шатунно-поршневая группа, всасывающие и нагнетательные клапана, система смазки, корпус блок-картер, крышка, пара подшипников радиально упорных, сальник.

Область применения

Применяют в холодильных машинах производительностью от нескольких десятков ватт до сотен киловатт. Охлаждение мясной продукции до -40 t0., а так же рыбной продукции на судах дальнего следования.

8. Компрессор вертикальный герметичный

Принцип действия:

Холодильный агент через всасывающий коллектор поступает в полость сжатия,. Поршень осуществляет перемещение с крайней верхней точки. Происходит заполнение объёма. При движении поршня с крайней нижней точки давление в полости сжатия становится выше давления в полости всасывания и тогда всасывающий клапан закрывается.. Затем холодильный агент поступает в нагнетательный коллектор. Смазывание осуществляется за счёт растворимости рабочего вещества в масле..

Технические характеристики

Рабочее вещество - фреон 12

Расположение цилиндров - веритально

Количество цилиндров - 2

Тип поршня - не прямоточный

Наличие крейцкопфа - без крейцкопфный

Клапаны компрессора - клапанная доска

Система смазки - за счёт растворимости рабочего вещества в масле..

Холодопроизводительность компрессора - 6 ккал/ч 23 кВт/ч

Частота вала - от 11 до 15 с^-1

Наличие сальника -герметичный компрессор сальник отсутствует

Состав холодильной машины -компрессор

Привод компрессора - встроенный электродвигатель в корпус компрессора

Режим работы компрессора - нормальный режим работы.

Область применения

Торговые прилавки, витрины для охлаждения скоропортящихся продуктов общественного питания, а так же места общественно питания - столовые предприятий, бутовые холодильники и кондиционеры. Малой производительности.

9. Компрессор поршневой «Битцер»

Принцип действия:

Холодильный агент через электродвигатель встроенный в компрессор поступает к всасывающему клапану, расположенному на клапанной доске. Поршень осуществляет перемещение с крайней верхней точки. Происходит заполнение объёма. При движении поршня с крайней нижней точки давление в полости сжатия становится выше давления в полости всасывания и тогда всасывающий клапан закрывается. Происходит сжатие рабочего вещества до тех пор, пока давление не превысит силу прижатия пружины нагнетательного клапана, который также находится на клапанной доске. Затем холодильный агент поступает в нагнетательный патрубок.

Технические характеристики

Рабочее вещество - фреон 134а

Расположение цилиндров - У образное

Количество цилиндров - 4

Тип поршня - не прямоточный

Наличие крейцкопфа - без крейцкопфный

Клапаны компрессора - пластинчатые всасывающие и нагнетательные

Система смазки - за счёт привода масляного насоса через паразитную шестерню

Холодопроизводительность компрессора - 22 ккал/ч 90 кВт/ч

Частота вала - от 20 до 45 с^-1

Наличие сальника -Сальник пружинный двусторонний с кольцами трения графит

Состав холодильной машины - компрессор

Привод компрессора - встроенный электродвигатель в корпус компрессора

Режим работы компрессора - нормальный режим работы.

Шатунно-поршневая группа, всасывающие и нагнетательные клапана, система смазки, корпус блок-картер, крышка, пара подшипников радиально упорных, сальник.

Область применения

Их применяют в холодильных машинах производительностью от нескольких десятков ватт до сотен киловатт. Торговые прилавки, витрины для охлаждения скоропортящихся продуктов общественного питания, а так же места общественно питания - столовые предприятий, бутовые холодильники и кондиционеры. Малой производительности.



10. Общие сведения о винтовых компрессоров

Винтовые компрессоры современной конструкции появились в Швеции. Инженер А. Лисхольм в 1935 г. получил патент на винтовой компрессор.

В нашей стране началом создания винтовых компрессоров можно считать 1949 г., когда были разработаны методики расчета этих компрессоров и инструмента для изготовления винтов. Большой вклад в создание первых отечественных винтовых компрессоров внес профессор И. А. Сакун.

Первый холодильный винтовой компрессор был разработан и исследован на кафедре холодильных машин СПбГУНиПТ (тогда ЛТИХП) под руководством профессора Н. Н. Кошкина в 1967-1968 гг.

Существуют два типа винтовых компрессоров в зависимости от наличия масла в рабочей полости компрессора: винтовые компрессоры сухого сжатия (ВКС), в рабочей полости которых масло отсутствует, и винтовые компрессоры маслозаполненные (ВКМ), в рабочую полость которых подается масло.

По числу роторов (винтов) винтовые компрессоры могут быть одно-, двух- и многороторными. Последние практически не используются. Некоторое применение в холодильной технике нашли однороторные компрессоры, однако в нашей стране они не изготавливаются. Наиболее распространенными являются двухроторные винтовые компрессоры.

Холодильные винтовые компрессоры в нашей стране серийно начали выпускать на Казанском компрессорном заводе в начале 1970-х гг.

В настоящее время винтовые компрессоры широко применяют в холодильной технике благодаря их надежности и долговечности, хорошим массогабаритным показателям и высоким энергетическим характеристикам. Диапазон их применения достаточно широк -- от 40-50 кВт до 4000 кВт. Они могут работать в любых режимах паровых холодильных машин. Ограничений по характеристикам рабочих веществ также нет.

Принцип действия винтового компрессора.

Компрессор состоит из корпуса, имеющего вертикальный разъем, передней крышки с камерой всасывания и задней крышки. В расточках корпуса находятся ведущий и ведомый винты, которые вращаются в опорных подшипниках, осевые силы воспринимаются упорными подшипниками, часть осевой силы снимают разгрузочные поршни (думмисы). В нижней части корпуса помещен золотник, предназначенный для регулирования производительности компрессора. От проворачивания вокруг своей оси его предохраняет шпонка. Золотник обеспечивает регулирование производительности компрессора до 10% от полной. Он также обеспечивает пуск компрессора при минимальной нагрузке, чтобы избежать большого пускового тока при включении электродвигателя.

Особенность конструкции ВКС состоит в наличии шестерен связи, синхронизирующих движение ведущего и ведомого винтов и не допускающих их взаимного касания. Это, в свою очередь, предопределяет необходимость соблюдения малых боковых зазоров между зубьями шестерен связи.

Кроме того, в ВКС имеются промежуточные уплотнения, которые препятствуют попаданию масла в рабочую полость.

Если смотреть в компрессор с боку, то патрубки всасывания и нагнетания располагаются на корпусе примерно по диагонали. У холодильных ВКМ патрубок всасывания находится сверху, патрубок нагнетания -- по диагонали -- снизу. Следовательно, также на разных торцах винтов располагаются камеры и окна всасывания и нагнетания, через которые газ поступает на винты и затем вытесняется зубьями в камеру нагнетания.

Следует также подчеркнуть, что ни одна полость (впадина) винтов не должна соединяться одновременно с окном всасывания и окном нагнетания, не будучи перекрытой (перегороженной) зубом парного винта. А это возможно при замкнутой линии зацепления профилей.

При вращении винтов у торца всасывания образуется разрежение, благодаря которому газ из камеры всасывания через окно всасывания поступает во впадины винтов. В начальный момент заполнения полостей они не успели еще полностью освободиться от зубьев парных винтов. Зуб ведомого винта первым вступает во впадину ведущего. Затем зуб ведущего винта входит во впадину ведомого и их впадины объединяются, образуя одну общую парную полость. Если и с торца нагнетания эти впадины полностью успели освободиться от зубьев, то в парной полости начнется сжатие, так как по мере вращения винтов ее объем уменьшается. По достижении заданного давления в парной полости -- давления внутреннего сжатия -- парная полость подойдет к окну нагнетания и через него газ будет вытолкнут в камеру нагнетания. Может случиться, что давление внутреннего сжатия не совпадет с давлением в камере нагнетания. Произойдет смешение газа парной полости и камеры, сопровождающееся необратимыми потерями.

От размеров зазоров и сопротивления течению газа в них зависят объемные и энергетические потери, оцениваемые, как и у поршневых компрессоров, коэффициентом подачи и КПД.

Таким образом, если мысленно провести плоскость, в которой лежат оси вращения ведущего и ведомого винтов, то по одну сторону плоскости расположится в основном область всасывания, по другую -- область сжатия, т. е. область повышенного давления. Между этими областями и происходят протечки газа.

Рабочий цикл винтового компрессора совершается за короткое время. Так, если принять обычно невысокую для него частоту вращения ведущего винта 50 с-1, имеющего четыре зуба, то за один оборот произойдет четыре цикла, и каждый из них длится 1/50 с, при частоте 200 с-1 время цикла составит 1/200 с.

Это важно иметь в виду, так как за счет повышения частоты вращения винтов можно существенно уменьшить долю протечек по отношению к расходу рабочего вещества через компрессор. Это повысит коэффициент подачи.

Но одновременно с увеличением скорости вращения винтов растут пропорционально квадрату скорости газодинамические потери в компрессоре, что уменьшает коэффициент подачи и вызывает снижение КПД. В сокращении этих потерь содержится резерв повышения технико-экономических показателей винтовых машин. В дальнейшем эти явления мы рассмотрим с количественной стороны.

Еще одна особенность винтовых машин состоит в том, что через ведущий винт с «выпуклыми» зубьями, находящимися в основном вне начальной окружности передается вся энергия сжимаемому газу. По этой причине ведущий винт, как правило, соединяется с валом двигателя.

Ведущий винт сообщает энергию ведомому через сжимаемый газ, как через упругую «подушку». Или иначе: сжимаемый газ «давит» на неуравновешенные площадки ведомого винта, вращая его в требуемом направлении. Импульс исходит от ведущего винта. Ведомый винт часть полученной энергии расходует на преодоление трения в своих подшипниках и о газ, а излишек, если он остается, может вернуть ведущему винту через шестерни связи.

Сказанное легче уяснить на примере компрессора сухого сжатия, всегда имеющего шестерни связи. Положение не меняется и в том случае, когда привод осуществляется за ведомый винт, как это иногда практикуется с целью повысить частоту вращения винтов, но и в этом случае ведомый винт передает всю энергию через пару зубчатых колес на ведущий, а картина распределения энергии через газ между винтами не меняется. «Доля» полученной ведомым винтом энергии зависит исключительно от типа профиля зубьев -- от размера и расположения неуравновешенных площадок на ведомых винтах.



11. Компрессор винтовой ВХ-300

Технические характеристики

Рабочее вещество - аммиак

Клапаны компрессора - отсутствуют

Система смазки - за счёт собственной системы смазки

Холодопроизводительность компрессора - 100 ккал/ч 300 кВт/ч

Частота вала - от 100 до 150 с^-1

Состав холодильной машины - компрессорный агрегат

Привод компрессора - муфта-электродвигатель

Режим работы компрессора - различный режим работы

Область применения

Их применяют в холодильных агрегатах промышленного назначения. Примером таких предприятий являются предприятия мясной и молочной промышленности, функционируют в схемах с циркуляцией холодильного агента а так же виноделия. Другими словами область применения различна и многообразно от пищевых предприятий до лядовых дворцов, за счёт свой простоты и надёжности конструкции.

12. Компрессор винтовой «Битцер»

Технические характеристики

Рабочее вещество - фреон 134 а/ 22

Клапаны компрессора - отсутствуют

Система смазки - за счёт свойств рабочего вещества

Холодопроизводительность компрессора - 50 ккал/ч 300 кВт/ч

Частота вала - от 30 до 50 с^-1

Состав холодильной машины - компрессорный агрегат

Привод компрессора - электродвигатель встроенный в корпус компрессора

Режим работы компрессора - различный режим работы

Может работать по циклу «Экономайзер»

Область применения

Торговые прилавки, витрины для охлаждения скоропортящихся продуктов общественного питания, а так же места общественно питания - столовые предприятий.

13. Компрессор центробежный

Ступень центробежного компрессора состоит из рабочего колеса, диффузора и неподвижных элементов, с помощью которых сжатое рабочее вещество выводится за пределы ступени. По конструкции различают промежуточную и концевую ступени. В промежуточной ступени за диффузором установлен обратнонаправляющий аппарат. С его помощью рабочее вещество подводится к колесу последующей ступени. За диффузором концевой ступени расположено выходное устройство (сборная камера или улитка), с помощью которого рабочее вещество выводится за пределы корпуса машины.

Многоступенчатые центробежные компрессоры могут состоять из одной или нескольких секций.

В компрессорах, имеющих одинаковый массовый расход через каждую ступень, секцией обычно называют ступень или группу ступеней, после которых рабочее вещество выводится за пределы корпуса машины. Отличительным признаком секции является наличие в корпусе входного и выходного устройств. В компрессорах, у которых массовый расход по мере сжатия рабочего вещества изменяется, например, в паровых холодильных машинах, секцией считают ступень или группу ступеней с одинаковым массовым расходом.

Из рабочего колеса пар, движущийся с большой скоростью, поступает в безлопаточный диффузор (БЛД) Г и затем в лопаточный диффузор (ЛД) Д. Площадь потока в обоих диффузорах по мере движения увеличивается, а его скорость уменьшается. Давление пара при этом возрастает. Такое течение называют диффузорным. На участках 2-3 и 3-4 кинетическая энергия потока преобразуется в энергию давления и энтальпия пара увеличивается. После диффузора пар проходит радиально-кольцевой поворот Е и поступает на лопатки обратно-направляющего аппарата (ОНА) Ж. В ОНА закрученный поток, вышедший из ЛД, раскручивается с помощью лопаток, которые имеют расположенные по радиусу выходные кромки, и подается на вход в колесо второй ступени. Пар на этом участке движется примерно с одинаковой скоростью, поэтому процесс на участках 4-5, 5-6 и 6-0 близок к Н = const. Все процессы в ступени сопровождаются потерями, поэтому энтропия сжимаемого вещества непрерывно возрастает.

Процессы во второй, концевой, ступени идут в основном так же, как и в первой. После ЛД пар поступает в выходное устройство -- улитку И -- и выводится за пределы корпуса компрессора через патрубок Л. При движении в улитке скорость пара изменяется незначительно.

Технические характеристики

Рабочее вещество - фреон 12 / 22/ пропан

Клапаны компрессора - отсутствуют

Система смазки - за счёт свойств рабочего вещества

Холодопроизводительность компрессора - от 20 ккал/ч до 300 кВт/ч

Частота вала - быстроходный

Состав холодильной машины - компрессор

Привод компрессора - электродвигатель

Режим работы компрессора - различный режим работы

Область применения

Газовые холодильные машины. Схемы с вымораживание диоксида углерода.



14. Спиральные компрессоры

Спиральные компрессоры относятся к одновальным машинам объемного принципа действия.

Идея такой машины известна более ста лет, но реализовать ее и довести до промышленного производства и широкого применения удалось только в 80-е гг. XX в. Причина та же, что и при разработке винтовых компрессоров -- не было достаточно точного оборудования для изготовления такой формы деталей, как спирали. В настоящее время в холодильной технике СПК используют в основном в бытовых и транспортных кондиционерах, тепловых насосах, холодильных машинах малой и средней холодопроизводительности до 50 кВт. Но расчеты показывают, что холодопроизводительность СПК можно существенно увеличить -- до 100 и более кВт по мере совершенствования их конструкции и технологии изготовления.

Спиральные компрессоры классифицируются следующим образом: маслозаполненные; с впрыском капельной жидкости (например, холодильного агента); сухого сжатия. По типу применяемых спиралей: с эвольвентными спиралями, со спиралями Архимеда, с кусочно-окружными и др. На кафедре холодильных машин и НПЭ СПбГУНиПТ были проведены исследования одного из первых холодильных СПК, которые позволили дать некоторые рекомендации по их проектированию и оценить их достоинства и недостатки.

Достоинства СПК следующие:

-высокая энергетическая эффективность;

-высокая надежность и долговечность;

-хорошая уравновешенность;

-низкий уровень давления;

-может работать с впрыскиванием капельной жидкости.

К недостаткам можно отнести необходимость очень точного расчета уравновешивания и балансировки. Если нагнетательный клапан отсутствует, возможны те же режимы работы компрессора, как и в винтовом, -- с «недожатием» или с «пережатием». Некоторые данные о СПК можно получить также в работах.

Конструкция СПК и принцип его работы.

Основные детали СПК следующие: вал с эксцентриком, оси которых должны быть строго параллельны друг другу и расположены на расстоянии эксцентриситета е. Вал вращается в двух опорных подшипниках, находящихся на одной оси. Вместе с валом вращается и эксцентрик вокруг оси вала. Расстояние между осью вала и осью эксцентрика -- эксцентриситет е -- является важнейшим конструктивным параметром компрессора: оно выдерживается с точностью до 0,005 мм, а непараллельность осей -- в пределах 1/2 от этого допуска. Эксцентрик соединяется шарнирно с подвижным элементом, состоящим из его платформы (или диска) и спирали. Поскольку собственно спираль и ее платформа составляют одно целое (даже если изготавливаются раздельно), то подвижный элемент называют короче -- подвижной спиралью (ПСП).

Другой спиральный элемент -- неподвижный (НСП). Он имеет такие же размеры, как и ПСП, но другое направление закрутки спирали. Таким образом, если обе спирали положить на стол платформами (как их изготовляют на станке), то одна из них окажется правого направления (закрутка по часовой стрелке), а другая -- левого. В сечении торцевой плоскостью, перпендикулярной к осям спиралей, они оказываются одного направления. Неподвижная спираль (ее платформа) закрепляется от проворота в корпусе или крышке компрессора.

Платформа НСП имеет сквозное отверстие А для выхода сжатого газа. Форму и размер отверстия определяют при проектировании СПК.

Если вставить спирали ПСП и НСП одна в другую, то между стенками перьев (или ребер) спиралей образуются ячейки. Некоторые из них замкнутые. Размер ячеек (их объем) при вращении ПСП изменяется.

Вставлять (условно -- соединять) спирали нужно таким образом, чтобы центры основных окружностей радиусом ro находились на расстоянии один от другого и на одной прямой -- оси. Для этого спирали должны быть развернуты на 180°. Тогда спирали, вставленные одна в другую, образуют между ребрами несколько попарно одинаковых серповидных ячеек.

Подвижная спираль не должна вращаться вокруг своей оси. Она должна совершать движение только по определенной орбите (пока только -- круговой) радиусом е вокруг оси неподвижной спирали, совпадающей с осью вала. Поворот ПСП вокруг своей оси не допускается, этому препятствует противоповоротное устройство (ППУ).

Цикл всасывания (раскрытие и закрытие внешних ячеек) совершается за один оборот вала компрессора с эксцентриком и ПСП. Затем он повторится. Цикл сжатия и выталкивания газа длится дольше, примерно от 2 до 2,5 и более оборотов в зависимости от угла закрутки спирали и размера окна нагнетания, расположенного рядом с «носиком» НПС. Таким образом, теоретическая объемная производительность ступени СПК определяется объемом двух первых ячеек всасывания и частотой вращения вала компрессора

Кольцевое пространство вокруг внешних дуг спиралей и корпуса крышки компрессора образует камеру всасывания СПК. При установившемся режиме в СПК можно обеспечить равенство давления внутреннего сжатия газа в компрессоре и давления нагнетания, т. е. оптимальный режим компрессора. В этом случае клапан на нагнетании оказался бы излишним.

Но в холодильном компрессоре при меняющихся режимах температур, а значит, и давлений клапан на окне нагнетания СПК оказывается полезным, так как исключаются режимы «пережатия», а кроме того, он выполняет важную функцию обратного клапана. И здесь, как видим, процесс выталкивания сжатого газа в СПК существенно отличается в лучшую сторону от процессов как в поршневом, так и в винтовом компрессорах.

Мертвый объем теоретически в СПК отсутствует.

Давление сжатого газа в ячейках спиралей создает усилия, действующие на платформы и ребра спиралей. Как правило, их значения относительно велики.

Осевые силы ПСП, совершающей орбитальное движение с небольшой линейной скоростью, не имеют апробированных практикой соответствующих опор. В упорном кольцевом подшипнике не решена проблема создания масляного клина при орбитальном («мелкокольцевом») движении опорной поверхности («пяты»).

Для восприятия осевых сил чаще всего применяют шариковые опоры, которые состоят из отдельных шариков, помещаемых в гнезда. При этом шарики выполняют и другие функции. Делаются попытки создания специальных осевых подшипников качения для СПК. Принципиально новым узлом для машиностроения является противоповоротное устройство -- ППУ для СПК. Это устройство препятствует повороту ПСП вокруг своей оси.

По данным экспериментальных исследований, в СПК режимы пережатия вызывают потери работы 1,1%и более от полной работы сжатия, что меньше, чем у винтовых. Объясняется это большей «растянутостью» по углу поворота ПСП (относительно большей продолжительностью) рабочих процессов в СПК. Эта же большая относительная продолжительность процессов СПК весьма положительно сказывается, как отмечалось, на процессах всасывания и нагнетания, осуществляя их по существу непрерывной и «автономно».

В свете этих новых результатов как наших теоретических, так и зарубежных экспериментальных, необходимо пересмотреть взгляд на роль клапана нагнетания в спиральных компрессорах.

Во-первых, характер процесса нагнетания, кинематика и динамика клапана нагнетания СПК существенно отличаются от кинематики и динамики клапана поршневых компрессоров.

Во-вторых, в СПК клапан нагнетания во время постоянного режима практически не закрывается, а в некоторых случаях только «дышит» -- колеблется с малой амплитудой.

В-третьих, даже если лепестковый клапан в СПК сломается (такие случаи не известны), его части не попадут в ячейки спиралей, так как этому препятствует встречный поток нагнетаемого газа.

Технические характеристики

Рабочее вещество - фреон 12 / 22/ 134 а

Клапаны компрессора - отсутствуют

Система смазки - за счёт свойств рабочего вещества и насоса

Холодопроизводительность компрессора - от 20 ккал/ч до 100 кВт/ч

Частота вала - тихоходный

Состав холодильной машины - компрессорный агрегат

Привод компрессора - электродвигатель встроенный в компрессор

Режим работы компрессора - различный режим работы

Область применения

Торговые прилавки, витрины для охлаждения скоропортящихся продуктов общественного питания, а так же места общественно питания - столовые предприятий.

15. Компрессоры с катящимся ротором

Устройство, принцип действия, области применения. Ротационный компрессор с катящимся ротором (РККР) состоит из неподвижного корпуса (цилиндра), эксцентрикового вала, насаженного на него ротора и разделительной пластины или лопасти.

При вращении эксцентрикового вала вокруг оси ротор катится по внутренней поверхности цилиндра. Между цилиндром и ротором образуется серповидная полость, изменяющаяся взависимости от угла поворота ротора. Она делится на две изолированные части лопастью, плотно прижимаемой к ротору пружинами. Одна из частей через окно сообщается с всасывающей камерой, другая через нагнетательный клапан -- с нагнетательной. В связи с необходимостью обеспечить работу холодильных РККР на режимах с большим перепадом давления Др =Рн - Рв современные малые компрессоры кроме нагнетательногочасто имеют и всасывающий клапан. Процессы всасывания и сжатия, а затем и нагнетания в РККР происходят одновременно в двух частях серповидной полости, раз деленной ротором и пластиной, за один оборот эксцентрикового вала. Достоинствами РККР по сравнению с пластинчатыми РК являются:

-меньшая работа механического трения и меньший износ лопасти;

-меньшая относительная величина протечек газа;

-возможность осуществить в одной ступени более высокую степень повышения давления. Отсюда и его более высокие КПД и коэффициент подачи.

По сравнению с поршневыми компрессорами РККР имеют лучшие массогабаритные показатели, меньший износ деталей, лучшую уравновешенность и более низкий уровень звукового давления. Компрессоры с катящимся ротором при одинаковых размерах с многопластинчатыми РК имеют примерно в два раза меньшую производительность. Производительность, потребляемая мощность и КПД.

Максимальная площадь серповидной полости РККР наступает в тот момент, когда лопасть полностью задвинута в паз корпуса компрессора, а ось эксцентрика и ось его вращения находятся на одной линии с осью лопасти. В этом положении площадь серповидной полости максимальна

На эскизе показана конструкция одного из отечественных герметичных компрессоров с катящимся ротором, выпускаемых рядом заводов. Компрессор с электродвигателем помещен в стальной кожух, состоящий из верхнего 8 и нижнего 7 полукожухов. Статор двигателя запрессован в опору статора 6, к которой снизу прикреплен компрессор. Пружина 1 упирается в дно нижнего полукожуха 7, прижимает компрессор к опоре статора (и верхнему полукожуху) с силой, в три-четыре раза превышающей массу компрессора. На верхнем полукожухе имеются всасывающий вентиль 11 и нагнетательный патрубок 10.

Компрессор состоит из верхней крышки 5, цилиндра 4, ротора 9, лопасти 2, пружины лопасти 3, эксцентрикового вала 9 и нижней крышки 4. Система смазывания РККР принудительная. Масло из нижнего полукожуха через сетчатый фильтр центробежным насосом подводится через каналы к узлам трения и в небольшом количестве в цилиндр для герметизации рабочей полости. По этой причине масла в нагнетаемом холодильном агенте герметичных РК содержится больше, чем в поршневых компрессорах.

В картере компрессора поддерживается давление всасывания. Всасываемый газ омывает статор электродвигателя, охлаждая обмотку.

Разделительная лопасть 2 прижимается к ротору пружиной 3 и давлением газа в полости размещения пружины, для чего ее полость соединена отверстием с камерой сжатия компрессора.

Технические характеристики

Рабочее вещество - фреон 12 / 22/ 134 а

Клапаны компрессора - отсутствуют

Система смазки - за счёт свойств рабочего вещества

Холодопроизводительность компрессора - от 20 ккал/ч до 100 кВт/ч

Частота вала - тихоходный

Состав холодильной машины - компрессорный агрегат

Привод компрессора - электродвигатель встроенный в компрессор

Режим работы компрессора - различный режим работы

Область применения

Торговые прилавки, витрины для охлаждения скоропортящихся продуктов общественного питания, а так же места общественно питания - столовые предприятий.



16. Ротационные компрессоры

Существует большое количество ротационных компрессоров (РК). Однако применение в холодильной технике нашли пластинчатые РК и с катящимся ротором. Достоинствами РК являются их надежность и простота конструкций. Недостатками являются большой износ пластин и потери мощности при скольжении пластин.

Пластинчатые РК применяют, как правило, в качестве бустеркомпрессоров аммиачных двухступенчатых холодильных машин холодопроизводительностью до 100 кВт, а также в холодильных машинах для кондиционирования, производительность которых достигает 20 - 30 кВт. РК с катящимся ротором широко применяют для торговых шкафов, охлаждаемых прилавков и т. д. Их холодопроизводительность колеблется от нескольких сот ватт до нескольких киловатт.

Экономичность пластинчатых РК ниже, чем у других, так как они имеют низкий механический КПД и значительные внутренние перетечки рабочего вещества. Однако простота их конструкции и простота обслуживания делают их привлекательными для использования в холодильной технике. В холодильные пластинчатые РК подают небольшое количество смазочных материалов в цилиндр для уменьшения трения пластин. В последнее время появились конструкции РК с подачей значительного количества масла для уплотнения зазоров и охлаждения. Это маслозаполненные пластинчатые РК.

В цилиндрической расточке корпуса эксцентрично помещен ротор, в радиальные (или наклонно к нему) пазы которого вставлены пластины. В пазах пластины могут свободно перемещаться: выдвигаться благодаря действию центробежной силы и вдвигаться в паз, упираясь в поверхность цилиндра. С торцов пластины ограничиваются крышками цилиндра. Число пластин zпл от одной-двух до 36, однако, в холодильных пластинчатых РК zпл.< 20.

При вращении ротора, когда впереди идущая пластина ячейки пройдет кромку а окна всасывания, начнется всасывание газа. Когда ячейка достигнет максимального объема и отсоединится от окна всасывания, всасывание закончится и начнется сжатие газа вследствие уменьшения объема ячейки. Заканчивается сжатие газа в момент соединения ячейки с окном нагнетания, когда впереди идущая пластина перейдет кромку окна. После этого начнется нагнетание (вытеснение) газа, которое заканчивается в момент перехода задней пластиной кромки. Для полного вытеснения газа из ячейки осуществляется его перепуск через канал в ячейки с низким давлением газа.

Положение выпускной (верхней) кромки окна нагнетания определяет геометрическую степень сжатия ег, которая, как и в винтовом компрессоре, равна отношению максимального объема ячейки в начале сжатия газа к ее объему в конце сжатия,

Геометрическая степень сжатия газа в пластинчатом РК определяется конструкцией цилиндра компрессора, точнее, расположением в нем окон всасывания и нагнетания, и поэтому для данного компрессора является величиной постоянной.

Работа пластинчатого РК, затраченная на единицу массы рабочего вещества, определяется по тем же зависимостям, что и для винтовых компрессоров. В пластинчатых РК значительную часть энергии привода расходуют на преодоление механического трения. Основными факторами, определяющими потери энергии на механическое трение, являются: частота вращения ротора, радиус цилиндра Rц, число пластин z и их масса; коэффициент трения пластин по цилиндру и в пазах.

Мощность трения в зависимости от режима работы РК при постоянной частоте вращения меняется незначительно, поэтому часто в расчетах принимается постоянной. Но эта мощность относительно велика, она составляет, по данным исследований, 20-30% от подводимой мощности. Разработана методика теоретического определения мощности трения, однако сложность ее практического применения состоит в том, что трудно выбрать коэффициент трения в условиях работы машины.

Основная часть механических потерь (около 80-90) приходится на трение пластин по цилиндру в корпусе и в пазах ротора. При уменьшении числа пластин механические потери снижаются, но возрастают протечки, утечки и перетечки в рабочем пространстве компрессора, растут гидравлические потери на нагнетании. Это приводит к увеличению внутренней индикаторной мощности РК. Оптимальное число пластин, обеспечивающее минимум суммарных внутренних и механических потерь, составляет, как показывает опыт, 8-10 для РК без разгрузочных колец и 16-18 с разгрузочными кольцами. Решающим фактором при выборе z является перепад давлений Др = рн - рв и, следовательно, прочность пластин и силы трения их в пазах.

Энергетическую эффективность РК учитывает эффективный КПД зe, в зависимости от отношения давлений рн. Верхняя кривая относится при прочих равных условиях к крупным машинам и к машинам с малым перепадом давлений.

17. Конденсаторы водяного охлаждения

Для конденсаторов с водяным охлаждением применяют две системы водоснабжения: прямоточную и оборотную.

При прямоточной системе вода забирается из водоема или водопроводной сети и после использования в конденсаторе возвращается в водоем или сливается в канализацию. Такой способ имеет ряд недостатков, основные из которых следующие:

-высокая стоимость водопроводной воды;

-повышенная затрата энергии при значительном удалении источника воды от потребителя;

-необходимость в сложных устройствах для сбора и фильтрации воды;

-возможное загрязнение естественных водоемов.

Широкое и все более возрастающее применение находит система оборотного водоснабжения.

Охлаждающая вода, пройдя конденсатор, направляется в охлаждающее устройство, выполненное в виде градирни или брызгательного устройства (бассейна). Охлажденная вода забирается насосом и подается в конденсатор. Подпитка системы происходит свежей водой.

Вопрос об использовании той или другой системы водоснабжения решается технико-экономическим анализом с учетом конкретных условий. Большое практическое значение имеет очистка подаваемой в конденсаторы воды от загрязнений и снижение ее жесткости. Отложение водяного камня на теплопередающие поверхности приводит к резкому снижению коэффициента теплопередачи, так как теплопроводность осадка в несколько десятков раз меньше теплопроводности материалов, применяемых в аппаратах. Для очистки воды от механических, органических и других загрязнений используют отстаивание, добавление коагулирующих веществ, сетчатые фильтры различных конструкций. Более сложными являются способы смягчения жесткой воды.

18. Горизонтальные кожухотрубные конденсаторы

Аппараты этого типа широко распространены для аммиачных и хладоновых холодильных машин в большом интервале производительности смотрим конструкцию аммиачного конденсатора

К цилиндрическому кожуху 1 с обеих сторон приварены трубные решетки 2, в которых развальцованы трубы 6, образующие поверхность теплопередачи. К фланцам трубных решеток на болтах прикреплены крышки 3 с внутренними перегородками 20.

Пары аммиака поступают в верхнюю часть кожуха через вентиль 4 и конденсируются в межтрубном пространстве аппарата. Жидкий аммиак выходит из маслосборника 17 через вентиль 19. Масло, проникающее в конденсатор с парами рабочего вещества, как более тяжелое и малорастворимое в аммиаке осаждается в маслосборнике 17 и периодически удаляется через вентиль 18. Внутри корпуса приварены перегородки 7, предотвращающие вибрацию трубного пучка от пульсации пара.

Охлаждающая вода подается в нижний патрубок 14, проходит внутри труб и выходит через патрубок 13. Расположение и конфигурация внутренних перегородок в крышках определяют число ходов, а, следовательно, и скорость протекания воды в аппаратах. Число ходов кожухотрубных аппаратов, как правило, четное и не превышает восьми.

Конденсатор снабжен патрубком для присоединения уравнительной линии 5, предохранительным клапаном 8, манометром 9, вентилем для выпуска воздуха 10, указателем уровня 16. Вентили 11 и 15 служат соответственно для выпуска воздуха и слива воды. В патрубки для воды вварены термометровые гильзы 12.

Поверхностная плотность теплового потока, отнесенная к площади внутренней поверхности, составляет для таких аппаратов 5800-6500 Вт/м2 при средней логарифмической разности температур 5-6 К.

Аммиачные конденсаторы применяют также для работы на хладоне К22, но большей частью хладоновые машины комплектуют специальными аппаратами, имеющими некоторые особенности. Для изготовления теплопередающих пучков хладоновых конденсаторов используют трубы из меди МЗ, имеющие наружные накатные или насадные пластинчатые ребра. Нижняя часть таких конденсаторов используется как ресивер для сбора жидкости, поэтому ее оставляют свободной от труб.

Наряду с рассмотренной конструкцией применяют конденсаторы с U-образными трубами с одной крышкой или с заваренным кожухом. Такие аппараты получили название кожухозмеевиковых. Они проще в изготовлении и надежнее в отношении герметичности. Но в них затруднена очистка труб со стороны воды.

Замена стальных труб медными удорожает конденсатор, но применение меди, коэффициент теплопроводности которой в 8,5 раз больше, чем у стали, уменьшает термическое сопротивление стенки трубы, облегчает накатку ребер и обеспечивает чистоту системы. Благодаря этому плотность теплового потока, отнесенная к площади внутренней поверхности, достигает 12 000 Вт/м2 при разности температур 7-10 К. Конструкция горизонтального хладонового конденсатора показана на эскизе.

19. Вертикальные кожухотрубные конденсаторы

Эти аппараты отличаются от предыдущего типа вертикальным расположением кожуха и труб и способом распределения воды к кожуху 4 с двух сторон приварены трубные решетки 12, в которых развальцованы гладкие стальные трубы 11 диаметром 57х3,5 мм. Пары аммиака поступают в межтрубное пространство через патрубок, расположенный в верхней части кожуха. Конденсат стекает по наружной поверхности труб и отводится через патрубок, вваренный на 80 мм выше нижней трубной решетки. На верхней трубной решетке установлен водораспределительный бак 7 с цилиндрической перегородкой 8. Устройство крепится болтами к кожуху и уплотняется с помощью резиновой прокладки 10. 0Охлаждающая вода подается сверху в кольцевое пространство водораспределительного бака, откуда через прорези в перегородке поступает к трубам теплопередающего пучка. В каждую трубу вставлена пластмассовая насадка 9, на боковой поверхности которой выполнены спиральные каналы. Благодаря этим каналам вода стекает пленкой по внутренней поверхности труб, не заполняя всего их сечения. Воздухоотделитель подключается к аппарату через патрубок 1, расположенный на 500--560 мм выше нижней трубной решетки, так как именно здесь, вблизи уровня конденсата, наблюдается максимальная концентрация неконденсирующихся газов. Для периодического удаления масла служит патрубок 1, изогнутая трубка которого опущена до трубной решетки. Конденсатор имеет предохранительный клапан 5, вентиль для выпуска воздуха 6, манометр 3 и патрубок для присоединения уравнительной линии 2. Вертикальные кожухотрубные конденсаторы применяют для аммиачных холодильных машин большой производительности.

...