Розрахунок поршневого компресора
У цій лекції розглянемо формули, необхідних розрахунку поршневого компресора. Знаючи холодопродуктивність поршневого компресора, за заданих температурних умов його роботи можна вибрати холодоагент, тип компресора, число циліндрів та його геометричні розміри.
Об'єм (м 3 /год), що описується поршнями, підраховують за такими формулами:
- для вертикального або V-подібного компресора простої дії
- для горизонтального компресора подвійної дії
де D – діаметр циліндра, м;
d – діаметр штока, м;
S – перебіг поршня, м;
п – частота обертання колінчастого валу, об/хв;
z – кількість циліндрів компресора.
Робочу холодопродуктивність (Вт) визначають за формулою
З цієї формули можна визначити годинний об'єм, що описується поршнями (м 3 /год):
Підставимо замість Vh його значення (1) і знайдемо діаметр циліндра для вертикального компресора:
У цьому рівнянні три невідомі D, S і n.
Виразимо співвідношення між ходом поршня та частотою обертання через середню швидкість поршня υп (м/с):
Підставимо в рівняння (5) замість Sn середню швидкість поршня. Тоді отримаємо
Сучасні компресори зазвичай працюють із наступними середніми швидкостями поршня:
- дрібні – 1-1,3 м/с;
- малі – 1,3–2,5 м/с;
- середні – 2,5–4 м/с;
- великі – 3-4 м/с.
Задавшись відповідним значенням, легко визначити діаметр поршня.
Хід поршня S знаходять, задавшись відношенням S/D (м). Ця величина залежить від конструкції компресора та виду холодоагенту. Для вертикальних та V-подібних компресорів, що працюють на аміаку та фреоні-22, S/D = 0,8÷0,9, а на хладоні-12 – S/D = 0,6÷0,8. Для горизонтальних аміачнихкомпресорів подвійної дії S/D = 1,0÷1,5.
Частота обертання колінчастого валу (об/хв)
Прохідні перерізи клапанів (м 2 )
де Fп - площа поршня, м 2;
zк – число всмоктувальних або нагнітальних клапанів у робочій порожнині циліндрів;
ω – середня швидкість пари в клапанах, м/с.
Допустиму швидкість парів аміаку в прохідних перерізах всмоктувальних клапанів приймають до 30 м/с і для нагнітальних – до 40 м/с, для хладону-12 у всмоктувальних – 24 м/с та в нагнітальних – 30 м/с.
Висота підйому клапанів h при частоті обертання колінчастого валу вертикальних і V-подібних компресорів 720, 960 і 1440 об/хв відповідно дорівнює 1,8; 1,5 та 1,1 мм.
Індикаторна потужність компресора (кВт)
де ηi - індикаторний коефіцієнт корисної дії компресора, який приймають залежно від відношення тисків рк/ро або температур конденсації та кипіння.
Приклад розрахунку поршневого компресора. Розрахувати основні розміри аміачного компресора холодопродуктивністю 102 340 ст. Вт з об'ємом, що описується поршнем, Vh = 255 м 3 /год. Компресор призначений для поїзда із машинним охолодженням.
Для транспортних умов вибираємо чотирициліндровий вертикальний компресор, S/D = 0,8. Приймаємо швидкість поршня = 1,76 м/с. За формулою (7) знаходимо Sn = 30 · υп = 30 · 1,76 = 52,8.