Введение к работе
Актуальность проблемы. Двухступенчатые высокооборотные
холодильные центробежные компрессоры (ХЦК), имеющие встроенный привод (ВП), вращающийся в подшипниках без смазки, получают в последнее годы все большее применение в холодильной промышленности.
Достоинством применения высокооборотных ХЦК в холодильных машинах, по сравнению с компрессорами других типов, являются малые массогабаритные показатели, отсутствие системы смазки, мультипликатора и вращающихся уплотнений, лучшие виброакустические характеристики и большая эффективность регулирования при работе на нерасчетных режимах. Основной проблемой при создании высокооборотного двухступенчатого холодильного центробежного компрессора для водоохлаждающих машин (ВХМ) малой холодопроизводительности становится проблема обеспечения его энергетической эффективности, определяющей в конечном итоге область рационального использования, принципы построения типоразмерного ряда холодильных центробежных компрессоров с минимальной и максимальной холодопроизводительностью. Это связано с тем, что в области малых производительностей, из-за малых геометрических размеров в наибольшей степени проявляется отрицательное влияние масштабного фактора на газодинамические характеристики центробежных ступеней. Кроме того, из-за высокой требуемой частоты вращения ротора (до 40000-50000 об/мин), возрастают потери на трение в приводе компрессора,
Отсутствие проверенных методов расчета потерь, методов оценки и выбора способа охлаждения высокооборотных ХЦК с ВП на газодинамических подшипниках не позволяет сегодня успешно решать вопросы создания эффективных ХЦК» конкурентоспособных по энергетическим параметрам с объемными компрессорами в области малых холодопроизводительностей, а имеющиеся данные по работе высокооборотных центробежных компрессоров ограничиваются опытом их применения на воздухе.
В этой связи актуальным направлением является совершенствование высокооборотных двухступенчатых холодильных центробежных компрессоров с встроенным приводом, работающим на газодинамических подшипниках с использованием озонобезопасных хладагентов для водоохлаждающих машин малой холодопроизводительности систем кондиционирования.
Цель работы. Совершенствование двухступенчатого высокооборотного центробежного компрессора со встроенным приводом, работающего на газодинамических подшипниках с использованием озонобезопасных хладагентов для водоохлаждающих машин малой холодопроизводительности систем кондиционирования.
Основные задачи работы.
1. Разработать методики: анализа влияния схем охлаждения на
эффективность компрессора, определения потерь трения во встроенном
приводе, оценки энергетических параметров двухступенчатых
высокооборотных ХЦК с ВП на газодинамических подшипниках.
ГОС. НАЦИОНАЛЬНА» і
1 БИБЛНОТІКА I
2. Выполнить аналитический анализ влияния схем охлаждения встроенного
привода на эффективность работы двухступенчатого высокооборотного ХЦК с
ВТТ на газодинамических подшипниках.
3. Провести экспериментальные исследования на макетном образце
двухступенчатого высокооборотного ХЦК малой холодопроизводительности на
озонобезопасном хладагенте RC318 и получить данные по суммарным потерям
и потерям трения встроенного привода в зависимости от плотности рабочей
ереды и частоты вращения ротора, по коэффициенту гидравлического
сопротивления и влиянию водяного охлаждения на параметры ХЦК.
-
Исследовать энергетические параметры типоразмерного ряда двухступенчатых высокооборотноых ХЦК с ВП на газодинамических подшипниках для водоохлаждающих машин систем кондиционирования.
-
Разработать рекомендации по выбору рациональных условий охлаждения и конструктивных параметров, обеспечивающие повышение эффективности двухступенчатых высокооборотных ХЦК с ВП на газодинамических подшипниках водоохлаждающих машин малой холодопроизводительности систем кондиционирования.
Научная новизна:
разработаны методики анализа влияния схем охлаждения на
эффективность компрессора, определения потерь трения во встроенном
приводе, оценки энергетических параметров двухступенчатого
высокооборотного ХЦК с ВП на газодинамических подшипниках;
- получены аналитические зависимости по оценке влияния схем охлаждения и уровня потерь во встроенном приводе на эффективность двухступенчатого высокооборотного ХЦК на газодинамических подшипниках малой холодопроизводительности и обосновано применение схем охлаждения; -в результате экспериментальных исследований установлены закономерности величины суммарных потерь и потерь трения привода ХЦК в зависимости от плотности хладагента и частоты вращения ротора;
- получены экспериментальные данные по величине коэффициента
гидравлического сопротивления встроенного привода в зависимости от
скорости хладагента на входе, позволяющие оценить его влияние на
энергетическую эффективность компрессора;
- получены энергетические параметры центробежного компрессора,
позволяющие дать рекомендации на создание типоразмерного ряда
двухступенчатых высокооборотных ХЦК для водоохлаждающих
машин малой холодопроизводительности систем кондиционирования.
Практическая ценность. На основании результатов комплексных исследований разработаны рекомендации по выбору геометрических параметров и условий работы двухступенчатого ХЦК с ВП на газодинамических подшипниках для водоохлаждающих машин малой холодопроизводительности систем кондиционирования.
Предложены технические решения по схемам охлаждения двухступенчатого ХЦК с ВП на газодинамических подшипниках.
?
Полученные результаты использованы при разработке типоразмерного ряда двухступенчатых высокооборотных ХЦК водоохлаждающих машин систем кондиционирования.
На защиту выносятся: методики анализа влияния схем охлаждения двухступенчатых высокооборотных ХЦК с ВП на газодинамических подшипниках на его эффективность, определения потерь трения во встроенном приводе, оценки энергетических параметров малорасходных центробежных компрессоров,;
- результаты аналитических исследований по влиянию схем охлаждения и уровня суммарных потерь и потерь трения во встроенном приводе на эффективность двухступенчатого ХЦК с ВП на газодинамических подшипниках водоохлаждающих машин малой холодопроизводительности систем кондиционирования;
- результаты экспериментальных исследований, позволившие установить
закономерности величины суммарных потерь и потерь трения в зависимости от
плотности озонобезопасного хладагента и частоты вращения ротора;
результаты экспериментальных исследований по изменению коэффициента гидравлического сопротивления встроенного привода ХЦК в зависимости от скорости хладагента на входе;
энергетические показатели типоразмерного ряда двухступенчатых ХЦК с ВП на газодинамических подшипниках для ВХМ холодопроизводительностью 20-60 кВт;
типоразмерный ряд двухступенчатых высокооборотных ХЦК с ВП на газодинамических подшипниках водоохлаждающих машин малой холодопроизводительности.
Апробация работы. Материалы исследований доложены на научно-технической конференции «Холодильная техника (г. Москва, 1999 г.), на Девятом Международном симпозиуме «Потребители-производители компрессоров и компрессорного оборудования» (г. С.-Петербург, 2003 г.), на Десятом Международном симпозиуме «Потребители-производители компрессорной техники» (г. С.-Петербург, 2004 г.), на Тринадцатой Международной научно-технической конференции по компрессоростроению (г. Сумы, 2004 г.)
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы и приложения. Общий объем работы составляет /ЖУстраниц, в том числе Х.А рисунков и ./таблиц, список литературы (',<, наименований), /f.. страницы приложения.
