Введение к работе
Актуальность темы. Значительная часть рабочего цикла в цилиндре компрессора протекает при подводе тепла к сжимаемому пару хладагента. Поршневые компрессоры в холодильных установках являются одними из крупнейших потребителей электроэнергии. Большинство повреждений компрессоров, случаюіцйхся в настоящее время, происходит вследствие нарушения теплового режима работы из-за повышения температуры нагнетания выходящего пара хладагента, поскольку при этом масло полиме-ризуется, что приводит к образованию нагара на пластинах клапанов и поршневых кольцах.
Поршневые компрессора в крупных холодильных установках и ком-ірсссорах общепромышленного назначения охлаждают водой, но при дли-гельной эксплуатации в такой системе охлаждения происходит снижение гсплопередающего эффекта поверхностей теплообмена со стороны охлаж-»ающей воды из - за нерастворимых осадков "водяного камня".
Необходимость создания высохоэкономичных холодильных устанс-юк, не требующих расхода воды кз охлаждение поршневых компрессоров, ібуславливает разработку и исследование альтернативных способов отво-[а теплоты сжатия.
Цели и задачи исследования. Целью настоящей работы является азработка и исследование поршневого компрессорного агрегата средней и олъшой производительности, который не связан с внешними системами хлаждения и использующего в качестве охлаждающей среды кипящий ладагент, используемый или не используемый в схеме холодильной уста-овки.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие ідачи:
разработать математическую модель холодильного поршневого компрес->ра, сжимающего реальный пар хладагента, в которой учитывается влия-те охлаждения цилиндра с помощью кипящего хладагента на рабочие эоцессы в цилиндре поршневого компрессора;
разработать методику расчета теплообмена в цилиндре компрессора прі применении внешнего кипящего охлаждения;
разработать методику расчета контура циркуляции охлаждающего хлада гента;
разработать конструкции отдельных элементов компрессора, отвечаюпцг требованиям кипящего охлаждения;
провести анализ энергетической н экономической эффективности приме нения кипящего охлаждения;
выполнить экспериментальные исследования для проверки адекватності разработанной математической модели;
разработать комплекс программ для практического использования пред ложенной методики расчета рабочих процессов.
Научная новизна.
Разработана и экспериментально проверена математическая модель холо днльного поршневого компрессора, сжимающего реальный пар хладагси та, в которой учитывается влияние охлаждение цилиндра с помощью ки пящего хладагента на рабочие процессы в цикле поршневого компрессора
Впервые получены экспериментальные данные энергетических и массе расходных характеристик поршневого компрессора с внешним кипящиі охлаждением при разных режимах работы холодильной установки и кої: тура охлаждения.
Выявлена зона получения эффективных значений холодопроизводителі ности, для которых при работе на R22 мохено рекомендовать внешнее к» пящее охлаждение.
Получены уравнения регрессии, описывающие изменение характеристи компрессора и коїпура охлаждения.
Оригинальность и новизна технических схем и разработанной конструї ций охлаждаемой крышки компрессора подтверждена патешами РФ.
Практический значимость работы.
- Разработана математическая модель и пакет реализующих ее прикла;
иых программ, позволяющая, на стадии проектирования, исследовать кої
трукцию холодильного поршневого компрессора при применении шгеш-гего гатящего охлаждения.
По результатам экспериментальных и теоретических исследований даны екомендации по конструктивному исполнению крышки компрессора, режимам работы коїпура охлаждения в зависимости от режима работы юршневого компрессора.
Разработанная математическая модель позволяет определять поля темпе-атур в отдельных, элементах поршневого компрессора при различных ро-симах его работы.
Разработанные с использовашем математической модели программы асчета компрессора используются в учебном процессе на кафедре холо-нльных и компрессорных машин и установок КубТТУ. Результаты работы могут быть использованы в конструктивной расчет-ой практике при разработке промышленных холодильных поршневых омпрессоров большой холодопроизводительности. Патенты могут использоваться как коммерческий продукт.
Осповіп-ле пологгестя дпссертяітіга, выпоенгдае тга защиту: математнчесгсал модель холодильного поршневого компрессора с влетим охлаждением кипящим хладагентом;
экспериментальные данные, подтверждающие математическую модель и })фективность внешнего охлаждения кипящим хладагентом; методика теплового расчета холодильного поршневого компрессора с нешним охлаждением кипящим хладагентом;
способ и схема внешнего охлазкдения цилиндра и крышки поршневого эмпрессора.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на [НТК "Холод и пищепые производства" (Ошкт - Петербург, 1996 г.Х і*а IHTK "Рациональные пути использоваши вторичных ресурсов агропро-ышленного комплекса" (Краснодар, 1997 г.), на Всероссийском семинаре Холодильная техншеа и технологии: перспективы в области получения и лгальзоваїтя холода" (Краснодар, 1998 г.), на Международном семинярз
6 "Научно - технические и ііроизводствеїіньїс проблемы ХОЛОДИЛЬНОГО компрессоростроения" (Санкт-Петербург, 1997 г.).
Публика ими. По теме диссертации опубликовано 3 статьи, 6 тезисов, получено 2 патента.
Структура н объем диссертации
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Работа изложена на 115 страницах машинописного текста, содержит 50 рисунков, 1 таблицу. Список использованной литературы включает 127 наименований.