Сделай Сам Свою Работу на 5

Построение индикаторной диаграммы





Расчет теоретической производительности

Исходные данные:

1. Холодопроизводительность компрессора Q0, кВт 230

2. Температура кипения холодильного компрессора t0, оС -6

3. Температура конденсации tк, оС 33

4. Холодильный агент аммиак

5. Компрессор – прототип АУ-200

6. Число цилиндров z, шт 4

7. Частота вращения коленчатого вала n, с-1 16,0

8. Диаметр цилиндра, мм 150

9. Ход поршня, мм 130

10. Мощность, кВт 74

11. Масса компрессора, кг 1500

12. Теоретическая объемная характеристика компрессора,

1.1 Расчет теоретической производительности

 

По известным температурам кипения to и конденсации tk определим давления кипения Po и конденсации Pk и их отношение (аммиак)

 

to = -6 оС, Po = 0,39 МПа;

tk = 33 оС, Pk = 1,39 МПа.

 

Pk/ Po = 1,39/0,39 = 3,56 < 9 - производим расчет одноступенчатой холодильной машины.

Параметры работы холодильной машины

- температура кипения to = -6 оС;

- температура конденсации tk = 33 оС;

- температура всасывания паров аммиака в компрессор

 

tвс = to +15 = -6 + 15 = 9оС.

 

- температура переохлаждения

 

tu = tк - 5 = 33 – 5 = 28оС.

Рисунок 2 – Теоретический рабочий цикл холодильной машины

 

Таблица 1 – Параметры рабочих точек цикла



  Р,Мпа t ,оC h, кДж v, м3/кг Состояние Х
11 0,39 -6 0,31 Сухой насыщенный пар
0,39 0,33 Перегретый пар -
1,39 0,121 Перегретый пар -
1,39 - Насыщенная жидкость
1,39   Переохлажденная жидкость  
0,39 -6 0,03 Влажный пар х=017

 

Удельная массовая холодопроизводительность q0, кДж/кг

 

q0 = h11 – h4, (1)

q0 = 1665 – 515 = 1150 кДж/кг.

 

Удельная объемная холодопроизводительность qv, кДж/м3

qv = q0/v1, (2)

qv = 1150 / 0,31 = 3709,7 кДж/м3

 

Удельная работа сжатия l, кДж/кг, затрачиваемая в компрессоре

l = h2 – h1, (3)

l = 1920 – 1720 = 200 кДж/кг.

 

Удельная теплота q к, кДж/кг, передающаяся в окружающую среду в конденсаторе:

q к = h2 – h3, (4)

q к = 1920 – 570 = 1350 кДж/кг.

 

Холодильный коэффициент теоретического цикла:

= (5)

 

Холодильный коэффициент цикла Карно:

= Т0 /(Тк – Т0), (6)

.

 

Массовый расход рабочего вещества М, кг/с:

М = Q0 / q0, (7)

где Q0 – холодопроизводительность машины, кВт.

 

кг/с.

 

Действительная объемная производительность компрессора Vд, м3/с:



Vд = М v1 , (8)

м3/с.

 

 

Теоретическая производительность компрессора Vт, м3/с:

Vт = Vд / , (9)

Где – коэффициент подачи.

= i T, (10)

где i – коэфициент индикаторных потерь;

T – коэффициент подогрева.

i = , (11)

где Рвс – дипресия на всасывании, МПа;

Рн – дипресия на нагнетании, Мпа;

с – относительное мертвое пространство.

Рвс = 0,005 МПа;

Рн = 0,01 МПа;

с = 0,05.

T = (12)

i = ;

T =267/300 = 0,87;

= 0,857*0,87 = 0,75.

Vт = 0,062/0,75 = 0,083 м3/с.

 

Расчет энергетических показателей работы машины

 

Адиабатная мощность Na, кВт, затрачиваемая в процессе сжатия:

 

Na = М*l, (13)

 

 

Индикаторная мощность Ni, Квт:

 

Ni = , (14)

где - индикаторный КПД.

= , (15)

где в – эмпирический коэффициент.

Для аммиака в = 0,001 [1]

= 0,87 + 0,001(-6) = 0,864

Ni = 40/0,864 = 46,3 кВт.

 

Эффективная мощность Nе, кВт

 

Nе = , (16)

где - механический КПД.

= 0,9 [1]

 

Мощность электродвигателя Nэл, кВт

 

Nэл = , (17)

где - КПД передачи;

- КПД электрического двигателя.

= 0,8, = 1 [1]

.

 

Действительный холодильный коэффициент

 

, (18)

Степень термодинамического совершенства

, (19)

=5,75/6,85 = 0,84

 

 

Расчет основных размеров и характеристик компрессора

 

Определим диаметр цилиндра D, м, компрессора:

D = , (20)

где - отношение хода поршня к его диаметру;

Z - число цилиндров;

N - число оборотов коленчатого вала,с-1.

D = м.

 

В соответствии с ГОСТ 9515-81 выбираем стандартный ближайший больший диаметр цилиндра D = 140 мм.

 

Определяем ход поршня S, м:

S = , (21)

S = 0,6*0,14 = 0,084 м.

 

 

Определяем скорректированную теоретическую производительность компрессора Vт3/с:



, (23)

Vт!=

 

Определяем отклонение теоретической производительности VТ, м3/с:

*100 , (24)

 

Холодопроизводительность проектируемого компрессора Q0 раб, кВт:

Q0 раб = , (24)

Q0 раб = 0,75*0,0827*1150/0,031= 230,9 кВт.

 

Действительная масса пара М1 , кг/с, поступающего на всасывание в компрессор:

М1 = , (25)

М1 =(0,75х0,0827)/0,31 = 0,2 кг/с.

 

Уточняем индикаторную мощность Ni, кВт:

 

Ni = , (26)

Ni = (0,2х200)/0,87 = 45,98 кВт.

Уточняем эффективную мощность Nе, кВт, проектируемого компрессора:

Nе = , (27)

Nе =45,98/0,9 = 51 кВт.

 

Динамический расчет

 

При динамическом расчете определяем силы и моменты, действующие в компрессоре, которые в дальнейшем используются для прочностных расчетов деталей компрессора и расчета маховика.

 

Построение индикаторной диаграммы

 

Индикаторная диаграмма представляет собой зависимость между ходом поршня и давлением в цилиндре. Строится диаграмма в осях :

- ординат Рц Fп,

- абсцисс S.

Потери давления на всасывании Р0, Па, и нагнетании Рн, Па:

Рвс = (0,005 – 0,1) Р0 (28)

Рн = (0,1 – 0,15 ) Рк (29)

Рвс = 0,07х0,39 = 27300 Па;

Рн = 0,12х1,39 = 166800 Па.

 

Сила давления пара холодильного агента на поршень Пвс, Н, со стороны всасывания:

Пвс = Р вс Fп = (Р0 - Рвс)Fп, (30)

Fп = =

Пвс = (0,39 – 0,0273)0,015 = 5441 Н.

 

Сила давления пара холодильного агента на поршень Пн, Н, со стороны нагнетания:

Пн = Рк Fп = (Рк + Рн)Fп, (31)

Пн = (1,39 +0,1668)0,015 = 23350 Н

Величина линейного мертвого пространства, S0, м:

S0 = с S, (32)

 

S0 = 0,05 х 0,130 = 0.0065 м.

 

Расстояние до точки начала сжатия:

Sа = S0 + S = 0,0065+ 0,13 = 0,1365 м

 

Построение политропы сжатия на заранее подготовленных осях координат

РFп – S производим следующим образом.

Откладываем на осях следующие величины:

S0 – мертвое пространство;

S1 – точка начала сжатия;

РнFп – сила давления пара на поршень со стороны нагнетания;

РвсFп – сила давления пара на поршень со стороны всасывания.

Пересечение этих линий дают нам точки 1 и 3 (а и с).

 

Для построения политропы сжатия используем уравнение:

Sx = Sa(Pa/Px)1/n, (33)

где n – показатель политропы сжатия; n = 1,08 [2]

 

Расcчитаем промежуточные значения Sx:

Sх = Sa(Pa/P2)1/1,08 = 136,5 (5441 / Рх)1/1,08

Рх1 = 6000Н; Sx1 = 0,125 м;

Рх2 = 12000Н; Sx2 = 0,0697 м;

Рх3 = 18000Н; Sx3 = 0,049 м.

 

Для построения политропы обратного расширения используем уравнение:

Sу = Sок/Pу)1/м, (34)
где м – показатель политропы обратного расширения.

м = 1,08 [2]

 

Задаваясь текущими значениями Ру определяем текущие значения Sу и откладываем их в соответствующих масштабах получаем линию политропы обратного расширения.

Sу = Sок/Pу)1/м = 6,5 (23350 / РУ)1/1,08

 

Ру1 = 18000 Н; Sу1 = 8,1 мм;

Р у2 = 12000 Н; Sу2 = 11,44 мм;

Р у3 = 6000 Н; Sу3 = 20,6 мм.

S2(в) = 136,5 (5441/23350)1/1,08 = 0,0395 м.

S3(с) = Sо = 0,0065 м; S4(d) = 6,5 (23350/5441)1/1,08 = 0,224 м.

 

Масштабы индикаторной диаграммы определяем расчетом и приводим ниже:

- по оси абсцисс (масштаб длин) мs = 2 мм/мм;

- по оси ординат (масштаб сил) мр = 0,008 Н/мм.

Индикаторная диаграмма показана на листе графической части работы.

 

 

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.