Выбор и расчет основных элементов холодильной машины (стр. 4 )

Коэффициент плотности  , учитывающий утечки хладагента из рабочей полости цилиндра для компрессоров, находящихся в хорошем техническом состоянии, равен 0,96–0,98.

Объем, описываемый поршнем компрессора,   служит для подбора компрессора или выбора его основных размеров.

  ·S·Z·n,  (16)

где – диаметр цилиндра;  S – рабочий ход поршня;  Z – число цилиндров; n – частота вращения.

Расчет по формуле (16) ведется с заданием отношения 
  Отношение для бескрейцкопфных холодильных компрессоров, используемых на судах, принимают равным 0,8ч0,6. Его целесообразно увеличивать в тех случаях, когда это допустимо в отношении прочности деталей механизма движения и возможности обеспечения хорошей работы клапанов. При выборе числа цилиндров Z cледует иметь в виду, что компрессоры с большим Z имеют относительно меньшие массы и габариты, меньше нагрузки на механизм движения и обладают более высокой технологичностью и ремонтоспособностью. Малое число цилиндров обуславливает сравнительно меньшую стоимость изготовления и большую надежность.
  Частота вращения влияет на выбор отношения S/Д, определяющего среднюю скорость поршня, а следовательно, механические потери и износы, а также на силы инерции в механизме движения компрессора. Поэтому для компрессоров с большой частотой вращения принимают меньшие значения   Однако снижение приводит к увеличению вредного пространства, что нежелательно.
  После выбора основных размеров компрессора необходимо рассчитать действительные значения показателей. Действительный массовый расход хладагента в компрессоре

  .  (17)

Действительная холодопроизводительность компрессора

  (18)

Мощность привода компрессора определяют в следующем порядке:

1. Определяют теоретическую (адиабативную) мощность сжатия

  ,  (19)

где – удельная работа сжатия в компрессоре, кДж/кг.

2. Рассчитывают действительную (индикаторную) мощность сжатия

  / ,  (20)

где – индикаторный КПД. Для малых и средних компрессоров = 0,7–0,8. Большие значения относятся к более крупным компрессорам.

3. Находят мощность на валу компрессора (эффективную мощность)

  ,  (21)

где   – механический КПД компрессора. Значения которого зависят от отношения давления  : при  = 5ч7 ; = 0,9; при  = 11ч13  = 0,8;

4. Холодильный коэффициент рассчитывают   

5.  Определяют электрическую мощность, т. е. мощность, потребляемую электродвигателем из сети

  ,  (22)

где  – КПД электродвигателя. Для двигателей малых компрессоров  = 0,85–0,9, для крупных  = 0,9–0,95.

Тепловую нагрузку на конденсатор (в кВт) определяют без учета потерь в процессе сжатия

  (23)

или с учетом потерь (действительная)

  ,  (24) 

где    – холодопроизводительность выбранного компрессора, кВт;    – индикаторная мощность, кВт;    – энтальпии хладагента в соответствующих точках теоретического цикла, кДж/кг.

Расчет и подбор теплообменных аппаратов

Хладоновые холодильные машины непосредственного охлаждения поставляются комплексно: компрессор вместе с конденсатором, батареями или воздухоохладителями, приборами автоматики. Поэтому при проектировании достаточно рассчитать и подобрать компрессор нужной производительности. Затем из таблиц или каталогов выписать технические характеристики всех аппаратов, входящих в комплект холодильной машины, поставляемой с выбранным компрессором. Однако в судовой холодильной технике применяются не только холодильные машины, но и холодильные установки, а также холодильные машины, входящие в системы кондиционирования воздуха. Поэтому специалист, изучающий данную дисциплину, должен уметь рассчитать и вести подбор теплообменных аппаратов.

Расчет испарителей

Прежде чем приступать к расчету холодильного оборудования, нужно выбрать конструкцию и количество испарителей, а также их размещение в холодильных камерах. Количество испарителя подбирается отдельно для каждой камеры охлаждения.

В зависимости от тепловой нагрузки на камеру определяется необходимая площадь испарителя или испарителей. Требуемая площадь теплоизолирующей поверхности (в м2) определяют по формуле

    (25)

где   – тепловая нагрузка на камеру, определенная при расчете теплопритоков, Вт;    – коэффициент теплопередачи от хладагента воздуху в камере, Вт/(м2·К) .

При расчете   принять    .

Значения коэффициента теплопередачи зависит от многих факторов: конструкции теплообменного аппарата, физических свойств теплообменивающих сред, скорости их движения и т. д. Методы расчета рассматриваются в курсах теплопередач. При расчете необходимо задаваться конструкцией и предварительными размерами теплообменных аппаратов. Поэтому в первом приближении для выбора размеров теплообменника используют опытные значения аналогичных конструкций теплообменных аппаратов.
  Для воздухоохладителей с оребренной наружной поверхностью коэффициенты теплопередачи можно принять в зависимости от температуры кипения: