9432

181

Малые компрессоры

Малые компрессоры (Qо ≤ 12 кВт) выпускают только непрямоточными в основном со встроенными электродвигателями. Число цилиндров достигает 4. Цилиндры и крышки компрессоров охлаждаются, как правило, потоком возду- ха вентилятора конденсатора.

Рис. 6.11. Сальниковый малый двухцилиндровый компрессор ФВ6 холодопроизво-

дительностью при работе на R12 при n от 12 до 24 с −1 соответственно от 3,6 до 7,2 кВт: 1 − цилиндровый блок; 2 − картер; 3 − сальник; 4 − коленчатый вал; 5 − шатун- но−поршневая группа; 6 − клапанная доска; 7 − крышка цилиндров; 8 − всасывающий и нагнетательный вентили; 9 − всасывающий фильтр; 10 − карман отделения масла; 11 − дроссельная шайба возврата масла в картер

На рисунках 6.10 и 6.11 показаны одно- и двухцилиндровые бессальнико-

вый и сальниковый компрессоры для холодильных машин с n =24 с−1 (смазка барботажная).

6.1.4. Регулирование производительности Малые компрессоры обычно не имеют устройств для регулирования про-

изводительности, встроенных в компрессор.

Регулирование производительности малых и средних компрессоров осу-

182

ществляют с помощью установленного перед компрессором автоматического дроссельного вентиля, который поддерживает заданную температуру кипения в испарителе. Холодопроизводительность компрессора уменьшается за счет снижения давления всасывания ро , поэтому обычно этот способ применяют при π < 5 и при работах в диапазоне tо = +10...−15 оС. Этот способ достаточно экономичен при снижение производительности на 30…40%.

Для ступенчатого снижения производительности многоцилиндровых ком- прессоров пользуются отключением отдельных цилиндров. Потребляемая ком- прессором мощность снижается непропорционально производительности. Дли-

тельная работа компрессора при π > 6 и выключенных цилиндрах приводит его к значительному нагреву.

Для регулирования производительности средних и крупных компрессоров применяют несколько способов: изменение частоты вращения; отжим всасы- вающих клапанов; включение дополнительных мертвых объемов.

Изменением частоты вращения компрессора осуществляют регулирова-

ние: при переменном токе − ступенчатое, путем использования многоскорост-

ных электродвигателей; при постоянном токе − плавное, включением регули-

руемого сопротивления в цепь возбуждения двигателя.

Отжимом всасывающих клапанов (способ приемлем почти для всех типов поршневых компрессоров, кроме прямоточных) регулируют производитель-

ность компрессора за счет отключения цилиндров путем фиксации в открытом положении пластин всасывающих клапанов.

Включение дополнительных мертвых объемов применяют для регулиро- вания производительности только крупных компрессоров. Изменение произво- дительности в крупных прямоточных компрессорах осуществляют также пере-

пуском пара из полости цилиндра на сторону всасывания через регулирующие байпасы (рис. 6.12).

Параметрические ряды унифицированных компрессоров приводятся в специальной отечественной и зарубежной литературе и справочниках.

183

Рис. 6.12. Схема регулирования байпасами прямоточного компрессора: 1 − ци- линдр; 2 − поршень; 3 − соленойдный вентиль; 4 − байпас; 5 − дроссельный вентиль для подпора давления нагнетания под поршень байпаса; 6 − фильтр; 7 − линия вса-

сывания; 8 − линия нагнетания

6.2. Винтовые компрессоры

6.2.1. Общие сведения Рабочим органом винтовых компрессоров служат совершающие враща-

тельные движения роторы, на которых нарезаны винтовые зубья.

Винтовые компрессоры могут быть одно−, двух− и трехроторными. В хо-

лодильной технике применяют почти исключительно маслозаполненные двух- роторные компрессоры.

Винтовой двухроторный компрессор (рис. 6.13) состоит из следующих ос-

новных деталей: корпус 1, двух роторов − ведущего 2 и ведомого 3, поршня для уравновешивания осевых сил 4, привода регулятора производительности 5. Ро- торы (винты) представляют собой цилиндрические косозубые крупномодуль- ные шестерни с зубьями специального профиля. В реальных конструкциях ме- жду роторами, а также между роторами и корпусом имеются малые зазоры.

Ведущий винт, как правило, имеет четыре выступа, ведомый − шесть при рав-

184

ных наружных диаметрах. Зубья по длине ротора компрессора не образуют полного витка. Окна всасывания и нагнетания расположены взаимно по диаго- нали.

Рис. 6.13. Схема двухроторного винтового компрессора

Рабочий цикл винтового компрессора имеет четыре фазы: всасывание, пе- ренос, сжатие и нагнетание.

Всасывание. Газ через всасывающее окно заполняют впадины между зубь- ями роторов при их вращении и выходе зубьев из зацепления. Объем впадин между зубьями ведомого и ведущего роторов носит название парной полости.

Перенос. В процессе поворота роторов газ переносится без изменения замкнутого объема парной полости в направлении окна нагнетания.

Сжатие. Давление газа повышается за счет уменьшения объема парной по- лости при вращении роторов.

Нагнетание. Газ (вместе с маслом) из уменьшающегося объема парной по- лости нагнетается через окно нагнетания в нагнетательный патрубок.

На практике рассчитать коэффициент подачи аналитически сложно из-за

отсутствия достаточно подробной информации об особенностях отдельных процессов циклов. Поэтому при расчетах обычно пользуются значениями ко- эффициентов подачи, полученными экспериментально (рис. 6.14).

Параметрический ряд отечественных винтовых холодильных компрессор- ных агрегатов охватывает диапазон холодопроизводительности от 410 до 1680 кВт при стандартных условиях работы на R22 и R717.

В обозначения компрессоров и компрессорных агрегатов параметрическо- го ряда входят: тип компрессора или агрегата, холодопроизводительность, хо- лодильный агент, температурный диапазон и наличие его регулирования.

Рис. 6.15. Винтовой бессальниковый маслозаполненный холодильный ком- прессорный агрегат (Vт = 0,125 м3/с): 1 − компрессор; 2 − корпус электродвигателя;

3 − электронасос масляный; 4 − сборник масла; 5 − масляный холодильник; 6 − фильтр очистки масла; 7 − фильтр газовый

Например, марки винтовых холодильных компрессоров и компрессорных агрегатов ВХ 350-2-1, ВХ 350-7-2, АН 130-7-7 расшифровываются следующим образом: ВХ – винтовой сальниковый компрессор; 350-холодопро изводитель-

187

ностью в тыс. ккал/ч при tо = −15°C и tк =30°С; 2 и 7 – соответственно R22

или аммиака; 1, 2 или 7 − температурный диапазон и регулирование произво-

дительности; А – компрессорный агрегат; АН – компрессорный агрегат низко-

ляной системой, в которую входит также герметичный масляный насос. Характеристика бессальникового компрессора приведена на рисунке 6.16.

Рис. 6.16. Холодопроизводительность (а) в зависимости от температуры кипения бессальникового компрессорного агрегата (R22).

6.3. Центробежные холодильные компрессоры

6.3.1. Общие сведения Центробежные холодильные компрессоры в большинстве случаев по ус-

ловиям эксплуатации невозможно отделить от холодильных машин, в составе которых они работаю.

Холодильные машины с центробежными компрессорами разделяют на две группы: комплексные холодильные машины для охлаждения воды или рассола наиболее распространены в условиях комфортного и промышленного конди-

188

ционирования воздуха; компрессорные агрегаты, применяемые в холодильных установках промышленных производств. Для холодильных машин первой группы характерно использование фреона, второй группы – аммиака, пропана и других углеводородов.

Холодильные машины с центробежными компрессорами применяют в широком диапазоне низких температур. Их применяют главным образом для больших холодопроизводительностей. Наименьшая холодопроизводительность

их определяется целесообразным минимальным расходом холодильного агента при выходе из последнего колеса. Наименьшая холодопроизводительность хо-

лодильных машин промышленного типа при стандартных условиях составляет при работе на R12 700 кВт, на R11 160 кВт, на R113 85 кВт. Оптимальную нижнюю границу холодопроизводительности при серийном производстве хо- лодильных машин с центробежными компрессорами назначают с учетом верх- ней границы холодопроизводительности поршневых и винтовых машин.

По сравнению с наибольшее распространенными поршневыми центро- бежные компрессоры имеют следующие преимущества: меньшая масса и габа- риты при одинаковой холодопроизводительности; простота устройства, надеж- ность и безопасность; равномерность вытекающей струи пара; отсутствие сма- зочных масел в холодильном агрегате; возможность осуществления циклов с многоступенчатым сжатием паров и дросселированием жидкости; возможность непосредственного соединения с быстроходным двигателем (паровой или газо- вой турбиной, высокочастотным электродвигателем); сравнительная простота регулирования холодопроизводительности в широких пределах.

Недостатки центробежных холодильных компрессоров проявляются осо- бенно при небольших холодопроизводительностях. Малые компрессоры имеют высокую частоту вращения (30…100 тыс. об/мин.), что связано с применением специального привода или многоступенчатой повышающей передачи. Тем не менее, центробежные холодильные компрессоры применяются и при малых холодопроизводительностях (40…50 кВт), особенно там, где необходимы ком-

189

пактность, малая масса, надежность.

Рис. 6.17. Ступень центробежного компрессора: 0 − вход в ступень; 1, 2 − вход в рабочее колесо и выход из него; 3, 4 − вход в диффузор и выход из него; 5, 6 − вход в на-

правляющий аппарат и выход из него

В холодильных машинах с центробежными компрессорами применяют фреоны, аммиак, пропан−пропиленовую смесь, этилен, этан, метан.

Совокупность элементов компрессора, по которым движется основной по- ток газа, называют проточной частью. Проточная часть состоит из одной или нескольких ступеней. Ступень компрессора (рис. 6.17) включает в себя рабочее колесо, диффузор и улитку. Ступени отделены друг от друга диафрагмами с лабиринтными уплотнениями.

Рис. 6.18. Треугольники скоростей на входе и выходе с рабочего колеса: а, б − на входе (а − при α1 < 90о , б − при α1 = 90о); в − треугольник скоростей на выходе

Сжимаемый газ подводится к всасывающей (входному патрубку) ком- прессора и затем поступает в каналы, образованные лопатками вращающегося рабочего колеса. Под действием центробежных сил газ отбрасывается к пери- ферии рабочего колеса. При движении в колесе повышается давление и увели-