А. В. Бараненко. Холодильные машины

Рис. 8.108. совмеще~ диarраммарабочих процессов СПК (для yrла закрут­

с момента открытия ячейки всасывания (см. рис. 8.108) в нее

начинает поступать свежий заряд газа (точка О). Но одновремен­ но во впереди идущей ячейке (точка в) начинаются сжатие газа и, следовательно, перетечки газа из нее в ячейку всасывания. Этот процесс будет протекать, так как растет давление вр впе­ реди идущей ячейке (до точки С), а в точке А закончится запол­ нение ячейки всасывания. Некоторый .заброс. давления перед точкой А связан с наддувом, но об этом будет сказано позже.

Оказавшийся в ячейке газ будет и далее сжиматься по линии

АД (если вп= 5п) или по линии АД1 (если вп= 4п). . Вернемся к ячейке всасывания. Она оказалась заполненной

свежим зарядом газа, посТупившим из камеры всасывания, и протечками из впереди идущей ячейки. Нам представляется проще определить массу (или объем WпJ протечек из впереди идущей ячейки за период заполнения газом ячейки всасывания, а затем по отношению разности объемов WB - Wпр К полному объему ячейки всасывания WB вычислить коэффициент подачи

Л. = ~ - Wпр или л. =GB -Gпр ,

~ GB

. где Gпр - масса протечек газа в ячейку всасывания.

Заметим также, что в свежем заряде рабочего вещества в ячей­

ке всасывания из-за наддува имеется некоторое количество газа.

Чтобы рассчитать коэффициент подачи, конкретизируем за­

дачу. Пусть вп=5п. Тогда последний виток спирали имеет мак­ симальную длину 88-3 ='0 (5п - 3п). Зазор между вершиной реб­ ра инеподвижной платформо'й А =0,02 мм при постоянной тол­

щине ребра 8 =4 мм. ПРИRеденная .глубина. щели (под ребром)

11/8 =0,02/4 = 0,005 указывает на то, что в щели может и не

возникнуть критическое истечение (см. гл. 5 [63]).

lJаиболее надежно такие задачи решаются с использованием результатов статистической обработки экспериментальных исследований. .

Протечки в спиралях СПК осуществляются через щели двух типов: прямoyroльные щели постоянной гJI)lбины (толщине ребра 8)

при переменной длине щели и переменном давлении истечения

(участок ве кривой сжатия); прямоугольные щели постоянной

ширины между двумя дугами по высоте ребра спирали h. В этом случае перепад давления газа также изменяется (см. рис. 8.108).

Эти типы щелей наиболее полно экспериментально изучены,

разработаны методы расчета через щели такого типа [11,19,63,

104, 105, 109].

С целью исключить влияние масштабного фактора при обра­

ботке результатов продувки моделей расход газа отнесен к еди­

нице ПЛ05ади поперечного сечения зазора в минимальном сече­

нии (1 мм).

При исследовании щелей малых размеров от 0,1 до 0,01 мм и

менее трудно установить истинное значение зазора из-за влия­

иия тепловых И силовых деформаций. Сопротивление движению

пара увеличиваетс,я: с ростом длины его пути, поэтому в расчет

вводят безразмерную величину .длина пути дросселирования.,

равную отношению длины реального или. условного участка пути Ь

к гидравлическому диаметру D r, Поэтому в излагаемой методи­ ке принято определять сначала максимально возможный расход

при критическом истечении, а затем последовательным прибли­

жением находить истинный расход газа через щель.

На-рис. 8.110 приведен:ы ре.зультаты продувки щелей, встреча­

ющихся в СПК. По оси абсцисс О'J'ложеноf.отношение давлений

P/Pl - степень расширения газа. По оси ординат - относи­

тельный расход газа через показанные на рисунке щели к крити­

ческому расходу q/qK' через эти же щели. Внизу даны харак­

терные размеры щелеЙ8% и Ь. Из этих данных следует, что толь­

ко в одной из щелей М 12 удельный расход Q/QKP достиг крити­

ческого теоретического значения. В подобной по форме щели

(кривая 13) при Р2 / Р1 ~ (Р2 / Pl)KP =1,735 критическое истече­

ние не возникло, так как из-за малой высоты 8% она оказала

большое сопротивление движению газа.

Таким образом, кривые относительных расходов позволяют

судить о характере движения газа в щели, а также сравнить

различные типы щелей с точки зрения их гидравлических со­ противлений.

При выводе формулы расхода газа через щели исходят из изме­

нения количества движения с учетом потерь трения и уравнения

сплошности. При этом учитывают характерный'линейный раз-

Рис. 8.110. Результаты продувки щелей различной формы, встречающихся:

_спк

518

мер в направлении потока газа. Теплообменом с внешней средой

пренебрегают. Движение газа принимают установившимся.

В результате решения получены формулы для определения

секундного расхода газа через единицу (1 мм2) площади попереч­

ногосечения щели [11,17,63,66,92,104,105,109], Кг/(см2·С),

где Кр - безразмерный опытный коэффициент, учитывающий

уменьшение расхода вследствие газодинамических потерь при

движении вдоль щели (Кр называется коэффициентом расхода

газа); k - показатель адиабаты газа.

Коэффициент расхода через щели можно определить на осно­

вании проведеННЫх экспериментов при установившемся движе­

нии и отсутствии внешнего теплообмена [63, 88]

~Re.p;p;;;

где ~ - коэффициент динамической вязкости, н,с/м2; 8% - глу­ бина щели по нормали к потоку; e=p,).2.Pl;. -индекс .1. относит­

ся к ячейке, в которую втекает газ, а к ячейке, из кото­ рой он вытекает.

В свою очередь, существует связь между коэффициентом расхо­

да Кр и комплексом S, названным параметром сопротивлени~.

Используя исследования, оёнованные на многочисленных экс­ периментальных данных (17, 19,63], и, прежде всего, на фун­

даментальных исследованиях в области течения газов в узких щелях

д-ра техн. наук, проф. С. Е. 3ахаренко (СПБТУ) и ряда других

авторов, удалось установить связь между Кр и комплексом S.

Параметр сопротивления течению газа через узкие щели при

1/8% > 10 может быть представлен как S = СRMDr.JRe) (где Dr -

гидравлический диаметр; Re - число Рейнольдса), а для щелей

ховатость. Коэффициент СR мало изменяется в пределах посто­

янства шероховатости поверхности щели. Для спиралей, имею­

щих обработанные поверхности высокой чистоты, CR =2,5+4 в ди­

апазоне изменения Re от 103 до 4·104 [17, 106].

Многочисленные опыты по продувке и исследованию щелей

С. Е. 3ахаренко, О. Н. Секуновой, И. И. Гильмана, С. Гриннеля,

Ф. Зальцмана (Швейцария), П. Фравн (Щвейцария), А. Эгли (США)

и других с воздухом, хлором, углекислым газом, гелием, пере­

гретым водяным паром и некоторыми другими газообразными

веществами позволили построить графическую однозначную за­

висимость между Кр и S (рис. 8.111), пригодную для решения

519

-r ..

-Т~~т-~~-т-r;-~~

. .'

~...

i--t--+-+--t~t-+-+-+--1-Н.- ~ ~

~~-+~~~r-4-~-+~,,-~~~

~+-+-+-+-+-+-+-f-I.f!Ie~-+--I3

~.

/-

il

520

задач истечения различных газов и паров через .узкие. щели с

большим сопротивлением движению газа в них, Точность расче­

та повышается по мере увеличения сопротивления, т. е. для боль­

ших отношений глубины щели Ьх к гидравлическому диамеТру Dr и малых значений числа Re.

С использованием экспериментальных данных многих упомя­

нутых выше исследователей нанесены точки на поле координат

Кр =1(8) (см. рис. 8.111, на котором проведена обобщающая

кривая).

С помощью изложенной методики расчета протечек и приве­

денных графиков можно рассчитать протечки газа между ячей­

ками СПК.

Полагая полную идентичность парных ячеек спиралей, ко­ Эффициент подачи СПК по аналогии с другими типами ком­

прессорных машин можно определить по следующим формулам:

л. =(~- Vnp)/ ~ или л. =(GB - Gпр)/ Эв'

течек через единицу площади поперечного сечения, нормально

к потоку г.аза за единицу времени [см. формулу (8.228)]; G -

производительность при условиях всасывания заB едицицу вре­

мени (мин, с); Vпр - объем протечек при Тех же условиях. Действительная объемная производительность СПК (естест­

венно при отсутствии внешних петель в холодильном компрессо­

ре): VJI =VT - Vпр; GJI=GB ~ Gnp - действительная массовая про­

Изводительность СПК.

§8.4. РОТАЦИОННЫЕ КОМПРЕССОРЫ

Кэтому типу машин относят компрессоры объемного прин­

ципа действия с одним или несколькими вращающимися в под­

шипниках роторами различной конструкции. При этом некото­

рые из них получили собственные названия: винтовые, спираль­

ные и др.

Здесь мы рассмотрим компрессоры пластинчатые (ПлРК) и с

катящимся ротором (РККР), достаточно широко применяющиеся

в холодильной технике.

Достоинствами этих машин являются:

малое число деталей, простота конструкции, относительно

низкая стоимость изготовления;

надежность в эксплуатации, несложное обслуживание;

хорошие массогабаритные показатели, особенно у ПлРК;

отсутствие клапанов на всасывании, а в некоторых типах и на нагнетании, что, как известно, снижает суммарные газодинами­

ческие потери;

нак()нец, присущи этим машинам п()л()жительные св()йства к()мпресс()ров объемно.го принципа действия.

Недостатки таких РК состоят в изнашивании движущихся

частей, х()тя И немн()гих: пластин у ПлРК и разделительн()й л()­

пасти у РККР. П()этому для таких деталей необхо.димо. выбирать только. износостойкий, анТИфрикци()нный, легкий и прочный ма­

териал.

О других осо.беНQ:ОСТЯХ этих машин будет сказано. ниже. Пластинчатые р()таци()нные к()мпресС()ры. Их исп()льзуют

преимущественно. в качестве бустерк()мпрессоров аммиачных х()­

л()дильных машин средней пр()изв()дительн()сти. В п()следнее

время ПлРК стали шир()к() применять в к()ндици()нерах, особенно.

.трансп()ртных.

При работе на R12, R502 и R22 их х()л()д()произв()дительность в режиме ко.ндицио.нирования в()здуха д()стигает 20-25 кВт.

Эк()н()мичн()сть ПлРК ниже, чем у других РК, вследствие низко.го значения механическо.го КПД и влияния внутренних протечек газа. Также недостаточно. выс()ка их до.лговечно.сть из­

за изнашивания пластин.

Х()л()дильные пластинчатые к()мпресс()ры работают при п()да­ че небольшо.го к()личества смазки в цилиндр (капельно.й смазки) ,

для уменьшения работы трения пластин. Однако. в п()следние

годы п()явились РК с п()дачей масла в ячейки сжатия в значи­

тельных к()личествах - не т()льк() для смазывания, но. и· для

упло.тнения щелей и ()хлаждения рабочего вещества. Это. масл()­ зап()лненные РК. Пластинчатые РК, как и винтовые, д()пускают

осуществление холо.дильно.го цикла системы tЭК()Н()М&Йзер. С двух­

ступенчатым дросселированием жидк()г() хо.ло.дильно.го агента.

К()нструктивные схемы ПлРК п()казаны на рис. 8.112. В ()дн()­ камерн()м РК за ()дин оборот ро.тора в кажд()й ячейке со.вершает­ ся ()дин рабочий цикл, в двухкамерн()м - два рабочих цикла.

Досто.инства и нед()стаrки кажд()й к()нструктивн()й схемы м()жет ()ценить сам читатель. Из них хр()н()л()гически раньше начали

применять ()дн()камерные ПЛРК.

11)

На рис. 8.113 изображено. п()перечное сечение ПлРК. В ци­

линдрическ()й раст()чке к()рпуса эксцентрично. п()мещен ротор, в

радиальные (или накл()нн() к нему) пазы второго вставлены плас­ тины. В пазах пластины м()гут свободно. перемещаться: выдви­ гаться благодаря действию центробежно.й силы и вдвигаться в паз, упираясь в п()верхность цилиндра. С торцо.в пластины ()гра­

ничиваются крышками цилиндра. Число. пластин z ()т ()дн()й­

двух до. 36, ()днак() в х()л()дильных ПлРК ZПЛ < 20. ол

При вращении ротора, к()гда впереди идущая пластина ячей­

ки пройдет кромку а ()кна всасывания (см. рис. 8.113), начн;ется всасывание газа. К()гда ячейка д()стигнет максимально.го объе­

ма, всасывание зак()нчится и начнется сжатие газа вследствие

уменьшения ()бъема ячейки. Заканчивается сжатие газа в м()­

мент соединения ячейки с ()кн()м нагнетания, к()гда впереди иду­ щая пластина пройдет кромку 5 ()кна. После этого начнется на­

гнетание (вытеснение) газа, ко.то.рое заканчивается в м()мент пере­ х()да задней пластин()й кромки Ь. ДЛЯ п()лн()г() вытеснения газа из ячейки осуществляется его. перепуск через канал (п()казан

штрих()в()й линией) в ячейки с низким давлением газа. П()л()жение выпускно.й (~ерхней) кромки 8 ()кна нагнетания

()пределяет ге()метрическую степень сжатия Ег, ко.торая, как и

в винтовом компрессоре, равна отношению максимального объе­

ма ячейки W o в начале сжатия газа к ее объему Wсж в конце t:жатия

Геометрическая степень сжатия газа в ПлРК определяется

конструкцией цилиндра компрессора, точнее, расположением в нем окон всасывания и нагнетания, и поэтому для данного ком­

прессора является величиной постоянной.• Понятие .геометри­

ческая степень сжатия. теряет смысл при наличии самодейству­

ющих клапанов на нагнетании.

В пластинчатом компрессоре, как и в винтовом, возможны

три типа режимов работы: при Рн =Ра; Р > Ра И Рн <Ра' где Ра -

давление внутреннего сжатия газа в яч~ке, когда ее объем ста­

нет равным Wсж• Последний тип режима (РН <р,), как наименее

экономичный, в пластинчатых РК стремятся не допускать, тем

боЛее что при Этом пластины неоправданно перегружаются си­

лами давления газа, вызывающими их изгиб и возможное за­

клинивание в пазах.

Теоретические диаграммы возможных циклов работы плас­

тинчатого РК такие же, как и у винтового (см. рис. 8.59).

ПРОИЗВОДИТeJIЬВОСТЬ пластинчатого РК, потребляемая мощ­

ность и кпд. Теоретическая объемная производительность плас­ тинчатого однокамерного РК зависит от геометрических разме­ ров и частоты вращения ротора. Для однокамерного ПлРК

Для применяемых значений относительного эксцентриситета

В формуле (8.230) толщина пластин не учитывается, так как

считается, что пластины, уменьшая объем ячейки над пов~рх­ ностью ротора, освобождают одновременно точно такой же объем в пазах. Этот объем заполняется газом, перетекающим через за­ зоры. На участке сжатия и нагнетания газ из-под пластин вы- ' талкивается в 'l'Oрцевые зазоры. Если же газ, попадающий в пазы,

относить к потерям, то тогда следует учесть уменьшение полез-

524

ного объема ячеек из-за конечной толщины 8 пластин. В этом случае z~ 12

Для двухкамерных РК (см. рис. 8.112, 6), в которых за один оборот рабочий цикл осуществляется дважды, теоретическая объ­

емная производительность

. Действительная производительность РК меньше теоретичес­

кой на величину потерь, которая учитывается коэффициентом

ленииJI и температуре во всасывающем патрубке.

Таким образом, действительная объемная производительностъ РК

Коэффициент подачи холодильного РК учитывает следующие

основные потери:

перетечки газа из полостей сжатия и нагнетания во всасы­

вающие полости через торцевые и радиальные зазоры, а также

через зазоры между пластинами и ротором в пазах;

перенос газа, оставшегося в ячейках после их разобщения с

нагнетательным окном (газа, оставшеrocя в защемленном объеме);

подогрев газа от стенок ротора, пластин и цилиндра в процес­

се всасывания, а также от смешения с газом, натекающим со

. стороны ячеек с повышенным давлением (т. е. перетечками). Скорость газа в окне всасывания к концу этого процесса мала,

поэтому дроссельные потери в пластинчатых РК малы. Они сни­ жают коэффициент подачи примерно на 0,2-0,3%.

Объемные потери в РКзависят от многих факторов: от режи­

ма работы; рабочего вещества; перепада давления и отношения

давлений pJPB ; соотношения геоМЕЩ>ических размеров (относи­ тельного эксцентриситета е/вц; l/RJ; размера зазоров; чи.сла

пластин; частоты вращения; способа охлаждения корпуса и КО­

личества подаваемого масла.

Количественная оценка влияния каждого из названных факто­ ров на основании экспериментальных данных не исследована. Име­

ются теоретические методы расчета коэффициента подачи для

газовых РК [102]. Для холодильных РК при определении коэффи­

циента подачи используют экспериментальные данные (рис. 8.114),

где верхняя кривая относится к РК большой произ80ДИтельнос­

ти И К средним машинам при малых перепадах давления.

Встречаются также эмпирические формулы для определения

коэффициента подачи пластинчатого РК, например л, -1 - ахн,

где ~=P/Pa - внешняя степень повышения давления; а=0,05-

для крупных машин, а= 0,1 - для небольших.

525

ра <Рн во всем интервале работы компрессора, т. е. необходимо,

чтобы в~" ~ хн ' откуда

где nсж - средний условный показатель политропы сжатия. Экс­

периментально получены значения nсж:О= lД+l,2 дЛЯ РК с цир­

куляционным смазыванием компрессора при капельной подаче масла в рабочее пространство (к пластинам) в небольшом коли­

честве nсж:О= 1,4+1,6.

Геометрическая степень сжатия связана с углом сжатия (см. рис. 8.113) зависимостью

Работа пластинчатого РК, затраченная .на единицу массы ра­ бочего вещества, определяется по тем же зависимостям, что и

для винтовых компрессоров. В пластинчатых РК значительную

часть энергии привода расходуют на преодоление механическо­

го трения. Основными факторами, определяющими потери энер­

гии на механическое трение, являются: частота вращения рото­

ра, радиус цилиндра Вц, число пластин z и их масса; коэффици­

ент трения пластин по цилиндру и в пазах.

Мощность трения в :щвисимости от режима работы РК при

постоянной частоте вращения меняется незначительно, поэтому

часто в расчетах принимается постоянной. Но эта мощность отно­ сительно велика, она составляет, по данным исследований [102], 20-30% от подводимой мощности. Разработана методика теоре­

тического определения мощности трения, однако сложность ее

практического применения состоит в том, что трудно выбрать коэффициент трения в условиях работы машины [102].

Основная часть механических потерь (около 80-90%) прихо­

дится на трение пластин по цилиндру в корпусе и в пазах рото­

ра. При уменьшении числа пластин механические потери сни­ жаются, но возрастают протечки, утечки и перетечки в рабочем

пространстве компрессора, растут гидравлические потери на

нагнетании. Это приводит к УВеличению внутренней индикатор­

ной мощности РК. Оптимальное число пластин, обеспечиваю­

щее минимум 'суммарных внутренних и механических потерь,

составляет, как показывает опыт, 8-10 дЛЯ РК без разгрузоч­

ных колец и 16-18 с разгрузочными кольцами. Решающим фак­ тором при выборе z является перепад давлений Ар = РН - рв и,

следовательно, прочность пластин и силы трения ИХ в пазах.

ЭнергетическуJO эффективность РК учитывает эффективный

КПД Че' приведенный на рис. 8.115, в зависимости от отноше­

ния давлений 1I:н• Верхняя кривая относится при прочих равных

условиях к крупным машинам и к машинам с малым перепадом давлений.

где ив - удельный объем газа при условиях всасывания; k _

показатель адиабаты.

Массовый расход рабочего вещества, как обычно, Ga =QoIqo. Выбор основных констру.ктивных соотношений пластинча­

тых рк. Действительная.объемная производительность

~ = G/qy,

где qy - удельная объемная холодопроизводительность холо­

дильного агеНта, определяемая при расчете холодильного цикла.

Далее по формуле (8.233) находим V , предварительно выбрав по

T

опытным данным (см. рис. 8.114) значение коэффициента подачи.

Конструктивные размеры и их соотношения при прочих рав­

ных условиях оказывают решающее влияние на энергетическую

[h - ширина (высота) пластины], а с другой - возможность

размещения пластины в роторе при ее МИЩIМальном вылете, для

чего рекомендуется принимать h/r = 0,5+0,65, где r - радиус

ротора (см. рис. 8.113);

значение относительной длины l = l/ Вц • Оно влияет на соот­

ношение размеров радиальных и торцевых зазоров. Рекоменду­

ется выбирать 1 = 3,4+8, где меньшие значения":"" для конструк­

ций с эффективными торцевыми уплотнени~ми. При этом будет

выдержан минимальный защемленный объем, но увеличится Вц,

что, как указывалось, существенно влияет на мощность трения

и увеличивает окружную скорость на периферии пластины (ско-

рость скольжения по цилиндру). "

Кроме того, условия унификации деталей типоразмерного ряда РК требуют соблюдения в пределах одной базы одинаковых ра­

При прое:ктировании пластинчатого РК необходимо выдержать важный параметр - среднюю окружную скорость скольжения пластины по цилиндру (ueJ, которая влияет на потерю работы,

на трение и износ пластин в прямой зависимости и на размеры

цилиндра - в обратной:

"ер = о,5(итах + umin ) = о,5{2Хn[Вц + е + (Вц - е)]} = 2хnВц'

При выборе допустимой скорости [иЭср исходят из допустимо­

го износа пластин. Неметаллические пластины из асботексто­

лита и особенно стеклотекстолита (марок СТ-1, СТЭФ-1 и др.)'

при наличии смазывания допускают среднюю окружную ско­

рость [u]el!.~ 10+16 м/с. Графитовые пластины ПрИ работе без сма­

зывания допускают среднюю скорость до 13 М/с. Толщина неме­ таллических пластин 3-12 мм. Металлические пластины приме­

няют в компрессорах малой производительности, так как они тре­

буют использования вращающихся разгрузочных колец, на кото­

рые опираются пластины, а это усложняет конструкцию РК. Без

разгрузочных колец при металлических пластинах [и]ep~ 8 м/с.

Толщина металлических (сталJ>НЫХ) пластин 1,5-3 мм.

Учитывая изложенное, формулу (8.234) можно переписать так

(для однокамерных РК): ~ = л'У,. =л'СёlnR~. Заменив выра­

где V выражен в кубических сантиметрах в секунду (м3/с).

JI

528

Радиус цилиндра Вц принимают ближайший из действую­

щего ряда с последующим корректированием окружной скорос­

ти или других величин. При числе пластин z ~ 12

Необходимо также определить положение кромок всасываю­

щего и нагнетательного окон (см. рис. 8.113). Рекомендуются следующие значения для однокамерных РК: (11 =(0,6+0,8)/3; (12= = 0,5/3; (1з =(0,5+2)/3; где /3 - угол между серединами двух смеж­

ных пластин.

Производительность компрессора, как правило, регулируют способом .пуск - остановка•. При регулировании производи­

тельности пластинчатых РК применяют и другой способ: изме­

нение положения кромки всасывающего окна в конце процесса

всасывания, что уменьшает начальный объем ячейки, а также используемый для других типов компрессоров способ перепуска

газа с нагнетания на всасывание.

Пластинчатые РК малой производительности благодаря своей

компактности, усовершенствованию технологии и применению

новых материалов для пластин широко применяют, как упоми­

налось, в кондиционерах и в качестве газовых (и воздушных)

компрессоро~.

На рис. 8.116 показан схематичный разрез двухкамерного ПлРК

для транспортного кондиционера рабочим объемом до 120 см3• Но­

минальная холодопроизводительность при работе на R12 в режи­ ме кондиционера - до 6,5 KB'r. Потребляемая мощность 4,5 кВт.

Номинальная частота вращения ротора 50 с-1. На стороне нагне­

тания установлен лепестковый клапан. Система смазывания - безнасосна" масло ХС-40 или кремнийорганическая жидкость.

На рис. 8.116 приведены его характеристики Qo = '(n) и Na =

=f(n) при работе на R12 и номинальном температурном режиме

кондиционера t o= О и перегреве tnp = 10 ·С и tK = 60 ·С. Как сле­

дует из графиков (ри~. 8.117), его холодопроизводительность

при изменении частоты вращения ротора с n = 2000 об/мин до 6000 об/мин повысилась с 4 кВт до 10,4 кВт, т. е. в 2,6 раза.

При этом потребляемая мощность возросла с 2 кВт до 8 кВт, т. е. в четыре раза. Доля объемных потерь производительности ком­ прессора уменьшилась примерно в три раза. Следовательно, не­ адекватный рост холодопроизводительности и мощности явил­ ся следствием роста газодинамических сопротивлений (примерно

в девять раз!) и необратимых тепловых потерь. Доля механичес­

кой работы сил трения мало изменилась благодаря постоянству теплового режима и присутствию масла в рабочем веществе.

Компрессоры с катящимся ротором. Устройство, привцип действия, области приМеиеиия. Ротационный компрессор с ка­ тящимся ротором (РККР) состоит из неподвижного корпуса (ци­

линдра) 1 (рис. 8.118), эксцентрикового вала 2, насаженного на

него ротора 3 и разделительной пластины или лопасти 5.

Рве. 8.116. Двухкамервый пластинчатый компрессор малой производи­

ведомый диск

При вращении эксцентрикового вала 2 вокруг оси О ротор 3 катится по внутренней поверхности цилиндра 1. Между цилинд­ ром и ротором образуется серповидная полость, изменяющаяся

в зависимости от угла поворота ротора. Она делится на две изо­

лированные части пластиной 5, плотно прижимаемой к ротору

пружинами 6. Одна из частей через окно 7 сообщается со всасы­

вающей камерой, другая через нагнетательный клапан 4 - с на­ гнетательной. В связи с необходимостью обеспечить работу хо­ лодильных РККР на режимах с большим перепадом давления

Ар =РИ - РВ современные малые компрессоры, кроме нагнета­

тельного, часто имеют и всасывающий клапан. Процессы всасы­

вания и сжатия, а затем и нагнетания в РККР происходят одно­ временно в двух частях серповидной полости, разделенной ро­

тором и пластиной, за один оборот эксцентрикового вала. Одним из первых крупных компрессоров с катящимся рото­

ром в начале ЗО-х годов ХХ в. был именно холодильный ком­

прессор, работавший на аммиаке в качестве бустеркомпрессо­ ра и в установках кондиционирования воздуха. В нашей стране

компрессоры с катящимся ротором в герметичном исполнении

момент, когда лопасть 5 (см. рис. 8.118) полностью задвинута в

паз корпуса компрессора, а ось эксцентрика - точка 01 и ось

его вращения - точка О находятся на одной линии с осью ло­

пасти. В этом положении площадь серповидной полости макси-

=Кj)р=2R;Кр' После подстановок получим (см. такжерис. '8.119)

~= 2xRpK p(2Rp + 'l'pRp)'I'pRp = 2xR;K p'l'p(2 + 'l'p);

~= ~л.n =2xR;Кр'l'рл.n(2 + 'l'p)'

откуда

(8.244)

Таким образом, для определения Rp' следует задаться отно­

сительными коэффициентами Кр и '1' • Коэффициент подачи л.

выбирают по экспериментальным дaH~ЫM для поршневых ком­

прессоров VII =GaV 1 = QoQv'

Выбор конструктивных размеров РККР. Основными кон­

структивными размерами РККР являются: радиус ротора R ,

длина ротора ( цилиндра) l и эксцентриситет е. Практика вырК-

60- тала оптимальцые соотношения Me~y этими величинами

для холодильных компрессоров. Так, Кр= 1/(2RJ = 0,25+1,0 (иног­

да до 1,2), 'l'p =e/R = 0,11+0,16.

Для компрессоро~ торгового холодильного оборудования ре­

комендуется 'I'\!= 0,14+0,16. Толщина лопасти Ь~ 2е, но встреча­ ется и Ь = 0,6+1,2 мм. Ширина лопасти Н = 5+10 мм.

Коэффициент подачи РККР определяют'по тем же зависимос­

тям, что и для поршневых компрессоров, при этом руководству­

ются проверенными практикой рекомендациями [88] для герме­

тичных компрессоров: величину относительного мертвого про­

странства принимают равной 0,02-0,03; показатель политропы обратного расширения Пр = 1,09+1,12; коэффициент дросселирова-

532

N

10)

+

1<')

со

"'-

...

~

8.

~

~

f;l

:.:

(,1'

8.

о

i

о

:.:

~~

о

Ш

8.

~

~

~

f

:а

~

~

....

IN....

00

с;

~

нижнего полукожуха 10, прижимает компрессор к опоре стато­ ра (и верхнему полукожуху) с силой, в три-четыре раза превы­ шающей массу компрессора. На верхнем полукожухе имеются всасывающий вентиль 14 и нагнетательный патрубок 13.

Компрессор состоит из верхней крышки 8, цилиндра 7, рото­

ра 12, лопасти 5, пружины лопасти 6, эксцентрикового вала 12

и нижней крышки 7 .. ' .

Система смазывания РКК принудительная. Масло из нижне­

го. полукожуха через сетчатый фильтр центробежным насосом

подводится через каналы к узлам трения и в небольшом J(ОЛИ­

честве в цилиндр для герметизации рабочей полости. По. этой

причине масла в нагнетаемом холодильном агенте герметичных

РК содержится больше, чем в поршневых компрессорах.

В картере компрессора поддерживается давление всасывания. Всасываемый газ омывает статор электродвигателя, охлаждая обмотку.

Разделительная лопасть 5 прижимается к ротору пружиной 6 и давлением газа в полости размещения пружины, для чего ее

полость соединена отверстием с камерой сжатия компрессора.

В заключение следует отметить, что компрессор с катящимся

ротором уступает по своим технико-экономическим показателям

только спиральным компрессорам. Однако его можно усовер­

шенствовать.