Основные и вспомогательные части компрессорных холодильных машин
Холодильные машины используют теплоту испарения легкокипящих жидкостей, т. е. имеющих низкую температуру кипения при атмосферном давлении. Эти вещества называют холодильными агентами.
Компрессорная холодильная машина – это замкнутая система, в которой постоянно циркулирует одна и та же рабочая среда (хладагент).
При сжатии паров происходит повышение не только давления, но и температуры. После компрессора сжатый холодильный агент поступает в конденсатор, где охлаждается и конденсируется. Жидкий холодильный агент далее проходит через дроссельный вентиль (который может представлять собой суженную трубку), где происходит его дросселирование (понижается давление) и подаётся в испаритель, где испаряясь, поглощает тепло.
Холодильная машина компрессионная состоит из таких основных узлов:
=испаритель, где происходит кипение жидкой рабочей среды (хладагента) с отбором тепла;
=компрессор, который всасывает пары хладагента из испарителя, сжимает их и впоследствии нагнетает в конденсатор;
=конденсатор, в котором хладагент отдаёт накопленное тепло во внешнюю среду и снова переходит в жидкое состояние;
=автоматический терморегулирующий вентиль.
Вспомогательные части: отделитель жидкости, маслоотделитель, фильтры, воздухоотделители, теплообменники, насосы, вентиляторы и др.
Преимуществом холодильных компрессоров открытого типа является то, что они могут приводиться в движение не только электрическим двигателем, но и другими механизмами, например двигателями внутреннего сгорания. Открытые холодильные компрессоры незаменимы тогда, когда нет возможности использовать электроэнергию. Например, в поле при сборке урожая, в море во время ловли рыбы и т.д. У холодильных компрессоров открытого типа максимально упрощен доступ к электродвигателю. В любой момент можно провести техническое обслуживание, осмотреть трущиеся детали, смазать подшипники, ротор или обмотку статора прямо на месте эксплуатации. Если подобный ремонт нужно провести с полугерметичным компрессором, то потребуется специальная оснастка и производственная база.
Устройство и принцип работы компрессионной холодильной машины
Из всех способов наибольшее применение получило охлаждение с помощью холодильных машин (машинное охлаждение), при котором используется принцип кипящих жидких газов. Работа холодильной машины полностью автоматизирована, что обеспечивает удобство в эксплуатации, безопасность работы обслуживающего персонала, возможность соблюдения требуемого температурного режима для различных видов продуктов, а также режима экономии.
Холодильная машина — «это кольцевая герметически замкнутая система, по которой циркулирует одно и то же количество рабочего вещества, называемого холодильным агентом.
В торговом машиностроении применяются холодильные машины двух видов: компрессионная и абсорбционная, в которых используются различные способы обеспечения циркуляции хладагента. В компрессионной холодильной машине для циркуляции хладагента затрачивается механическая энергия, а в абсорбционной — тепловая. Наибольшее распространение получила компрессионная холодильная машина» [10], в которой основным рабочим узлом является компрессор .
Схема компрессионной холодильной машины: 1 — компрессор; 2 — всасывающий клапан; 3 — нагнетающий воздух клапан;
4 — поршень; 5 — цилиндр; б — электропривод; 7 — электровентилятор;
8 — конденсатор; 9 — ресивер; 10- терморегулирующий вентиль; 11 — датчик;
Схема компрессионной холодильной машины: 1 — компрессор; 2 — всасывающий клапан; 3 — нагнетающий воздух клапан;
4 — поршень; 5 — цилиндр; б — электропривод; 7 — электровентилятор;
8 — конденсатор; 9 — ресивер; 10- терморегулирующий вентиль; 11 — датчик;
Компрессионная холодильная машина состоит из компрессора 1, конденсатора 8, ресивера 9, терморегулирующего вентиля 10 и испарителя 12. Эти части соединены между собой трубопроводами и образуют замкнутую герметичную систему, которая заполнена холодильным агентом — хладоном.
Компрессор служит для непрерывного отсасывания холодных паров хладона из испарителя, сжатия их и нагнетания в конденсатор. Важнейшими частями компрессора являются цилиндр 5, поршень 4 и два клапана (всасывающий 2 и нагнетающий 3). Поршень совершает в цилиндре возвратно-поступательное движение с помощью электропривода 6. При опускании поршня увеличивается объем рабочей полости цилиндра и давление в нем снижается. Вследствие этого открывается всасывающий клапан, и цилиндр заполняется парообразным хладоном, поступающим из испарителя. При поднятии поршня (при закрытых клапанах) пары хладона сжимаются и нагреваются за счет сжатия до температуры 50 — 60°С. При достижении наибольшего давления паров в цилиндре открывается нагнетающий клапан, и горячие пары хладона выталкиваются в конденсатор.
Конденсатор — это теплообменный аппарат, охлаждаемый с помощью электровентилятора. Конденсатор воздушного охлаждения представляет собой трубчатый змеевик из металлических труб с насаженными на них ребрами из металлических пластин. По змеевику сверху вниз проходит охлаждаемый холодильный агент, а снаружи змеевик обдувается воздухом от электровентилятора 7. В конденсаторе горячие пары хладона отдают свою теплоту воздуху помещения. В результате их температура понижается до температуры конденсации, которая обычно на 8-12°С выше температуры воздуха помещения. При дальнейшем охлаждении пары хладона отдают скрытую теплоту парообразования при постоянной температуре и превращаются в жидкость. Интенсивность конденсации зависит от размера охлаждаемой площади поверхности конденсатора, разности температур хладоново-го пара и воздуха помещения, а также чистоты поверхности конденсатора. Загрязнение конденсатора смазочными маслами, пылью затрудняет теплообмен между холодильным агентом и наружным воздухом. Жидкий хладон, постепенно проходя через фильтр-осушитель, накапливается в ресивере 9.
Ресивер представляет собой стальной герметичный сосуд, служащий для накопления, хранения сжиженного хладона и равномерной его подачи в другие части холодильной машины. В ресивере и конденсаторе поддерживается одинаковое давление, равное давлению конденсации. Из ресивера жидкий хладон подается к терморегулирующе-му вентилю 10.
Терморегулирующий вентиль (ТРВ) — автоматический прибор, который регулирует заполнение испарителя жидким хладоном. Основными его частями являются игольчатый клапан, закрывающий доступ жидкого хладона из ресивера в испаритель, и датчик 11, контролирую
щий температуру паров хладона на выходе из испарителя. При повышении температуры, что является признаком недостаточного заполнения испарителя, клапан вентиля автоматически открывается, увеличивая подачу жидкого хладона в испаритель. Другой важной функцией ТРВ является дросселирование (расширение жидкости при истечении через узкие отверстия) жидкого хладона. Дросселирование происходит в кольцевой щели между игольчатым клапаном и седлом вентиля. На этом участке резко падает давление жидкого хладона, поскольку в испарителе поддерживается более низкое давление, чем в конденсаторе и ресивере. При этом давление конденсации хладона понижается до давления кипения. Соответственно понижается температура кипения жидкого хладона.
КОМПРЕССОРНЫЕ МАШИНЫ
через направляющий аппарат всасывается вдоль оси вращения колеса в каналы между его лопатками. При вращении колеса под действием центробежной силы газ перемещается по спиральному корпусу и удаляется по направлению радиуса в выпускное отверстие, создавая на выходе избыточное давление. В осевых вентиляторах газ проходит вдоль оси, не изменяя направления; в диаметральных машинах газ пересекает колесо по диаметру; в диагональных (прямоточных) вентиляторах газ с лопаток поступает по диагонали в кольцевой кожух, из к-рого выходит в осевом направлении. наиб. распространены радиальные и осевые вентиляторы. Последние проще в изготовлении, менее металлоемки, чем центробежные машины, однако развивают меньшее давление. Их целесообразно применять в коротких газопроводящих системах для подачи больших объемов газа при малом напоре. В разветвленных сетях (напр., пром. вентиляции) обычно используют центробежные машины. Осн. показатели (давление, производительность, мощность, кпд) работы вентиляторов, как и других К. м., находят путем расчета вентиляционных либо иных систем и по спец. графикам. Нормальная эксплуатация вентиляторов определяется условиями их работы. Напр., при значит. колебаниях расхода и давления воздуха затруднительно обеспечить устойчивое функционирование вентиляц. сети с помощью одной машины, поэтому соединяют параллельно либо последовательно неск. вентиляторов. В случае необходимости существенно увеличить при постоянном давлении производительность машин применяют их параллельное соединение, для значит. повышения давления при той же производительности — последовательное.
Газодувки, или нагнетатели (1,1 2 /р 1 2 /p 1 >3,5) применяют для перемещения по трубопроводам сжимаемых при охлаждении газов, перемешивания и распыливания жидкостей, увеличения степени превращ. исходных в-в и т. п. Эти машины подразделяют на вакуумные (начальное давление ниже атмосферного, т. е. p 1 2 =0,115-1 МПа), среднего (1-10 МПа), высокого (10-100 МПа) и сверхвысокого (св. 100 МПа) давления. Компрессоры бывают одно- и многоступенчатые, одно- и многосекционные (секция-единичная ступень либо группа ступеней, после к-рой газ отводится в холодильник или направляется потребителю). Прочностная характеристика ступени либо секции, конструктивные особенности предохранительных и др. клапанов и применяемые материалы определяются рабочим давлением, размеры ступени (напр., диаметр рабочего органа — цилиндра, колеса и т. п.) — производительностью Q, или объемом газа, перемещаемого машиной в единицу времени. Компрессорная установка кроме собственно компрессора с приводом включает межступенчатую и концевую теплообменную аппаратуру, влагомаслоотделители, трубопроводы, а также контрольно-измерит. приборы, ср-ва защиты (вибрационной, акустической и т. д.) и автоматики. По принципу сжатия различают объемные и динамич. компрессоры. В первом случае компримирование происходит вследствие периодич. уменьшения объема, занимаемого газом, во втором — в результате непрерывного ускорения потока газа с преобразованием подводимой к нему внеш. энергии последовательно в кинегич. энергию потока и в потенциальную (давление). Объемные компрессоры по виду рабочего органа делятся на поршневые, мембранные и роторные (ротационные). В поршневых компрессорах (рис. 2) газ сжимается в замкнутом пространстве (цилиндре) поршнем, совершающим возвратно-поступат. движение с помощью кривошипно-шатунного механизма. Выпускают одно- и многоцилиндровые машины, причем в зависимости от расположения цилиндров различают горизонтальные, вертикальные и угловые компрессоры. Горизонтальные машины, в к-рых цилиндры размещены по одну сторону коленчатого вала, наз. односторонними, по обе стороны-оппозитными. Последние отличаются большей частотой вращения вала (что позволяет повышать производительность), меньшими массой и габаритными размерами, чем односторонйие машины. Вертикальные компрессоры по сравнению с горизонтальными занимают меньшую площадь, а фундамент, воспринимающий вертикальные нагрузки, имеет меньшую массу. Угловые компрессоры в зависимости от расположения цилиндров по отношению к оси вала м. б. V- и W-образные, а также прямоугольные; эти машины получили значит. распространение
благодаря ряду преимуществ перед горизонтальными и вертикальными компрессорами: лучше уравновешены (поэтому требуется менее массивный фундамент), компактны и имеют меньшую массу. Поршневые компрессоры применяют для сжатия (р 2 =3-300 МПа) газов низкой плотности при Q=10-300 м 3 /мин; недостатки: загрязнение газов маслами, используемыми для смазки цилиндров, большие габаритные размеры, необходимость установки на массивных и дорогостоящих фундаментах, неравномерность подачи газа. В мембранных компрессорах, к-рые по типам (горизонтальные, угловые и т. п.) не отличаются от поршневых, газ компримируется в результате уменьшения объема камеры сжатия при колебаниях мембраны, вызываемых возвратно-поступат. движением гидропривода. При прогибе мембраны происходит всасывание и нагнетание газа, к-рый интенсивно охлаждается вследствие развитой пов-сти мембраны и иногда — посредством змеевика с холодной водой, что обеспечивает высокое отношение р 2 /р 1 в одной ступени. Так, в трехступенчатом компрессоре создается давление 100 МПа. При перемещении мембраны достигаются герметизация рабочей полости машины и возможность получать на выходе газ высокой чистоты. Поэтому такие компрессоры используют для сжатия обычно до 10-50 МПа, напр., кислорода, хлора и фтора при Q =1-50 м 3 /мин. В роторных компрессорах уменьшение объема газа осуществляется одним или неск. вращающимися роторами. По конструкции рабочих полостей эти машины подразделяются на пластинчатые, жидкостнокольцевые, винтовые и др. Пластинчатые компрессоры (рис. 3) состоят из корпуса,
Рис. 3. Пластинчатый компрессор: 1 — корпус; 2 ротор; 3 — пластина; 4 камера сжатия; 5 — охлаждающая рубашка; 6. 7 — всасывающий и нагнетательный патрубки.
внутри к-рого на горизонтальном валу вращается эксцентрично расположенный ротор с продольными пазами и вставленными в них свободно скользящими пластинами. При вращении ротора пластины под воздействием центробежной силы выталкиваются из пазов и разделяют пространство между корпусом и ротором на ряд камер. Объем последних при вращении ротора непрерывно уменьшается по направлению от всасывающего патрубка к нагнетательному, через к-рый вытесняется газ, сжатый в камерах. В компрессорах с жидкостным кольцом внутри цилиндрич. корпуса вращается эксцентрично размещенный ротор, снабженный жестко закрепленными лопатками. Корпус машины примерно наполовину заполняется жидкостью, к-рая при движении ротора отбрасывается лопатками к стенкам корпуса, образуя на его внутр. пов-сти вращающееся кольцо. В результате между ним и лопатками образуются камеры разного объема, к-рый непрерывно уменьшается, вследствие чего газ, засасываемый через отверстие в крышке корпуса, сжимается и выталкивается в нагнетат. патрубок. Рабочей жидкостью, как правило, служит вода (такие машины наз. водокольцевыми), реже масло, ртуть, серная или др. к-ты. Несмотря на то что эти компрессоры имеют более низкий кпд, чем пластинчатые, они нашли широкое применение благодаря простоте устройства, малому износу, надежности действия и возможности компримирования запыленных газов. В винтовых компрессорах (рис. 4) рабочие камеры образуются корпусом и двумя винтообразными роторами, связанными между собой парой цилиндрич. шестерен и имеющими зубья разл. профиля. При вращении ведущего ротора его зубья входят в зацепление с зубьями на ведомом роторе и вытесняют находящийся в камерах сжатый газ, перемещая
Рис. 4. Винтовой компрессор: 1 — корпус; 2, 3 — ведущий и ведомый винтовые роторы; 4 — шестерни.
его в продольном направлении. Различают машины сухого сжатия (газ охлаждают с помощью водяных рубашек, расположенных в корпусе) и маслозаполненные (для охлаждения газа в рабочие полости винтов впрыскивают масло). Достоинства винтовых компрессоров: быстроходность, компактность, чистота подаваемого газа; недостатки:
Рис. 5. Центробежный компрессор: 1 — корпус (улитка): 2 — рабочее колесо: 3 — вал; 4 — устройство для торможении потока газа и повышения давления (диффузор); 5 — направляющий аппарат; 6, 7 — всасывающий и нагнетательный патрубки.
сложность изготовления винтообразных роторов, высокий уровень шума при работе. Типичные показатели роторных машин: Q =1-100 м 3 /мин, р 2 =0,3-1 МПа. Динамич. компрессоры по принципу действия подразделяются на турбинные (турбокомпрессоры) и струйные. В турбокомпрессорах поток газа ускоряется в результате контакта его с лопатками вращающегося рабочего колеса. наиб. распространены радиальные и осевые машины.
Рис. 6. Осевой компрессор: 1, 2 — статор и его лопатки; 3, 4 ротор и его лопатки; 5, 6 — Направляющий и спрямляющий аппараты; 7 — диффузор; 8, 9 — всасывающий и нагнетательный патрубки.
Радиальные турбокомпрессоры, в к-рых газ движется от центра колеса к периферии, наз. центробежными (рис. 5), в обратном направлении — центростремительными. Центробежные машины, в к-рых давление создается под действием центробежных сил, возникающих во вращающемся газовом потоке, м. б. с горизонтальным (развивают избыточное давление до 7 МПа) или с вертикальным (до 35 МПа) разъемом корпуса и имеют производительность до 600 м 3 /мин и выше. Для обеспечения производительности 1500 м 3 /мин и более наряду с центробежными применяют осевые компрессоры (рис. 6). Осн. частями такой машины служат ротор и корпус-статор, снабженные лопатками. При вращении ротора газ перемещается вдоль оси машины, причем кинетич. энергия потока превращ. в энергию давления одновременно на лопатках ротора и статора; кроме того, статорные лопатки образуют своеобразное направляющее устройство, по каналам к-рого сжатый газовый поток через спец. спрямляющий аппарат и выходной патрубок поступает в напорный трубопровод. Осевые компрессоры имеют более высокий кпд, меньшие массу и габаритные размеры, чем машины с радиальным потоком. Осн. достоинства турбокомпрессоров: большой срок службы и высокая надежность работы; сжатие газов без загрязнения смазочными материалами; непрерывность подачи газа; малая металлоемкость; достаточно высокий кпд; возможность использования легких фундаментов вследствие небольшой вибрации. Благодаря этим достоинствам, а также высокой производительности турбокомпрессоры находят в последнее время все большее применение в крупнотоннажных произ-вах, напр., аммиака, метанола, азотной к-ты. В струйных компрессорах (инжекторах) ускорение газа происходит в результате смешения потоков разных уд. энергий. При этом газ низкого давления сжимается до промежуточного за счет кинетич. энергии газа, подаваемого под высоким давлением. Вследствие компактности, простоты устройства и надежности эксплуатации струйные машины часто экономически целесообразно использовать, несмотря на невысокий кпд (обычно 0,2-0,25), напр., в качестве тепловых насосов в выпарных установках (см. Выпаривание). Тип компрессора выбирается в соответствии с производительностью и требуемым давлением (рис. 7). В хим. пром-сти часто комбинируют разл. машины, напр. последовательно устанавливают центробежные и поршневые компрессоры. Сравнение характеристик работы машин разных типов примерно одинаковой производительности показывает, что поршневые компрессоры значит. более экономичны, чем остальные машины, но уступают им по металлоемкости и надежности. Два наиб. важных типа компрессоров — поршневые и турбокомпрессоры-скорее не конкурируют, а дополняют друг друга, причем в каждом конкретном случае оптимально применение того или иного типа машин в зависимости от сочетания условий функционирования (показателя политропы, плотности, влажности, агрессивности и степени загрязнения газов, стоимости машин и др.). Однако турбокомпрессоры предпочтительнее использовать при Q=900 м 3 /мин и выше. Роторные компрессоры занимают промежут. положение между поршневыми и центробежными. При Q=60-90
Рис. 7. Области применения компрессоров: 1-3 -поршневых (соотв. вертикальных, оппозитных и угловых W-образных); 4 — центробежных; 5 — осевых; 6, 7 — роторных (соотв. жидкостнокольцевых и пластинчатых).
м 3 /мин сжатый газ, не загрязненный маслом, получают с помощью роторных, в частности винтовых, машин. При Q =12-60 м 3 /мин целесообразно применять поршневые компрессоры, потребляющие меньшую уд. мощность, чем роторные. Особую группу К. м. составляют компрессоры холодильных установок (см. Холодильные процессы), или холодильные компрессоры. Последние предназначены для сжатия паров холодильных агентов (хладонов, аммиака, пропана, этана, этилена, метана и т. д.) до давления конденсации и для их циркуляции. Осн. типы этих компрессоров: поршневые, роторные (винтовые) и центробежные. Конструктивно они не отличаются от рассмотренных выше, однако их конфигурация, масса, габаритные размеры и прочностные характеристики определяются св-вами холодильных агентов. Лит.: Рахмилевич 3. 3., Мыслицкий Е. Н., Хачатурян С. А., Компрессорные установки в химической промышленности, М., 1977; Киселев Г. Ф., Компрессоры крупнотоннажных агрегатов производства аммиака. М., 1979; Холодильные компрессоры. Справочник, М., 1981; Рахмилевич 3. 3 . Радзин И. М., Фармазов С. А., Справочник механика химических и нефтехимических производств, М., 1985. 3. 3. Рахмилевич.
Химическая энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . Под ред. И. Л. Кнунянца . 1988 .
Смотреть что такое «КОМПРЕССОРНЫЕ МАШИНЫ» в других словарях:
СА 03-001-05: Стандарт ассоциации. Центробежные насосные и компрессорные агрегаты опасных производств. Эксплуатационные нормы вибрации — Терминология СА 03 001 05: Стандарт ассоциации. Центробежные насосные и компрессорные агрегаты опасных производств. Эксплуатационные нормы вибрации: 2.1. Агрегат: совокупность механически соединенных механизмов, узлов, машин и конструкций,… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Опасность технического состояния субъекта (входящего в агрегат механизма, узла, машины или конструкции) — 2.11. Опасность технического состояния субъекта (входящего в агрегат механизма, узла, машины или конструкции): обратно пропорциональна продолжительности достижения им предельного состояния (остаточному ресурсу) и определяется отношением текущей… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
НАСOСЫ — машины для напорного перемещения (всасывания, нагнетания) по трубопроводам жидкостей путем сообщения им мех. энергии. Н. наз. также устройства для разрежения газов (вакуум насосы); подъема жидкостей в виде газо , воздухо или парожидкостных смесей … Химическая энциклопедия
Поршневой компрессор — В данной статье или разделе имеется список источников или внешних ссылок, но источники отдельных утверждений остаются неясными из за отсутствия сносок … Википедия
Компрессор — устройство для сжатия и подачи воздуха или другого газа под давлением. Степень повышения давления в К. более 3. Для подачи воздуха с повышением его давления менее чем в 2 3 раза применяют воздуходувки (См. Воздуходувка), а при напорах до… … Большая советская энциклопедия
Дерябкин, Виктор Ефимович — Виктор Ефимович Дерябкин Род деятельности: Председатель Законодательного Собрания Ростовской области, руководитель фракции «Единая Россия» в Законодательном собрании Ростовской области. Дата рождения: 11 мая 1954(1954 05 11) (58&# … Википедия
Компрессор — У этого термина существуют и другие значения, см. Компрессор (значения). Компрессор (от лат. compressio сжатие) устройство для сжатия и подачи газов под давлением (воздуха, паров хладагента и т. д.) … Википедия
Борец (завод) — У этого термина существуют и другие значения, см. Борец (значения). Компрессорный завод Борец Тип … Википедия
Компрессоры — Компрессор(от лат. compressio сжатие) машина для повышения давления и перемещения газа. Компрессорный агрегат Corcen для перекачки паровой фазы СНГ Компрессорная установка совокупность компрессора, привода и вспомогательного оборудования… … Википедия
Лубенец, Владислав Диомидович — Владислав Диомидович Лубенец (17 сентября 1916(19160917), Ярославль 1993, Москва) учёный и спортсмен. Содержание 1 Профессиональная деятельность 2 … Википедия
