3.1 Компрессорные агрегаты

Расчетные нагрузки на компрессор Q_км по каждой из температур кипения, являются исходными для определения необходимой холодопроизводительности при рабочих условиях. Но на пути от охлаждаемых объектов к машинному отделению возникают потери давления и дополнительные теплопритоки через наружную поверхность трубопроводов, аппаратов стороны низкого давления. В расчетах они учитываются коэффициентом потерь при транспортировании холода а. Тогда расчетная холодопроизводительность агрегатов:

Q_км = a?Q₀

Для промышленных установок при непосредственном охлаждении объектов а = 1,05 ё 1,1, причем, чем ниже температура, тем эти потери больше.

Ведомственные нормы проектирования рекомендуют принимать расчетное время работы компрессорных агрегатов не более 22 ч в сутки, а ряд зарубежных фирм принимают расчетное время 16 ч в сутки. По существу, такого рода условия означают, что работа агрегата составит в сутки от 16/24 до 22/24, другими словами, коэффициент рабочего времени агрегата b=0,67.0,92. Таким образом, создается резерв холодопроизводительности:

Q_км = a?Q₀/b, [3]

Также необходимо учитывать и число устанавливаемых холодильных агрегатов (машин) на каждую температуру кипения. Необходимую холодопроизводительность для данной температуры кипения можно сосредоточить в одном агрегате или разделить ее на несколько агрегатов.

Холодопроизводительность компрессорных агрегатов:

Определяем расчетную холодопроизводительность, подбираемых агрегатов.

Для

Q_{км р.1} = Q₀₁?a/b = 500 ? 1,05/0,8 = 656,25 кВт,

где Q₀₁ = 500 кВт - тепловая нагрузка на компрессорные агрегаты, работающие на температуру кипения - 8°С;

а = 1,05 коэффициент, учитывающий потери; [3]

b = 0,8 - коэффициент рабочего времени компрессорных агрегатов. [3]

Для t₀₁ = - 25°С

Q_{км р.2} = Q₀₂?a/b = 230? 1,06/0,8 = 304,75 кВт,

где Q₀₂ = 230 кВт - тепловая нагрузка на компрессорные агрегаты, работающие на температуру кипения - 25°С; а = 1,05 - коэффициент, учитывающий потери давления и дополнительные теплопритоки через наружную поверхность трубопроводов, аппаратов стороны низкого давления на пути от охлаждаемых объектов к машинному отделению; b = 0,8 - коэффициент рабочего времени компрессорных агрегатов.

Для t₀₁ = - 35°С

Q_{км р.3} = Q₀₃?a/b = 610 ? 1,08/0,8 = 823,5 кВт,

где Q₀₃ = 610 кВт - тепловая нагрузка на компрессорные агрегаты, работающие на температуру кипения - 35°С;

а = 1,08 коэффициент, учитывающий потери;

b = 0,8 - коэффициент рабочего времени компрессорных агрегатов.

Определяем массовый расход хладагента компрессорных агрегатов:

Массовый расход компрессоров

кДж/кг

и - энтальпии в соответствующих точках цикла, кДж/кг (см. табл.1)

Массовый расход компрессоров

кДж/кг

и - энтальпии в соответствующих точках цикла, кДж/кг (см. табл.1)

Массовый расход компрессора

Так выбрана компаунданная схема холодильной установки требуется пересчитать расчетный массовый расход компрессоров по следующей зависимости:

Определяем массовый поток хладагента, поступающий из испарительной системы

кДж/кг,

и - энтальпии в соответствующих точках цикла, кДж/кг (см. табл.1)

Определяем удельную теплоту парообразования при

кДж/кг

Определяем массовый поток хладагента, испаряющегося при охлаждении горячего пара в компаундном ресивере

Удельная теплота парообразования:

кДж/кг,

Следовательно, массовая подача компрессора

Теоретическая объемная подача компрессорных агрегатов:

Для компрессорного агрегата при t₀₁=-8 °C:

V_{т. р.1} = G_км1?х_вс1/l₁ = 1,86?0,42/0,77 = 1,01 м³/с

V_{т. р.1}=1,01?3600=3636 м³/ч,

где l₁ = 0,77 - коэффициент подачи компрессорных агрегатов, [13];

х_вс1 - удельный объем всасываемого пара в точке 5 (см. табл.1).

Для компрессорного агрегата при t₀₂= - 25 °C:

V_{т. р.2} = G_км2?х_вс2/l₂ = 0, 24?0,80/0,82 = 0,23 м³/с

V_{т. р.2} = 0,23?3600 = 828 м³/ч

где l₂ = 0,82 - коэффициент подачи компрессорных агрегатов, [13];

х_вс2 - удельный объем всасываемого пара в точке 3 (см. табл.1).

Для компрессорного агрегата при t₀₃= - 35 °C:

V_{т. р.3} = G_км.3?х_вс3”/l₃ = 0,65?1,31/0,83 = 1,02 м³/с

V_{т. р.3}=1,02?3600=3672 м³/ч,

где l₃ = 0,83 - коэффициент подачи компрессорных агрегатов, [13];

х_вс3 - удельный объем всасываемого пара в точке 1 (см. табл.1).

Подбор компрессорных агрегатов

По значению теоретической объемной подачи V_{т. р.1} для t₀₁= - 8°C подбираем:

три винтовых компрессорных агрегата SAB 202SM фирмы Jonson Controls

с характеристиками [5]:

Объемная подача, м³/ч: 1229

Габаритные размеры, мм: 2200х1905х1915

Вес, кг: 1915;

По значению теоретической объемной подачи V_{т. р.2} для t₀₂= - 25 °C подбираем:

два винтовых компрессорных агрегата SAB 128HF фирмы Jonson Controls

с характеристиками [5]:

Объемная подача, м³/ч: 454

Габаритные размеры, мм: 2200х1420х1405

Вес, кг: 1150;

По значению теоретической объемной подачи V_{т. р.3} для t₀₃ = - 35 °C подбираем:

три компрессорных агрегата фирмы SAB 83 фирмы Jonson Controls с характеристиками [5]: Объемная подача, м³/ч: 1313. Габаритные размеры, мм: 3640х1590х2210 .Вес, кг: 3995;

По уточненному значению действительной подачи Vт.д. пересчитываем холодопроизводительность компрессора Q_км

Для компрессорного агрегата при t₀₁= - 8 °C:

Q_км1 = n?V_т.д.1?q₀₁?l₁/ (u_вс1?3600) =3?1229 ?1073?0,77/ (0,42?3600) = 2014,71 кВт

Для компрессорного агрегата при t₀₂= - 25 °C:

Q_км2 = n?V_т.д.2 ?q₀₂?l₂/ (u_вс2?3600) = 2?454?1275?0,82/ (0,80?3600) =329,62 кВт

Для компрессорного агрегата при t₀₃= - 35 °C:

Q_км3 = n?V_т.д.3 ?q₀₃?l₃/ (u_вс3?3600) = 3?1313?1270?0,83/ (1,31?3600) = 880,43к

Пересчитываем действительную массовую подачу холодильного агента

Для компрессорного агрегата при t₀₁= - 8°C

G_км1 = V_{т. р.1}?n_км? l₁/ u_вс1 =1229?3?0,77/ (0,42?3600) =1,88 кг/с;

Для двухступенчатого компрессора t₀₂= - 25°C

G_км2 = V_{т. р.2}?n_км? l₂/ u_вс2 =454?2?0,82/ (0,80?3600) =0,26 кг/с;

Для двухступенчатого компрессора t₀₃= - 35°C

G_км3 = V_{т. р.3}?n_км? l₃/ u_вс3 =1313?3?0,83/ (1,31?3600) =0,69 кг/с.

Эффективная мощность компрессора. Эффективная мощность компрессора N_e, кВт:

N_e = G_км?l_T/з_e,

где l_T - удельная теоретическая работа сжатия компрессора, кДж/кг; з_e - эффективный коэффициент полезного действия компрессора з_e=0,69-0,98. Эффективная мощность компрессорных агрегатов для t₀₁ = - 8 °C

N_e1 = G_км1 ? l_T/з_e =1,88?230 /0,69 = 626,67 кВт,

l_T = i₆ - i₅=1720 - 1490 = 230 кДж/кг

Эффективная мощность компрессорных агрегатов для t₀₂ = - 25 °C

N_e2 = G_км2 ? l_T/з_e = 0,26?110/0,69 = 41,4 кВт

l_T = i₄ - i₃ =1550 - 1440 = 110 кДж/кг

Эффективная мощность компрессорных агрегатов для t₀₃ = - 35 °C

N_е3 = G_км3 ? l_T/з_e =0,69?170 /0,69 = 170 кВт

l_T = i₂ - i₁ = 1600 - 1430= 170 кДж/кг