Wejdź do Ligi Graczy! - Chłodnictwo i Klimatyzacja

ChłOdNICTwO
Straty
przestrzeni
szkodliwej
Zawór
ssący
gdzie:
η o – sprawność objętościowa sprężarki,
η sz – sprawność objętościowa sprężarki będąca funkcją przestrzeni
szkodliwej,
η p – sprawność objętościowa sprężarki będąca funkcją spadku
ciśnienia w sprężarce,
η c – sprawność objętościowa sprężarki będąca funkcją procesów
cieplnych w sprężarce,
η n – sprawność objętościowa sprężarki będąca funkcją nieszczelności
sprężarki.
Zawór
tłoczny
Rys. 8. Straty w sprężarce tłokowej
Pary
czynnika
Powyższe współczynniki sprawności są sprawnościami objętościowymi,
których lokalizacja pokazana jest na rysunku 8.
Jeżeli oznaczymy przez „υ” objętość właściwą par czynnika
na ssaniu sprężarki, przez „Q 0” wydajność chłodniczą układu,
a przez „m” masowe natężenie przepływu czynnika chłodniczego,
to możemy wyliczyć objętościowe natężenie przepływu
czynnika:
m = Q o/q 0 = Q 0/υ qv
η o = V 1/V 2 = mυ/V 2 = Q o/q vV 1
Możemy napisać, że:
V 1 = Q o/η oq v
gdzie:
q v – objętościowy efekt chłodniczy.
76 9/2012
(11)
Przeanalizujmy sprawność objętościową sprężarki, na którą
składa się kilka elementów. Pierwszym i najpowszechniej znanym
jest wpływ przestrzeni szkodliwej (η sz) na sprawność sprężarki.
Możemy napisać że:
η sz = V 1/V t = (V t – C 1)/V t = 1 –(C 1/V t)
Wiedząc, że sprężanie jest sprężaniem politropowym, wartość
C1 możemy wyliczyć z wzoru:
C 1 = C [(P/P a) 1/m – 1]
Straty spadku
ciśnienia
Straty wymiany
ciepła
Straty przecieku
czynnika
Zakładając, że P/P a jest w przybliżeniu równe P c/P o oraz c =
C/V t, otrzymujemy końcową zależność na obliczenie spadku
sprawności będącej wynikiem konieczności zastosowania objętości
szkodliwej:
η sz = 1 – c[(P c/P o) 1/m – 1] (12)
gdzie:
m – wykładnik politropy, będący funkcją rodzaju czynnika chłodniczego
Współczynnik sprawności objętościowej sprężarki, będący
funkcją przestrzeni szkodliwej, ma największy wpływ na całkowitą
sprawność objętościową η o sprężarki.
Stosując powyższe rozumowanie odnośnie spadku sprawności
będącej wynikiem przestrzeni szkodliwej oraz uwzględniając
parametry z rysunku 7., możemy napisać:
η p = 1 – [ (1 + c)/ η sz (ΔP o/P o)] (13)
Współczynnik η P określa wpływ spadku ciśnienia w przewodach
sprężarki, który dla temperatury parowania powyżej -30°C
zawiera się z reguły w granicach od 0,94 do 0,98.
Współczynnik η c określa wpływ wymiany ciepła w sprężarce
pomiędzy cylindrem, tłokiem i parami czynnika chłodniczego
na wydajność objętościową sprężarki. Na rysunku 7. widać,
że temperatura punktu „f” jest wyższa od temperatury punktu
„e”, a wiec objętość właściwa par czynnika w punkcie „f” jest
większa od objętości par czynnika w punkcie „e”. Współczynnik
η c można wyliczyć z zależności:
η c = 1 – 0,025 [(P c/P o) – 1] (14)
Wartość współczynnika η c jest z reguły zawarta w przedziale
od 0,95 do 0,98.
Współczynnik η n określa wpływ nieszczelności pomiędzy cylindrem
i tłokiem sprężarki. W większych sprężarkach nieszczelność
znajduje się pomiędzy pierścieniami uszczelniającymi i cylindrem
i ona oraz nieszczelności zaworu ssącego i tłocznego
mają wpływ na końcową wartość współczynnika sprawności
objętościowej sprężarki. W zależności od stosunku ciśnień skraplania
i parowania (P c/P o), wartość współczynnika η n jest z reguły
zawarta w przedziale wartości 0,96 do 0,98.
Do powyższych strat dochodzi sprawność indykowana sprężarki
η i i sprawność mechaniczna η m. Sprawność indykowana jest
funkcją budowy sprężarki i zastosowanego czynnika chłodniczego.
Zawiera się najczęściej w granicach od 0,91 do 0,97. Natomiast
sprawność mechaniczna przyjmuje wartości od 0,91 do 0,96 i zależy
głownie od wielkości i budowy sprężarki.
Na zakończenie omawiania strat w sprężarkach, chciałbym
zwrócić uwagę na straty silnika elektrycznego napędzającego
sprężarkę. Zalezą one od lokalizacji silnika elektrycznego, który
w przypadku sprężarek hermetycznych (a z tymi mamy głownie
do czynienia w układach chłodniczych małej i średniej wydajności
chłodniczej) chłodzony jest parami zasysanymi z parownika.
Do analizy tych strat posłużę się stratami egzergii, które jaśniej
opiszą nam te starty:
η E sil = η E el – η Ewal – η Ecsil =
(w/η sil )– w -q sil [(T 1 – T 2)/T 1] =
w [(1-η sil /η sil) (T 2/T 1)] (15)