Файл: Цейтлин Ю.А. Установки для кондиционирования воздуха в шахтах [Текст] 1974. - 166 с.pdf

говоря уже о том, что влажный ход компрессора недопустим с точки зрения нормальной эксплуатации установки.

При построении характеристик см. рис. 28 и 29) для упро­ щения принимали, что температура охлаждаемой среды

остается постоянной, несмотря па изменение режима раооты хо­ лодильной установки. В реальных условиях снижение холодиль­

дильной установки будет определяться анализом характеристик ПКХУ и помещения (рис. 29).

6 4

Тепловому равновесию соответствует равенство холодильной мощности компрессорно-конденсаторного агрегата, испарителя и мощности, отбираемой от охлаждаемого помещения, т. е. в этом случае ординаты точек а и b должны быть равны.

Температура, установившаяся в помещении, соответствует точке пересечения характеристики 2 испарителя с осью абсцисс (рассматривается случай непосредственного охлаждения, когда промежуточный хладоноситель отсутствует). Таким образом, эта точка должна лежать на вертикали, опущенной из точки b характеристики помещения 4.

Изменение холодильной мощности установки, обслуживаю­ щей помещение, например, за счет уменьшения производитель­ ности компрессора, приводит к изменению положения характе­ ристики компрессорно-конденсаторного агрегата (линия Г). Поскольку при этом изменяется температура в помещении, характеристика испарителя перемещается параллельно линии 2, так чтобы вновь было обеспечено тепловое равновесие (ли­ ния 2'). Новый режим работы будет характеризоваться точка­ ми а' и b'.

Характеристики горных выработок как объектов кондицио­ нирования воздуха определяются сложнее, чем характеристика помещения в описанном выше случае. Только совместный ана­ лиз этих характеристик, характеристик охлаждающих аппара­ тов и элементов ПКХУ позволяет установить режим работы всех узлов установки, выяснить влияние каждого из них на ат­ мосферные условия в обслуживаемых горных выработках, а также режим работы ПКХУ.

При работе холодильных установок систем кондиционирова­ ния часто возникает необходимость регулирования их холодо­ производительности.

Парокомпрессорные холодильные установки саморегули­ руются. При изменении условий работы установки происходит изменение характеристик ее элементов и наступает новый уста­ новившийся режим работы. Однако этот естественный режим работы не всегда является оптимальным в новых условиях и поэтому возникает необходимость в дополнительном искусствен­ ном изменении его с целью повышения эффективности работы установки.

Фактически изменение характеристики любого из трех основ­ ных элементов холодильной установки приводит и к изменению характеристик остальных узлов, т. е. к установлению нового режима работы. Однако влияние каждого узла на общую холо- допроизводителы-юсть различно. Так, по данным [11], увеличе­ ние производительности компрессора' на 10% приводит к уве­ личению холодопроизводителы-юсти всей установки на 6,2%; такое же увеличение холодопроизводительности конденсатора повышает производительность установки только на 0,8%, а ис­ парителя на 1,8%. Регулирующий вентиль при нормальной ра-

боте не должен влиять на режим работы установки. Положение вентиля всегда должно быть таким, чтобы обеспечивался оп­ тимальный режим, определяемый взаимным расположением’.ха­ рактеристик компрессорно-конденсаторного агрегата п испари­ теля. Изменение сечения вентиля нормально является не причи­ ной, а следствием изменения режима.

В настоящее время регулирование режима работы пароком­ прессорных холодильных установок■производится изменением производительности компрессора или изменением площади теп­ лообмена испарителя (секционированные испарители).

Способы регулирования производительности компрессоров ПКХУ зависят от типа компрессора.

При использовании поршневых компрессоров для этой цели отключают отдельные рабочие полости (у компрессоров, имею­ щих несколько параллельно работающих цилиндров или поло­ стей) или перепускают пар из нагнетательной полости цилиндра во всасывающую, изменяют объем вредного пространства и дросселируют засасываемый пар.

Отключение отдельных рабочих полостей поршневого ком­ прессора производится обычно за счет принудительного откры­ тия (отжима пластин) всасывающих клапанов. В этом случае пар всасывается через открытый клапан и при обратном ходе через него же выталкивается во всасывающий трубопровод. Производительность полости становится равной нулю, индика­ торная диаграмма показана на рис. 30, а. Отжим всасывающих клапанов применяется не только для регулирования холодиль­ ной мощности, но и для снижения нагрузки приводного двига­ теля при запуске. Этот метод регулирования может приме­ няться только у непрямоточпых машин. Преимуществами этого способа регулирования являются сравнительно высокая эконо­ мичность (потребляемая мощность уменьшается почти пропор­ ционально производительности) и простота осуществления, воз­ можность использования его для облегчения пуска двигателя. Основной недостаток — необходимость механического воздейст­ вия на клапанные пластины и связанное с этим снижение на­ дежности работы клапанов, являющихся и бёз того самым уяз­ вимым элементом компрессора.

Этот способ регулирования производительности широко при­ меняется в новых конструкциях непрямоточных блок-картерных компрессоров.

В некоторых случаях для регулирования производительно­ сти используется перепуск (байпасирование) воздуха на части хода из цилиндра во всасывающую полость. Для этой цели в цилиндре на определенном расстоянии от крышки устраиваются отверстия, соединенные каналом со всасывающей полостью. Эти отверстия нормально перекрыты специальным клапаном, кото­ рый открывается в случае необходимости снижения производи­ тельности компрессора. При открытом байпасе на части хода

6 6

цилиндру дополнительных объемов, увеличивающих вредное пространство. Увеличение вредного пространства компрессора приводит к снижению его объемного коэффициента и производи­ тельности. Рассчитав соответствующим образом дополнительно присоединяемые объемы, можно получить при их подсоединении снижение производительности полости на 25, 50 или 75%. Инди­ каторная диаграмма регулируемой полости при подсоединении двух дополнительных объемов показана на рис. 30,в. Увеличе­ ние массы вещества, принимающего участие в процессе сжатия

экономичен, но требует усложнения конструкции компрессора. Регулирование производительности дросселированием пара на всасывании приводит к искусственному увеличению степени повышения давления в компрессоре. Вследствие этого сни­

жается коэффициент подачи и производительность агрегата (рис. 30,г). Этот способ малоэкономичен, так как уменьшение производительности связано с увеличением удельного расхода энергии. Достоинством способа является его простота н воз­ можность осуществления независимо от типа компрессора. Этот способ нашел применение в малых холодильных машинах.

В турбокомпрессорных холодильных установках холодиль­ ная мощность регулируется обычно либо за счет поворота лопа­ ток входного направляющего аппарата (ВНА), устанавливае­ мого перед первым рабочим колесом, либо за счет дросселиро­ вания потока перед компрессором.

Регулирование ВНА нашло применение главным образом при использовании турбокомпрессоров с малым числом ступепеней (1—3). В установках для кондиционирования воздуха этот метод используется во фреоновых турбокомпрессорах ТК-3-1 (ТКФ-348), ТКФ-235.

Предварительное закручивание потока пара приводит к из­ менению степени повышения давления рабочего колеса (за­ кручивание потока по направлению вращения колеса снижает его напор, против направления вращения-—-увеличивает напор).

Примерный вид характеристик и изменение холодильной мощности и мощности на валу турбокомпрессора при регулиро­ вании его производительности этим методом [27] показан на рис. 31. На рис. 31,а приведены зависимости Qx = /'(rк) при раз­ личных углах установки ВНА-1; обобщенная характеристика 2 конденсатора, показывающая зависимость температуры конден­ сации от холодильной мощности, и характеристика 3 испари­ теля. Показано также определение параметров режима работы агрегата при угле установки ВНА сц (точка а). На рис. 31,6 показаны зависимость холодильной мощности и мощности на валу от угла установки лопаток ВНА. Как видно, удельная мощность установки при регулировании увеличивается незна-

.чительно (при Qx = 0,5 Qxuом примерно на 15%).

6 8

У многоступенчатых компрессоров установка ВНА только перед первой ступенью не дает возможности экономичного ре­ гулирования производительности машины в широком диапазоне. В этих случаях приходится устанавливать ВНА перед несколь­ кими или перед всеми ступенями, что приводит к усложнению конструкции компрессора и схемы регулирования, так как поло­ жение лопаток всех направляющих аппаратов должно быть со­ гласовано.

дросселированием на всасывании. При дросселировании хлад­ агента перед турбокомпрессором снижаются температура и давление пара, засасываемого компрессором. Это значит, что при том же объеме засасываемого пара массовая производи­ тельность компрессора уменьшается. Кроме того, за счет умень­ шения начальной температуры изменяется и степень повышения

Справа характеристики ограничиваются линией 3 — границей зоны устойчивой работы компрессора. На этом же рисунке по­ казана обобщенная характеристика 2 конденсатора.

На рис.132, б показаны [27] зависимости удельной мощности на валу, температур конденсации, испарения и на входе в комп­ рессор от холодильной мощности при регулировании последней дросселированием на всасывании.

69