Расчет (Курсач компрессор)

ВведениеНеобходимо рассчитать и спроектировать холодильный V-образныйдвухступенчатыйполугерметичныйпоршневойкомпрессор.Холодопроизводительность компрессора 21 кВт; температура кипенияладагента -25 °C; температура конденсации хладагента 45 °C; хладогентR507AХладагент R507A представляет собой смесь двух хладогентов: 50% R125,50% R143A.Расчет холодильного циклаИсходные данныеQ0 = 21 ⋅ kWt0 = −25 °CХолодопроизводительностьТемпература кипения хладогентаТемпература конденсации хладогентаtк = 45.02 °CZ = 2V-образный полугерметичныйЧисло ступенейИсполнениеПринимаетсяХолодильный циклЦикл с экономайзером∆Tи = 2KПерегрев в испарителеПерегрев на обмотках электродвигателяНедорекуперация в экономайзереПерегрев в экономайзереПереохлаждение в конденсаторе∆Tэд = 10.68K∆Tнед = 5K∆Tэк = 7K∆Tк = 3KПерегрев в патрубках∆Tпа = 5KОбщий перегрев после испарителя∆Tпи = 15.68KТепловой расчетПроизведен расчет компрессора для цикла с экономайзером.С помощью программного обеспечения CoolPropFluidProperties,встроенного в математический пакет Mathcad по заданным значениямтемператур определены необходимые значения давления всасывания Ιступении и давления нагнетания ΙΙ ступени.Все используемые далее в расчетах значения удельной энтальпии,температуры, давления, удельного объема, и энтропии были найденны спомощью данной программы.Давление всасывания первой ступени и давление нагнетания второй ступени.pвсΙ = 2.5982 ⋅ barpнΙΙ = 21.0439 ⋅ barОбщее отношение давлений нагнетания и всасывания компрессораε =pнΙΙpвсΙ6=2.104 × 10 ⋅ Pa= 8.09952.598 × 10 ⋅ PaИз соображения эффективности сжатиепроводим в две ступениZ = 2Теоретическое отношение давлений в ступеняхε* =Zε =28.099 = 2.846Принято отношения давлений всасывания и нагнетания в первой и во второйступеняхεΙ = ε* = 2.846εΙΙ =ε8.099== 2.846εΙ2.846Номинальное давление всасывания второй ступени5pm = pвсΙ ⋅ εΙ = 2.6 × 10 ⋅ Pa ⋅ 2.85 = 7.39 ⋅ barУдельная массовая холодопроизводительность цикла5q0 = h1' − h7' = 1.257 × 10 ⋅JkgМассовый расход хладагентаДля внешнего контура охлажденияQ0kgGaΙ == 0.167 ⋅sq0GaΙ = 10.021 ⋅kgminРасход хладагента сжимаемого на второй ступени находится через уравнениетеплового баланса для экономайзераGaΙΙ ⋅ h6 = GaΙ ⋅ h7 + ( GaΙΙ − GaΙ) ⋅ h45∆h47 = h4 − h7 = 1.47 × 10 ⋅h4 − h7h4 − h6Jkg5∆h46 = h4 − h6 = 1.09 × 10 ⋅GaΙΙGaΙΙ = GaΙ ⋅Jkg∆h470.226 ⋅ kg= GaΙ ⋅=∆h46sGaΙΙ = 13.5616 ⋅kgminСостояние рабочего вещества в точке 3 определяется из уравнения смешениярабочего вещества, идущего из эконоайзера и из первой ступениGaΙΙ ⋅ h3 = GaΙ ⋅ h2s + ( GaΙΙ − GaΙ) ⋅ h4h3 = h4 +GaΙ⋅ ( h2s − h4) = 3.83 × 10 ⋅5GaΙΙОбъемная подача компрессора−1VeΙ = GaΙ ⋅ v1 = 0.17 ⋅ sJkg3−1⋅ kg ⋅ 0.08 ⋅ m ⋅ kg3m= 0.01 ⋅s3mVeΙ = 0.8043 ⋅minVeΙΙ0.23 ⋅ kg3−1−3 m= GaΙΙ ⋅ v3 =⋅ 0.03 ⋅ m ⋅ kg = 6.59 × 10 ⋅ss3mVeΙΙ = 0.3953 ⋅minНахождение коэфициента подачи:Зададим среднюю скорость поршняCm = 23Потери на всасывании и нагнетании:−3ρR507 = 12.4587 m−3ρair = 3.4118 m⋅ kgk =⋅ kgCp1Cv1= 1.16022 Cm  ⋅  ρR507  = 0.041δвс1 = 0.3 ⋅⋅ 0.25  3.55   ρair pвс2.662 Cm  ⋅  ρR507  = 0.0315δвс2 = 0.3 ⋅⋅ 0.25  3.55   ρair pm2.662 Cm  ⋅  ρR507  = 0.0315δн1 = 0.3 ⋅⋅ 0.25  3.55   ρair pm2.662 Cm  ⋅  ρR507  = 0.0243δн2 = 0.3 ⋅⋅ 0.25  3.55   ρair pн2.66pвсΙ = pвсΙ ⋅ ( 1 − δвс1) = 2.4918 ⋅ barpнΙ = pm ⋅ ( 1 + δн1 ) = 7.6276 ⋅ barpвсΙΙ = pm ⋅ ( 1 − δвс2) = 7.1611 ⋅ barpнΙΙ = pнΙΙ ⋅ ( 1 + δн2 ) = 21.5549 ⋅ barπΙ =pнΙpвсΙ= 3.0611πΙΙ =pнΙΙpвсΙΙ= 3.01Подсчет коэффициента объемной подачи:Коэффициент адиабатыАΙ = 0.62АΙΙ = АΙmΙ = 1 + АΙ ⋅ ( k − 1) = 1 + 0.62 ⋅ ( 1.1602 − 1) = 1.0993mΙΙ = 1 + АΙΙ ⋅ ( k − 1) = 1 + 0.62 ⋅ ( 1.1602 − 1) = 1.0993Коэффициенты относительного мертвого объемаamI = 0.07amII = 0.07 1 mΙ λoI = 1 − amI ⋅  πΙ − 1 = 0.87631 mΙΙ λoII = 1 − amII ⋅  πΙΙ− 1 = 0.8793Подсчет термического коэффициента подачи:λтI = 1 − 0.01 ⋅ ( πΙ − 1) = 0.9794λтII = 1 − 0.01 ⋅ ( πΙΙ − 1) = 0.9799Подсчет коэффициента подачи при дросселировании:λдрI = 1 − δвс1 = 0.959λдрII = 1 − δвс2 = 0.9685Подсчет коэффициента подачи на утечки:Потери на клапанПотери на поршеньνк = 0.025νп = 0.04Потери на штокиνштI = 0.001−30.7 ⋅ πΙ + 1 = 1.7728 × 10νштII = 0Газовые постоянные для R507а и воздухаR0 = 8.3144598Jmol K− 3 kgMR507 = 98.86 ⋅ 10R0RR507 =MR507− 3 kgMair = 29.98 ⋅ 10molJkg ⋅ K= 84.1034 ⋅Rair =RR507λутI = 1 − ( νк + νп + νштI) ⋅RairλутII = 1 − ( νк + νп + νштII) ⋅R0Mairmol= 277.3335 ⋅Jkg ⋅ K= 0.96323RR507= 0.96421RairПодсчет коэффициента подачи по ступеням:λΙ = λoI ⋅ λтI ⋅ λдрI ⋅ λутI ⋅ λутII = 0.7645λΙΙ = λoII ⋅ λтII ⋅ λдрII ⋅ λутII = 0.8045Определение геометрических размеров рабочих полостейОписанный объем3 −13VeΙ0.013 ⋅ m ⋅ smVhΙ === 0.018λΙ0.764sVhΙΙ−3−133VhΙ36.588 × 10 ⋅ m ⋅ s−3m=== 8.189 × 10λΙΙ0.805sОтношение объемов, описываемых поршнямиφ =VeΙΙVhΙVhΙΙ3=0.0175 ⋅ m ⋅ s−38.1889 × 10−13⋅m ⋅s−1= 2.1414m= 1.0521 ⋅min3VhΙΙm= 0.4913 ⋅minЗададимся асинхронной частотой электродвигателя и средней скоростью поршня1mn = 1450Cm = 2minsПримем число цилиндров для первой и второй ступениzΙ = 4 zΙΙ = 2Так как описанный объем определяется по формулеπ2VhΙ = ⋅ DΙ ⋅ zΙ ⋅ ShΙ ⋅ n4π2VhΙΙ = ⋅ DΙΙ ⋅ zΙΙ ⋅ ShΙΙ ⋅ n4Отсюда диаметр цилиндров первой ступени:DΙ =8 ⋅ VhΙπ ⋅ Cm ⋅ z Ι3−18 ⋅ 0.0175 ⋅ m ⋅ smπ⋅2⋅ ⋅4s== 0.0747 mЗначение диаметра округляем до ближайшего стандартного диаметра цилиндрапо ГОСТ 9515-81Таким образом принимаем DΙ* = 0.075 mХод поршня первой ступени:VhΙ ⋅ 4ShΙ == 0.0411 m2π ⋅ DΙ* ⋅ zΙ ⋅ nПринимаем ShΙ* = 0.04mУточняем значение среней скорости поршня3Cm* = 2 ⋅ ShΙ* ⋅ n = 2 ⋅ 0.04 ⋅ m ⋅ 1.45 × 10 ⋅1m= 1.9333 ⋅minsДиаметр цилиндров второй ступени:DΙΙ =8 ⋅ VhΙΙπ ⋅ Cm* ⋅ zΙΙ−3=8 ⋅ 8.1889 × 103⋅m ⋅sπ ⋅ 1.9333 ⋅ m ⋅ s−1−1⋅2= 0.0734 mЗначение диаметра округляем до ближайшего стандартного диаметра цилиндрапо ГОСТ 9515-81Таким образом примем DΙΙ* = 0.075 mХод поршня:VhΙΙ ⋅ 4ShΙΙ == 0.03835 m2π ⋅ DΙΙ* ⋅ zΙΙ ⋅ nПринимаем ShΙΙ* = 0.04 mПроверяем приведенный ход поршняShΙ*ψΙ == 0.53DΙ*ψΙΙ =ShΙΙ*= 0.533DΙΙ*-удовлетворяет требованиямУточненный описанный объём3VhΙ*3mπ2=⋅ DΙ* ⋅ zΙ ⋅ ShΙ* ⋅ n = 0.02 ⋅4sVhΙ*m= 1.0249 ⋅min3VhΙΙ*3π2−3 m=⋅ DΙΙ* ⋅ zΙΙ ⋅ ShΙΙ* ⋅ n = 8.54 × 10 ⋅4sm= 0.5125 ⋅minVhΙΙ*Проверка погрешности уточнения описанного объемаVhΙ* − VhΙVhΙVhΙΙ* − VhΙΙ⋅ 100 = −2.58 < 5%⋅ 100 = 4.3VhΙΙ< 5%Косвенная динамическая характеристика21 m23ShΙ* ⋅ ( n) = 0.04 ⋅ m ⋅  1.45 × 10 ⋅ = 23.3611 ⋅ 2 < 70 м/ сmin s221 mShΙΙ* ⋅ ( n) = 0.04 ⋅ m ⋅  1450 ⋅ = 23.361 ⋅ 2min s2< 70 м/ с2Уточнение давления для последующих вычислений:pm = pm ⋅pвсΙΙVhΙ* ⋅ VhΙΙ= 6.9062 ⋅ barVhΙΙ* ⋅ VhΙ= pm ⋅ ( 1 − δвс2) = 6.6883 ⋅ barπI =pнΙpвсΙ= 2.859pнΙ = pm ⋅ ( 1 + δн1 ) = 7.124 ⋅ barπII =pнΙΙpвсΙΙ= 3.2228Энергетические характеристики компрессораИзоэнтропная работа сжатия52−2lsΙ = h2s − h1 = 3.864 × 10 ⋅ m ⋅ s52lsΙΙ = h5s − h3 = 4.051 × 10 ⋅ m ⋅ s52− 3.639 × 10 ⋅ m ⋅ s−252−2− 3.826 × 10 ⋅ m ⋅ s−24= 2.25 × 10 ⋅4Jkg= 2.246 × 10 ⋅JkgИзоэнтропная мощность42NsΙ = lsΙ ⋅ GaΙ = 2.25 × 10 ⋅ m ⋅ s42−2⋅ 0.17 ⋅ s−1⋅ kg = 3.76 ⋅ kW− 2 0.23 ⋅ kgNsΙΙ = lsΙΙ ⋅ GaΙΙ = 2.25 × 10 ⋅ m ⋅ s⋅s= 5.08 ⋅ kWУточненная холодопроизводительностьQ0* = Q0 ⋅VhΙ*VhΙ= 21 ⋅ kW ⋅3−13−10.017 ⋅ m ⋅ s0.018 ⋅ m ⋅ s= 20.457 ⋅ kWУточненный массовый расход−33 −1VhΙΙ*0.23 ⋅ kg 8.54 × 10 ⋅ m ⋅ skgGaΙΙ* = GaΙΙ ⋅=⋅= 0.24 ⋅−33 −1ssVhΙΙ8.19 × 10 ⋅ m ⋅ sПроверка погрешности вычесленных величин4Q0* − Q02.046 × 10 ⋅ W − 21 ⋅ kW⋅ 100 =⋅ 100 = −2.584 < 5%Q021 ⋅ kWGaΙΙ* − GaΙΙGaΙΙ0.236 ⋅ s⋅ 100 =−1⋅ kg −0.226 ⋅ kgs0.226⋅kgsУточненный массовый расход хладагента4Q0*2.046 × 10 ⋅ WkgGaΙ* === 0.163 ⋅52 −2q0s1.257 × 10 ⋅ m ⋅ s⋅ 100 = 4.302< 5%GaΙ* = 9.7616 ⋅Уточненная изоэнтропная мощность3 −1VhΙ*0.017 ⋅ m ⋅ s3NsΙ* = NsΙ ⋅= 3.758 × 10 ⋅ W ⋅= 3.661 ⋅ kW3 −1VhΙ0.018 ⋅ m ⋅ s−33 −1VhΙΙ*8.541 × 10 ⋅ m ⋅ s3NsΙΙ* = NsΙΙ ⋅= 5.077 × 10 ⋅ W ⋅= 5.296 ⋅ kW−33 −1VhΙΙ8.189 × 10 ⋅ m ⋅ sИндикаторный КПДКоэффициенты возврата мощности:1 nΙ ΘI = 1 − amI ⋅ ( πI) − 1 = 0.89041nΙΙΘII = 1 − amII ⋅ ( πII)− 1 = 0.8605kgminИндикаторные мощности nΙ−1 nΙnΙNiΙ = pвсΙ ⋅ VhΙ* ⋅ ΘI ⋅⋅ ( πI)− 1 = 4.205 ⋅ kWnΙ − 1nΙΙ−1nΙΙnΙΙNiΙΙ = pm ⋅ VhΙΙ* ⋅ ΘII ⋅⋅ ( πII)− 1 = 6.166 ⋅ kWn −1ΙΙηiΙ =NsΙ*NiΙηiΙΙ == 0.8706NsΙΙ*(87.1%)= 0.8589NiΙΙ(85.9%)Полная индикаторная мощностьNi = NiΙ + NiΙΙ = 10.3712 ⋅ kWПредварительный выбор электродвигателяЗададимся эквивалентным давлением трения для ступеней :33pтр1 = 35 ⋅ 10 Papтр2 = 45 ⋅ 10 PaМощность трения33NтрΙ = pтр1 ⋅ VhΙ* = 35 ⋅ 10 ⋅ Pa ⋅ 0.0171 ⋅ m ⋅ s−1−33NтрΙΙ = pтр2 ⋅ VhΙΙ* = 45 ⋅ 10 ⋅ Pa ⋅ 8.5412 × 10= 0.5979 ⋅ kW3⋅m ⋅s−1= 0.3844 ⋅ kWЭффективная мощность3NeΙ = NiΙ + NтрΙ = 4.2052 × 10 ⋅ W + 597.8844 ⋅ W = 4.8031 ⋅ kW3NeΙΙ = NiΙΙ + NтрΙΙ = 6.166 × 10 ⋅ W + 384.3542 ⋅ W = 6.5504 ⋅ kW33Ne = NeΙ + NeΙΙ = 4.8031 × 10 ⋅ W + 6.5504 × 10 ⋅ W = 11.3534 ⋅ kWМеханический КПДηмехΙ =ηмехΙΙ =NiΙNeΙ3=NiΙΙNeΙΙ4.2052 × 10 ⋅ W34.8031 × 10 ⋅ W= 0.8755(87.6%)3=6.166 × 10 ⋅ W36.5504 × 10 ⋅ W= 0.9413(94.1%)Мощность электродвигателяNдв = 1.2 ⋅ Ne = 13.6241 ⋅ kWИзотермический КПДNиз = pвсΙ ⋅ VeΙ ⋅  ln ( πII) +ηиз =⋅ ln ( πII)  = 8.0544 ⋅ kWt3 °CKt1 °CKNиз= 0.7094Ne(70.9%)Работа сжатия3NiΙ4.205 × 10 ⋅ W4 JlΙ === 2.585 × 10 ⋅−1kgGaΙ*0.163 ⋅ s ⋅ kglΙΙ =NiΙΙGaΙΙ*3=6.166 × 10 ⋅ W0.236 ⋅ s−14= 2.615 × 10 ⋅⋅ kgJkgЭнтальпия точек 2 и 5 окончаний политропного процесса сжатияh5 = h3 + lΙΙ−2−2Jkg52 −242 −25 J= 3.826 × 10 ⋅ m ⋅ s + 2.615 × 10 ⋅ m ⋅ s = 4.088 × 10 ⋅kg52h2 = h1 + lΙ = 3.639 × 10 ⋅ m ⋅ s42+ 2.585 × 10 ⋅ m ⋅ s5= 3.898 × 10 ⋅Предварительные температуры нагнетания первой и второй ступени:T2 = 29.99 °CT5 = 68.95 °CУточнениеТеоретическое отношение давлений в ступеняхε* =Zε =28.099 = 2.846Принимаем отношения давлений всасывания и нагнетания в первой и вовторой ступеняхε8.099εΙ = ε* = 2.846εΙΙ === 2.846εΙ2.846Удельная массовая холодопроизводительность цикла52−2q0 = h1' − h7' = 3.504 × 10 ⋅ m ⋅ s52− 2.247 × 10 ⋅ m ⋅ s−25= 1.257 × 10 ⋅JkgМассовый расход хладагента для первой ступениGaΙ =Q0q0= 0.167 ⋅kgsGaΙ = 10.021 ⋅kgminПересчет расхода во второй ступениh4 − h7GaΙΙ = GaΙ ⋅h4 − h6−2−2Jkg52 −252 −25 J∆h46 = h4 − h6 = 3.72 × 10 ⋅ m ⋅ s − 2.63 × 10 ⋅ m ⋅ s = 1.09 × 10 ⋅kg52∆h47 = h4 − h7 = 3.72 × 10 ⋅ m ⋅ s522−2− 2.25 × 10 ⋅ m ⋅ s55= 1.47 × 10 ⋅1.47 × 10 ⋅ m ⋅ skg∆h47−1GaΙΙ = GaΙ ⋅= 0.17 ⋅ s ⋅ kg ⋅= 0.23 ⋅52 −2∆h46s1.09 × 10 ⋅ m ⋅ skgGaΙΙ = 13.5616 ⋅minСостояние рабочего вещества в точке 3 определяется из уравнения смешениярабочего вещества, идущего из эконоайзера и из первой ступениGaΙΙ ⋅ h4 = GaΙ ⋅ h2 + ( GaΙΙ − GaΙ) ⋅ h4h3 = h4 +GaΙ⋅ ( h2 − h4) = 3.85 × 10 ⋅5GaΙΙОбъемная подача компрессора−1VeΙ = GaΙ ⋅ v1 = 0.17 ⋅ sJkg−13⋅ kg ⋅ 0.08 ⋅ m ⋅ kgm= 0.01 ⋅s33mVeΙ = 0.8043 ⋅min−1VeΙΙ = GaΙΙ ⋅ v3 = 0.23 ⋅ s3−1⋅ kg ⋅ 0.03 ⋅ m ⋅ kg−3 m= 7.21 × 103mminКоэффициент подачи приравняем к первому приближениюVeΙΙ = 0.4324 ⋅λΙ = 0.7645λΙΙ = 0.8045⋅s3Определение геометрических размеров рабочих полостейОписанный объемVhΙ =VhΙΙ =30.013 ⋅ m ⋅ s=0.764VeΙλΙVeΙΙλΙΙ−1−3m= 0.018s37.207 × 10 ⋅ m ⋅ s=0.80533VhΙ−13−3m= 8.957 × 10sm= 1.0521 ⋅min3VhΙΙm= 0.5374 ⋅minЗададимся асинхронной частотой электродвигателя и средней скоростью поршняn = 14501mCm = 2minsПримем число цилиндров для первой и второй ступениzΙ = 4zΙΙ = 2Так как описанный объем определяется по формулеπ2⋅ DΙ ⋅ zΙ ⋅ ShΙ ⋅ n4Диаметр цилиндров первой ступениVhΙ =DΙ =8 ⋅ VhΙπ ⋅ Cm ⋅ z ΙVhΙΙ =−138 ⋅ 0.0175 ⋅ m ⋅ smπ⋅2⋅ ⋅4s=π2⋅ DΙΙ ⋅ zΙΙ ⋅ ShΙΙ ⋅ n4= 0.0747 mЗначение диаметра округляем до ближайшего стандартного диаметра цилиндрапо ГОСТ 9515-81Таким образом примемDΙ* = 0.075mХод поршняVhΙ ⋅ 4ShΙ == 0.041 m2π ⋅ DΙ* ⋅ zΙ ⋅ nПринимаемShΙ* = 0.042 mУточняем значение среней скорости поршняmCm* = 2 ⋅ ShΙ* ⋅ n = 2.03 ⋅sДиаметр цилиндров второй ступениDΙΙ =8 ⋅ VhΙΙπ ⋅ Cm* ⋅ zΙΙ3=8 ⋅ 0.009 ⋅ m ⋅ s−1−1= 0.075 mπ ⋅ 2.03 ⋅ m ⋅ s ⋅ 2Значение диаметра округляем до ближайшего стандартного диаметра цилиндрапо ГОСТ 9515-81DΙΙ* = 0.075 mТаким образом принимаемХод поршняVhΙΙ ⋅ 4ShΙΙ == 0.0419 m2π ⋅ DΙΙ* ⋅ zΙΙ ⋅ nПринимаем ShΙΙ* = 0.042 mПроверка приведенного хода поршня:ShΙ*ShΙΙ*ψΙ == 0.56ψΙΙ == 0.56DΙ*DΙΙ*Уточненный описанный объём33VhΙ* =mπ2⋅ DΙ* ⋅ zΙ ⋅ ShΙ* ⋅ n = 0.02 ⋅4sVhΙ*3VhΙΙ*m= 1.0249 ⋅min3π2−3 m=⋅ DΙΙ* ⋅ zΙΙ ⋅ ShΙΙ* ⋅ n = 8.97 × 10 ⋅4sVhΙΙ*m= 0.5381 ⋅minПроверка погрешности определения описанного объемаVhΙ* − VhΙVhΙ⋅ 100 = 2.29VhΙΙ − VhΙΙ*< 5%VhΙΙ100 = −0.12 < 5%Косвенная динамическая характеристика21 m23ShΙ* ⋅ ( n) = 0.042 ⋅ m ⋅  1.45 × 10 ⋅ = 24.5292 ⋅ 2 < 70 м/ сmin s221 mShΙΙ* ⋅ ( n) = 0.042 ⋅ m ⋅  1450 ⋅ = 24.529 ⋅ 2min s2< 70 м/ сУточненные энергетические характеристики компрессораРассчитанная ранее политропная работа4lΙ = 2.585 × 10 ⋅Jkg4lΙΙ = 2.6154 × 10 ⋅JkgПолитропная мощность4−22NiΙ = lΙ ⋅ GaΙ = 2.58 × 10 ⋅ m ⋅ s42NiΙΙ = lΙΙ ⋅ GaΙΙ = 2.62 × 10 ⋅ m ⋅ s⋅ 0.17 ⋅ s−2−1⋅ 0.23 ⋅ s⋅ kg = 4.32 ⋅ kW−1⋅ kg = 5.91 ⋅ kW2Уточненная холодопроизводительностьQ0* = Q0 ⋅VhΙ*VhΙ3−13−10.018 ⋅ m ⋅ s= 21 ⋅ kW ⋅0.018 ⋅ m ⋅ s= 21.48 ⋅ kWУточненный расходGaΙΙ* = GaΙΙ ⋅Q0* − Q0Q0VhΙΙ*VhΙΙ= 0.23 ⋅ s−3−18.97 × 10⋅ kg ⋅−38.96 × 10⋅m ⋅s−13−13⋅m ⋅sGaΙΙkgs42.148 × 10 ⋅ W − 21 ⋅ kW⋅ 100 =⋅ 100 = 2.28721 ⋅ kWGaΙΙ* − GaΙΙ= 0.23 ⋅⋅ 100 =0.226 ⋅ s−1⋅ kg − 0.226 ⋅ s0.226 ⋅ s−1−1⋅ kg⋅ kg< 5%⋅ 100 = 0.122< 5%Уточненный массовый расход хладагентаGaΙ* =Q0*q04=2.148 × 10 ⋅ W5= 0.171 ⋅−221.257 × 10 ⋅ m ⋅ skgsGaΙ* = 10.2497 ⋅kgminУточненный индикаторный КПД nΙ−1 nΙnΙNiΙ* = pвсΙ ⋅ VhΙ* ⋅ ΘI ⋅⋅ ( πI)− 1 = 4.468 ⋅ kWnΙ − 1nΙΙ−1nΙΙnΙΙNiΙΙ* = pm ⋅ VhΙΙ* ⋅ ΘII ⋅⋅ ( πII)− 1 = 6.0529 ⋅ kWn −1ΙΙУточненная изоэнтропная мощность42NsΙ* = lsΙ ⋅ GaΙ* = 2.2502 × 10 ⋅ m ⋅ s42−2⋅ 0.1708 ⋅ s−2NsΙΙ* = lsΙΙ ⋅ GaΙΙ* = 2.2464 × 10 ⋅ m ⋅ s−1⋅ 0.2263 ⋅ s⋅ kg = 3.844 ⋅ kW−1⋅ kg = 5.0836 ⋅ kWСуммарная уточненная изоэнтропнаямощность33Ns* = NsΙ* + NsΙΙ* = 3.844 × 10 ⋅ W + 5.0836 × 10 ⋅ W = 8.9276 ⋅ kWВыбор электродвигателяЗададимся эквивалентным давлением трения33pтр1 = 35 ⋅ 10 Papтр2 = 45 ⋅ 10 PaМощность трения33NтрΙ = pтр1 ⋅ VhΙ* = 35 ⋅ 10 ⋅ Pa ⋅ 0.018 ⋅ m ⋅ s−1−33NтрΙΙ = pтр2 ⋅ VhΙΙ* = 45 ⋅ 10 ⋅ Pa ⋅ 8.968 × 10= 0.628 ⋅ kW3⋅m ⋅s−1= 0.404 ⋅ kWЭффективная мощность3NeΙ = NiΙ* + NтрΙ = 4.468 × 10 ⋅ W + 627.779 ⋅ W = 5.096 ⋅ kW3NeΙΙ = NiΙΙ* + NтрΙΙ = 6.053 × 10 ⋅ W + 403.572 ⋅ W = 6.456 ⋅ kW33Ne = NeΙ + NeΙΙ = 5.096 × 10 ⋅ W + 6.456 × 10 ⋅ W = 11.552 ⋅ kWИндикаторный КПДηiΙ =ηiΙΙ =NsΙ*NiΙ*3=NsΙΙ*NiΙΙ*3.844 × 10 ⋅ W34.4678 × 10 ⋅ W= 0.8604( 86%)3=5.0836 × 10 ⋅ W36.0529 × 10 ⋅ W= 0.8399Механический КПД3NiΙ*4.47 × 10 ⋅ WηмехΙ === 0.883NeΙ5.1 × 10 ⋅ W3NiΙΙ*6.05 × 10 ⋅ WηмехΙΙ === 0.943NeΙΙ6.46 × 10 ⋅ W( 84%)(88%)( 94%)Адиабатный КПДηадΙ = ηмехΙ ⋅ ηiΙ = 0.88 ⋅ 0.86 = 0.75( 75%)ηадΙΙ = ηмехΙΙ ⋅ ηiΙΙ = 0.9375 ⋅ 0.8399 = 0.7874( 78.7%)Общий КПДηобщ =Ns*Ne3=8.9276 × 10 ⋅ W41.1552 × 10 ⋅ W= 0.7728( 77%)Температуры нагнетания первой и второй ступени:t2 = 30.3 °Ct5 = 71.7 °CМощность электродвигателя с учетом коэффициента запаса4Nдв = 1.2 ⋅ Ne = 1.2 ⋅ 1.155 × 10 ⋅ W = 13.862 ⋅ kWХолодиьный коэффициентεх =Q0*Ne4=2.148 × 10 ⋅ W4= 1.8591.155 × 10 ⋅ WСтепень термодинамического совершенстваT0εхи == 3.544Tк − T0εхηt == 0.5247εхиДвигатель встраиваемый АИР 160 S4 имеет такие характеристики:мощность - 15kW, частота вращения - 1500 об/сек, КПД 89.5%.Мощность затрачиваемая на перегревNдвп = 15kW ⋅ ( 1 − 0.895) = 1.575 ⋅ kWJK ⋅ kgПерегрев, создаваемый двигателем:Nдвп∆T == 10.637 KGaΙ* ⋅ Cp1Cp1 = 866.7668 ⋅Динамический расчет компрессораУгловая скорость вращения коленчатого вала1ω = 2 ⋅ π ⋅ n = 151.8 ⋅sИз геометрии механизма находится длина кривошипа RShΙ* = ShΙΙ* = ShR =Sh2= 0.021 ⋅ mОтношение радиуса кривошипа R к длине шатуна L принимаетсяλR = 0.2Длина шатунаRL == 0.105 mλRУсловия работоспособности механизма1) R < L2)- выполняются 1  ≤ [θ] λR θmax = arcsin θmax = asin ( λR )180= 11.537π[θ] = 30 градградКинематический расчет первой и второй ступениТак как ShΙ* = ShΙΙ*, то для обеих ступеней совпадают кинематическиехарактеристикиПуть пройденный поршнем от верхней мертвой точки в зависимости отугла поворота кривошипаs ( φ) = R − R ⋅ cos ( φ) + L − L ⋅ cos ( β ) = R ( 1 − cos ( φ) ) + L ( 1 − cos ( β ) )φ = 0 , 0.001 ..