Sprężarki chłodnicze, warianty konstrukcyjne, działanie, wydajność sprężarki, pojęcia i ich
charakterystyki, zabezpieczenia przed uszkodzeniem cieczą czynnika.

Wydajność napędowa

Wydajność teoretyczna objętościowa sprężarki wyraża się zasadniczo za pomocą wielkości związanych z
zewnętrzną średnicą wirnika

















s

m

A

C

V

z

z

ZR

t

3

0





Wydajność rzeczywista objętościowa









t

RZ

V

V



Moc napędowa

 

kW

H

M

P

C

Z

i

102







Z

M



-wydajność masowa rzeczywista

Wydajność objętościowa

s

m

n

z

s

D

n

V

V

t

3

2

60

4

60



















n – prędkość obrotowa w obr /min
D – średnica cylindra w m

s – skok tłoka w m
z – liczba tłoków

Pełna charakterystka sprężarki składa się z trzech krzywch
Punkt znamionowy sprężarki występuje przy wydajności
znamionowej.
Ograniczając wydajność sprężarki przez przydławienie odpływu
uzyskuje się coraz większą wysokość tłoczenia aż do
osiągnięcia max w pkt krytycznym K . Przy dalszym
zmniejszeniu wydajności , w lewo od tego punktu następuje
spadek uzyskiwanej wydajności tłoczenia. W tym zakresie
sprężarka działa niestabilnie : okresowo występują przerwy w
tłoczeniu czynnika . Następuje wtedy przepływ powrotny
czynnika i instalacji tłocznej na stronę ssawną sprężarki.
Wydajność teoretyczną objętościową określa wzór:









































β

2R

e

sinβ

2R

e

2

β

2sin

β

z

c

czym

przy

h

m

60

n

l

e

R

c

60

n

V

z

V

3

max

t



Wydajności rzeczywiste sprężarki objętościową i masową oblicza się ze wzorów:

1

t

t

z

t

z

ν

V

λ

M

λ

M

V

λ

V





















Podobnie jak w innych sprężarkach wyporowych zmniejszenie wydajności w stosunku do wartości
teoretycznych następuje wskutek:



oddziaływania przestrzeni szkodliwej



dławienia czynnika podczas zasysania



podgrzewania zasysanego czynnika od ścian komory roboczej



przepływu czynnika sprężonego poprzez nieszczelności na stronę ssawną
W y d a j n o ś ć t e o r e t y c z n a . Wydajność sprężarki określa się za pomocą jednego z niżej

sprecyzowanych pojęć.
Objętość wyporowa wirnika jest to suma objętości jego bruzd.

Ponieważ w każdym wirniku wszystkie bruzdy są identyczne, objętość wyporową wirników można

określić wzorami

V

1

= z

1

V

01

m

3

V

2

= z

2

V

02

m

3

gdzie: V

1

, V

2

— objętość wyporowa wirników 1 i 2 w m

3

, z — liczba bruzd (zębów) w wirnikach,

V

01

, V

02

— objętość pojedynczej bruzdy w wirnikach w m

3

.

W wielu przypadkach korzystne jest posługiwanie się pojęciem wydajności masowej teoretycznej,

którą oblicza się z wzoru

1



t

t

V

M







1



- objętość właściwa czynnika w warunkach panujących na dopływie do sprężarki

W y d a j n o ś ć r z e c z y w i s t a . Korzystając ze wzorów (3.7) i (7.80) można wyprowadzić wzór

na wydajność objętościową rzeczywistą

V

z

=



V

t

V

t

– wyd. teoretyczna

Wydajność ziębienia oblicza się z tych samych wzorów, co i dla innych sprężarek.

Układy sprężarkowe: ciśnieniowy, grawitacyjny, pompowy - budowa, zastosowanie.

Układ sprężarkowy, ciśnieniowy, budowa, zastosowanie

Zbiornik skroplin gromadzi nadmiar czynnika skraplanego w skraplaczu, dzięki czemu uzyskuje się zapas
czynnika do regulacji.

W osuszaczu zmienia się gwałtownie prędkość gazowego czynnika. Zabezpiecza się w ten sposób
sprężarkę przed zassaniem kropel cieczy oraz oddziela się z gazu wykroploną ciecz. Stosuje się go na ogół
w układach amoniakalnych.

Doziębiacz zawsze poprawia efektywność obiegu. Ze względu na dosyć wysoka temperaturę końca
sprężania dla układów amoniakalnych, doziębiacz stosuje się jedynie w układach freonowych.

Układ sprężarkowy, grawitacyjny, rola osuszacza

W warunkach statycznych, gdy układ jest zaizolowany
cieplnie, nic się nie dzieje (

m

= 

c

). Po odizolowaniu

do parowacza dochodzi Q

0

i zaczyna odparowywać

czynnik i w parowaczu powstaje mieszanina cieczowo
– parowa o gęstości 

m

< 

c

(gęstość cieczy). Na

skutek różnicy ciśnień hydrostatycznych ciecz z
osuszacza zacznie wypierać mieszaninę z gazowo –
cieczową z parowacza i zacznie w parowaczu
odparowywać. Mieszanina gazowo – cieczowa
przepływać będzie do osuszacza, gdzie ciecz opadać
będzie na dno osuszacza a gaz pozostanie nad lustrem
cieczy, skąd będzie zabierana do sprężarki. W ten
właśnie sposób wytworzy się recyrkulacja.

Cechą charakterystyczną układów ciśnieniowych jest

wysokość H umieszczenia osuszacza. Recyrkulacja będzie trwała tak długo, aż zostanie ona zrównoważona
przez opory przepływu.
Spadek ciśnienia:





g

H

p

m

c













p=f(przepływu)

Przyjmuje się, że liczba cyrkulacji wynosi od 1,25 do 7. Optymalna liczba cyrkulacji jest tym większa, a
strefa jej optimum tym szersza i bardziej płaska, im długość parowacza jest mniejsza. Zatem krótkie
parowacze o wysokiej recyrkulacji zawsze będą korzystniejsze, niż długie i o małej recyrkulacji.

Zalety i wady układu sprężarkowego, grawitacyjnego:

- zasilanie parowaczy przez układ grawitacyjny z recyrkulacją cieczy poprawia warunki pracy

parowaczy oraz ułatwia kontrolę pracy urządzenia

- nadmiar cieczy w każdym parowaczu powoduje, że ścianki są dobrze omywane cieczą i

przez to sprawność parowacza jest wysoka

- utrzymanie stałego poziomu cieczy w osuszaczu zabezpiecza go przed przepełnieniem cieczą

i przedostawanie się jej do sprężarki

- osuszacz umieszcza się powyżej najwyżej umieszczonego parowacza o ok. 3 – 5 m. W ten

sposób uzyskuje się dużą ilość recyrkulacji. Efekt zwiększania w ten sposób recyrkulacji
może w końcu okazać się wadą gdy zaczynie odgrywać istotną rolę z uzyskanego
przewyższenia wpływ ciśnienia hydrostatycznego gazu.

- przy zasilaniu parowaczy umieszczonych na piętrach wpływ ciśnienia hydrostatycznego jest

na tyle istotny, że w najwyżej położonych parowaczach temperatura parowania jest wyższa
niż założono. Może to przyczynić się do utrudnionego uzyskiwania niskich temperatur np. –
40

o

C

- w przypadku spadku obciążenia cieplnego zwiększ się napełnienie parowacza cieczą i

zmniejsza się nieco recyrkulacja. W ten sposób realizuje się tzw. samoregulacja. Dzięki temu
kontrola pracy urządzenia może ograniczyć się jedynie do kontroli stanu pary
wypływającego z urządzenia

- przy gwałtownej zmianie obciążenia może wzrosnąć poziom cieczy w osuszaczu i tym

samym może dojść do uszkodzenia sprężarki

- zredukowana liczba zaworów regulacyjnych
- konieczność stosowania przewodów o dużej średnicy aby zminimalizować opory przepływu.

Układ sprężarkowy, pompowy, budowa i zastosowanie

Układ pompowy charakteryzuje się tym, że zasilanie parowaczy odbywa się poprzez pompy

mechaniczne. Ciekły ziębnik ze zbiornika skroplin przepływa przez zawór regulacyjny (dławiący) i po
zdławieniu do ciśnienia ssania wpływa do niskociśnieniowego zbiornika drenażowego (osuszacza).
Powstająca przy dławieniu para zasysana jest bezpośrednio przez sprężarkę, zaś ciecz gromadzi się na dole
zbiornika. Stąd zasysana jest przez pompy i tłoczona jest do kolektora zasilającego bądź rozdzielnego, a
stąd przez zawory rozprężne, do poszczególnych parowaczy. Na ogół stosuje się dwie pompy, z tym, że
jedna stanowi rezerwę. Pompy posiadają wydajność 3-4 krotnie większą niż możliwość odparowania cieczy
w parowaczach i dlatego do osuszacza powraca nieodparowana ciecz lub mieszanina parowo – cieczowa.
Praca pomp odbywa się w szczególnie niekorzystnych warunkach ze względu na zasysanie cieczy z
osuszacza (przy spadku ciśnienia na przewodzie łączącym osuszacz i pompę, może powodować
odparowywanie czynnika w przewodzie ssawnym i niszczenie pompy) oraz ciągłe wahania ciśnienia i
temperatury. Dla zabezpieczenia pomp przed odparowaniem czynnika w przewodzie ssawnym umieszcza
się je 1,2 – 1,5 m poniżej lustra cieczy w osuszaczu, co sprawia, że ciecz staje się przechłodzona. Przed
pompami umieszcza się przewody połączone z osuszaczem zabezpieczonymi zaworami zwrotnymi,
których zadaniem jest umożliwienie odessania czynnika przed demonyażem pompy lub usunięcie
ewentualnie powstałej przy pracy pompy pary. Ponieważ wyłączenie części komór może grozić
nadmiernym wzrostem ciśnienia w przewodzie tłocznym, stosuje się zawór bezpieczeństwa.

Zalety:

- zwiększona recyrkulacja poprawia zwilżalność ścianek parowacza cieczą (ok. 3 razy), przez

co rośnie współczynnik wnikania ciepła .

- lepsze odprowadzenie z instalacji oleju i zanieczyszczeń
- większa równomierność rozdziału ziębnika na poszczególne parowacze, w niektórych

przypadkach (np. zasilanie od góry parowacza wężownicowego) konieczne jest stosowanie
zwężek lub kryz

- możliwość umieszczania osuszacza w maszynowni w pobliżu sprężarki, co ułatwia kontrolę

poziomu cieczy w osuszaczu i zmniejsza przegrzanie pary zasysanej przez sprężarkę

- dobre zabezpieczenie sprężarek przed uderzeniami cieczy

Wady:

- konieczność stosowania dużego osuszacza
- dodatkowe obciążenie cieplne ze względu na pracę pomp, których energię pompowania

wprowadza się do parowacza