background image

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

 

 

 

background image

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

V

– 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. 

background image

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 (

= 

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. 

 

background image

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