Разработка подсистемы "хладоновый компрессор"
Автор: Борисов А.В., Кожемяченко А.В., Чащин М.О.
Журнал: Теория и практика современной науки @modern-j
Рубрика: Основной раздел
Статья в выпуске: 12 (102), 2023 года.
Бесплатный доступ
В статье рассмотрена конструкция модернизированного хладонового компрессора, снабженного системами охлаждения полостей всасывания и нагнетания, снижающих его температурный уровень в процессе эксплуатации.
Компрессор, энергетическая эффективность, система охлаждения, эксплуатация, надежность, долговечность
Короткий адрес: https://sciup.org/140302746
IDR: 140302746
Текст научной статьи Разработка подсистемы "хладоновый компрессор"
Опыт эксплуатации хладоновых компрессоров показывает, что их надежность в большей степени зависит от температурного уровня эксплуатации. Повышению технического уровня хладоновых компрессоров посвящено значительное количество исследований и соответствующих научных работ [3, 4, 5] и др.
Одной из причин отказов холодильных машин, в которых установлены высокооборотные хладоновые компрессоры (скорость вращения вала 50 с-1), является высокий температурный уровень эксплуатации. С повышением характеристик температурного уровня компрессора более интенсивно протекают процессы изнашивания деталей и старения полимерных материалов (лаковой изоляции обмоток статора встроенного электродвигателя), что приводит к ухудшению объемных и энергетических показателей. Применяемая система охлаждения с помощью масляной ванны малоэффективна, поскольку способствует понижению температурного уровня обмотки встроенного электродвигателя и масла, не оказывая, практически, влияния на уровень температур по хладоновому тракту компрессора, т.е. энергетическая эффективность компрессора остается на уровне показателя для базовой модели [1, 2].
Учитывая значимость этой проблемы при формировании технического состояния хладоновых компрессоров на этапе их проектирования предложена конструкция хладонового компрессора повышенной производительности и надежности. Такой результат получен благодаря тому, что вокруг глушителей всасываемых и нагнетательных паров установлены кожухи, заполняемые хладагентом под давлением конденсации и соединенные с полостью охлаждения цилиндра капиллярными трубками.
Схема охлаждения хладонового компрессора представлена на рис. 1.

Рисунок 1. Схема охлаждения хладонового компрессора
Компрессор содержит корпус и размещенную в нем клапанную головку 9, цилиндр 8 с глушителями всасывания 13 и нагнетания 3. Цилиндр 8 снабжен охлаждающей рубашкой 7, которая имеет выходной патрубок 11, а глушители 13 и 3 – охлаждающими кожухами 14 и 17, соединенными с охлаждающей рубашкой 7 посредством капиллярных трубок 12 и 4. При этом охлаждающие кожухи 14 и 17 имеют патрубки 15 и 1 подвода охлаждающей среды. Глушители всасывания 13 и нагнетания 3 соединены трубками 10 и 5 с полостями 18 всасывания и 6 нагнетания компрессора, а также снабжены патрубками 15 и 2 подвода и отвода паров хладагента к компрессору. Компрессор может быть установлен в холодильную машину с испарителем, форконденсатором и конденсатором. В этом случае патрубок 15 подсоединяется к испарителю, патрубок 2 – к конденсатору, а патрубки 2, 16 и 1 – к форконденсатору.
Компрессор посредством патрубка 16 всасывает пары во всасывающий глушитель 13, из которого они по трубке 19 подаются в полость всасывания 18, а оттуда в цилиндр 8. Сжатые до давления конденсации пары через полость 6 нагнетания по трубке 5 поступают в глушители нагнетания 3, откуда по патрубку 2 – к форконденсатору. В форконденсаторе пары хладагента превращаются в жидкость, которая под давлением конденсации поступает по патрубкам 16 и 1 в охлаждающие кожухи 14 и 17. Это позволяет понизить температурный уровень пара в глушителях 13 и 3 в среднем на 281…283 К вследствие теплообмена между парами в глушителях 13 и 3 и жидкостью в охлаждающих кожухах 14 и 17.
Жидкость в охлаждающих кожухах 14 и 17 нагревается и частично испаряется. Через капиллярные трубки 12 и 4, соответствующей производительности, жидкость дросселируется до требуемого давления и температуры для охлаждения цилиндра 8 в зависимости от температурного уровня компрессора и испаряется в полости охлаждающей рубашки 7. Образовавшиеся пары через выходной патрубок 6 направляются в конденсатор холодильной машины.
Таким образом, установка кожухов
14 и 17 вокруг глушителей
всасывания и нагнетания позволяет свести подогрев в них практически к нулю. Кроме того, контакт кожухов 14 и 17 с хладоном в кожухе компрессора приводит к снижению температуры хладона и росту производительности за счет уменьшения удельного объема всасываемого пара. В отличие от существующих конструкций соединение кожухов 14 и 17 с полостью 7 при помощи капиллярных трубок позволяет изменять эффективность системы охлаждения.
На основании вышеизложенного создан опытный образец компрессора (рис. 2).

Рисунок 2. Компрессор с дополнительными охлаждающими кожухами вокруг глушителей всасывания и нагнетания
Опыты показывают, что температурный уровень компрессора понижается на 308…313 К. В результате условия цикла приближаются к изотермическому и можно повысить холодопроизводительность на 22–26 % в зависимости от исходных характеристик базовой модели.
Технические характеристики базовой и рассматриваемой модели хладоновых компрессоров представлены в таблице 1.
Таблица 1 Технические характеристики базовой и предлагаемой моделей хладоновых компрессоров
Характеристика |
Предлагаемая конструкция |
Базовая модель (ХКВ6-1ЛБN) |
1 |
2 |
3 |
Холодопроизводительность*, Вт |
145 |
180 |
Потребляемая мощность*, Вт |
160 |
155 |
Электрический холодильный коэффициент |
1,12 |
0,83 |
Число цилиндров |
1 |
1 |
Диаметр цилиндра, мм |
23 |
23 |
Ход поршня, мм |
14,2 |
14,2 |
Частота вращения вала, с-1 |
50 |
50 |
Рабочее тело |
R-134а |
R-134а |
* – Номинальная холодопроизводительность и потребляемая мощность указаны при температурах кипения 253 К, конденсации 328 К, всасывания и переохлаждения 305 К.
Использование предлагаемой конструкции хладонового компрессора возможно только в тщательно очищенных герметичных системах холодильных агрегатов, укомплектованных эффективными средствами очистки и осушки рабочей среды, поскольку хладоновый тракт предусматривает наличие дополнительных дроссельных устройств.
Список литературы Разработка подсистемы "хладоновый компрессор"
- Кожемяченко, А.В. Определение необходимой дозы смазочного масла при ремонте бытовых холодильников[Текст]/А.В.Кожемяченко, В.В. Левкин // ЦБНТИ МБОН РСФСР. Бытовое обслуживание населения. Сер. "Ремонт бытовой техники" (отеч. опыт), вып.№3,1986. - С. 1-7.
- Кожемяченко, А.В. Стенд для испытаний на запуск герметичных компрессоров бытовых холодильников [Текст]/А.В.Кожемяченко, Ю.К. Тябин, С.П. Петросов и др. // ЦБНТИ МБОН РСФСР. Бытовое обслуживание населения. Экспресс-информ, сер.4 вып.№7, 1983. - С. 3-6.
- Левкин, В.В. Влияние охлаждения масла на эксплуатационные характеристики герметичного компрессора ХКВ / В.В. Левкин // Совершенствование техники, технологии и проблемы экологии производств: сб. науч. тр., Шахтинский технол. ин-т быт. обсл. - Шахты: ШТИБО, 1994. - Вып.4. - С. 9-11.
- Левкин, В.В. Исследование влияния температурного уровня на показатели качества герметичных компрессоров бытовых холодильников и определение оптимальных методов их охлаждения: автореф. дис.. канд. техн. наук / Левкин В.В. - М.: МТИ. - 1981. - 25 с.
- Левкин, В.В. Исследование тепловых и энергетических характеристик герметичного компрессора ХКВ: -1ЛБN / В.В. Левкин, Шахтинский технол. ин-т быт. обсл. - М., 1984. - 7 с. - Деп. В ВИНИТИ, № 3, 359 ДИ-83.