ЭКОЛОГИЧЕСКИ
ЧИСТЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ ХОЛОДА НА БАЗЕ ПОРШНЕВЫХ ДЕТАНДЕР-КОМПРЕССОРНЫХ АГРЕГАТОВ
В.С. Калекин, С.В. Коваленко
(г. Омск, государственный технический университет)
Использование
воздуха в качестве рабочего тела в холодильной технике способствует решению важной
экологической проблемы, связанной с разрушением озонового слоя Земли. Этому в
немалой степени способствуют применяемые в холодильной технике галогенизированные
фреоны. Проблема создания новых экологически чистых холодильных машин связана
также с необходимостью выполнения Россией международных обязательств, принятых
в соответствии с Монреальским Протоколом в 1987 г.
Воздушные холодильные
машины, работающие в диапазоне температур от -40°С по энергетической эффективности
могут конкурировать с парокомпрессионными холодильными машинами, особенно в условиях
роста тарифов на электроэнергию и в связи с переходом на использование озонобезопасных
холодильных агентов, более дорогих, чем традиционные.
Генератором холода
в предлагаемых воздушных холодильных машинах для небольших холодопроизводительностей
(до 10 кВт) являются поршневые детандер-компрессорные агрегаты (ДКА) с самодействующей
системой воздухораспределения и приводом от электродвигателя. Совершенствование
систем воздухораспределения поршневых детандеров путем замены принудительного
привода на самодействующие клапаны дает возможность повышать частоту вращения
вала детандера и в этой связи размещать его в одном корпусе с компрессором. Такое
конструктивное решение при работе ДКА в составе воздушной холодильной машины для
производства умеренного холода и системах кондиционирования воздуха ведет к рациональному
использованию мощности, возвращаемой детандером, снижению массогабаритных показателей
установки.
Рассмотрены две схемы воздушных холодильных машин с ДКА, которые
могут быть замкнутыми по воздушному тракту (ДКА со смазкой цилиндро-поршневой
группы) либо разомкнутыми (ДКА без смазки).
Разработаны конструкции самодействующих
клапанов для ступени детандера кольцевого, тарельчатого, полосового и лепесткового
типов с регулируемой площадью проходного сечения в щели клапана.
Исследованы
три схемы воздухораспределения в ступени детандера:
прямоточная (выпуск через
выхлопные окна в нижней части цилиндра детандера);
непрямоточная (выпуск
через выпускной клапан, расположенный в клапанной головке);
комбинированная
(выпуск одновременно через клапан и выхлопные окна).
Проверена возможность
работы поршневого ДКА на повышенной частоте вращения (до 1000 об/мин). В качестве
инструмента при проведении исследований использовались: экспериментальный стенд,
созданный на базе судового компрессора 20К1 и автоматизированного измерительного
комплекса с выводом результатов измерений на ЭВМ через АЦП; математическая модель
процессов в рабочих полостях ДКА, адекватность, которой подтверждена сравнением
с данными экспериментов.
Перспективным, с точки зрения уменьшения влияния
теплоты ступени компрессора на конечную температуру воздуха и холодопроизводительность,
является создание ДКА на многорядных у- и ш- образных компрессорных базах. С этой
целью разрабатывается экспериментальный стенд на базе ш- образного холодильного
компрессора без смазки.
Разработка и создание поршневых ДКА с самодействующими
воздухораспределительными органами способствует: удовлетворению потребности некоторых
отраслей народного хозяйства в воздушных холодильных системах; решению экологической
проблемы; сокращению до минимума затрат на производство новых машин благодаря
использованию принципа унификации.
Опубликовано на сайте http://resource.keytown.com/material14.htm
