Расчёт критических длин прямолинейных участков трубопроводов нагнетания холодильных установок
Расчёт критических длин прямолинейных участков трубопроводов нагнетания холодильных установок
Как известно, при работе холодильного компрессора в его коллекторе нагнетания возникают пульсации давления, которые передаются в трубопровод нагнетания и вызывают его колебания. Эти колебания могут вызывать резонансные разрушения трубопровода нагнетания на каком-то его прямолинейном отрезке, если длина этого отрезка совпадает с т.н. "критической длиной".
Опасной считается длина прямолинейного отрезка трубопровода нагнетания совпадающая с "критической" длиной +/-15%. Кроме того, опасной считается также и длина протяжённого прямолинейного трубопровода нагнетания кратная "критической" длине +/-15%.
Критическая длина прямолинейного трубопровода нагнетания вычисляется по формуле:
где:
Li - критическая длина прямолинейного участка трубопровода, м
a - скорость звука в нагнетаемом газообразном хладагенте, м/с
i - номер гармоники собственных колебаний
f - частота пульсаций давления/колебания трубопровода нагнетания, Гц, которая вычисляется по формуле:
где:
n - число оборотов ротора компрессора, мин-1
z - количество цилиндров поршневого компрессора или количество зубьев ведущего ротора винтового компрессора.
Пример расчёта критических длин прямолинейных участков трубопроводов нагнетания холодильных установок с поршневым компрессором.
| Исходные данные для расчёта: | |
|---|---|
| Хладагент | R404A |
| SCT - температура конденсации | 50 оС |
| DGT - температура нагнетания | 80 оС |
| a - скорость звука (из таблицы) | 146 м/с |
| n - число оборотов вала | 1450 мин-1 |
| z - количество цилиндров | 4 |
| отсюда: | |
| f - частота колебаний/пульсаций | 97 Гц |
Расчёт критических длин производится для первой (главная частота) и второй (первый обертон) частотной гармонике.
| Результаты расчёта: | ||
| i | 1 | 2 |
| Li, м | 0,76 | 0,38 |
| Li + 15%, м | 0,87 | 0,43 |
| Li - 15%, м | 0,64 | 0,32 |
Пример расчёта критических длин прямолинейных участков трубопроводов нагнетания холодильных установок с винтовым компрессором.
| Исходные данные для расчёта: | |
|---|---|
| Хладагент | R407С |
| SCT - температура конденсации | 50 оС |
| DGT - температура нагнетания | 100 оС |
| a - скорость звука (из таблицы) | 177 м/с |
| n - число оборотов вала | 2900 мин-1 |
| z - кол-во зубьев ведущего ротора | 5 |
| отсюда: | |
| f - частота колебаний/пульсаций | 242 Гц |
Расчёт критических длин производится для первой (главная частота) и второй (первый обертон) частотной гармонике.
| Результаты расчёта: | ||
| i | 1 | 2 |
| Li, м | 0,37 | 0,18 |
| Li + 15%, м | 0,42 | 0,21 |
| Li - 15%, м | 0,31 | 0,16 |
| Скорость звука в хладагентах a (м/с) - округлённые величины | |||||||||||
| R134a | SCT [oC] |
Температура нагнетания [oC] | |||||||||
| 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 | 110 | 120 | 130 | 140 | ||
| 30 | 153 | 157 | 161 | 165 | 168 | 172 | 175 | - | - | - | |
| 40 | - | 151 | 156 | 160 | 164 | 168 | 172 | 175 | - | - | |
| 50 | - | - | 149 | 154 | 159 | 163 | 167 | 171 | 175 | - | |
| 60 | - | - | - | 146 | 152 | 158 | 162 | 167 | 171 | 174 | |
| 70 | - | - | - | - | 143 | 150 | 156 | 161 | 166 | 170 | |
| R404A R507A* |
SCT [oC] |
Температура нагнетания [oC] | |||||||||
| 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 | 110 | 120 | 130 | 140 | ||
| 30 | 146 | 152 | 157 | 161 | 166 | 170 | 173 | - | - | - | |
| 40 | - | 143 | 149 | 155 | 160 | 164 | 169 | 173 | - | - | |
| 50 | - | - | 139 | 146 | 152 | 158 | 163 | 168 | 172 | - | |
| 60 | - | - | - | 135 | 143 | 150 | 157 | 162 | 167 | 171 | |
| R407C | SCT [oC] |
Температура нагнетания [oC] | |||||||||
| 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 | 110 | 120 | 130 | 140 | ||
| 30 | - | 170 | 175 | 179 | 183 | 187 | 191 | 194 | 197 | 201 | |
| 40 | - | - | 169 | 174 | 178 | 183 | 187 | 190 | 194 | 198 | |
| 50 | - | - | - | 166 | 172 | 177 | 182 | 186 | 190 | 194 | |
| 60 | - | - | - | - | 164 | 170 | 175 | 180 | 185 | 189 | |
| R22 | SCT [oC] |
Температура нагнетания [oC] | |||||||||
| 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 | 110 | 120 | 130 | 140 | ||
| 30 | - | 175 | 180 | 184 | 187 | 191 | 195 | 198 | 201 | 204 | |
| 40 | - | - | 174 | 179 | 183 | 187 | 191 | 195 | 198 | 202 | |
| 50 | - | - | - | 173 | 178 | 183 | 187 | 191 | 195 | 199 | |
| 60 | - | - | - | - | 171 | 177 | 182 | 186 | 191 | 195 | |
| SCT - температура конденсации | |||||||||||
* значения для R507A приблизительно на 1 м/с ниже