Холодильное и торговое оборудование, инженерные принципы создания холодильного оборудования (стр. 3 )

Значения указанных температур определяют в зависимости от назначения холодильной машины, технологических требований, предъявляемых к охлаждаемому объекту, и температуры окружающей среды (воды или воздуха). Эта зависимость обычно следующая:

t0 принимают на 7-10оС ниже температуры воздуха в охлаждаемом объекте, а для ребристых испарителей малых хладоновых холодильных установок холодопроизводительностью до 12 кВт на 8-13оС ниже температуры охлаждаемого объекта. Температура охлаждаемого объекта устанавливается, исходя из технологических требований. При охлаждении промежуточным теплоносителем (рассолом) t0 принимают на 13-16оС ниже температуры воздуха охлаждаемого объекта. В этом случае разность температуры рассола и кипения хладагента составляет 4-6оС.

tк зависит от температуры охлаждающей воды в случае, если конденсатор водяного охлаждения, или от температуры окружающего воздуха, если конденсатор воздушного охлаждения. При воздушном охлаждении tк принимают на 8-12оС выше температуры наружного воздуха (меньшие значения принимать для холодильных машин средней холодопроизводительности). При применении конденсаторов водяного охлаждения tк принимают на 7-10оС выше температуры поступающей воды.

tвс принимают в аммиачных холодильных установках и в машинах, работающих на R22, на 5-15оС выше температуры кипения, в хладоновых установках с регенеративным теплообменником на 25-45оС выше температуры кипения.

tп обычно принимают на 3-4оС ниже температуры конденсации в холодильных установках, работающих на R22 и R717, а для хладоновых холодильных установок с регенеративным теплообменником - из теплового баланса регенеративного теплообменника.

2. После установления оптимального температурного режима на диаграммах состояния рабочих тел наносится цикл работы холодильной машины. Методика построения цикла следующая.

В области насыщенного пара диаграммы отыскивается изотерма (она же изобара), соответствующая рассчитанной t0. При пересечении этой изотермы с правой пограничной кривой отмечают точку 1’, характеризующую окончание процесса кипения жидкого хладагента в испарителе. Для обеспечения «сухого хода» компрессора пар перегревается во всасывающем трубопроводе или регенеративном теплообменнике, т. е. на пути хладагента из испарителя к компрессору. Поэтому точка 1, характеризующая состояние пара на входе в компрессор, определяется в области перегретого пара пересечением изобары кипения с изотермой, соответствующей температуре всасываемых паров tвс.

В области насыщенного пара диаграммы выше изотермы кипения, отыскивается изотерма (изобара) конденсации, соответствующая рассчитанной tк. При пересечении этой изотермы с правой пограничной кривой (х=1) отмечается точка 2’, характеризующая начало процесса конденсации, а с левой пограничной кривой (х=0) – точка 3’, характеризующая завершение конденсации пара.

В области перегретого пара диаграммы определяется точка 2 пересечением адиабаты, проходящей через точку 1, и изобары конденсации, проходящей через точку 2’. Полученная точка 2 характеризует состояние хладагента в конце сжатия паров в компрессоре.

В области ненасыщенной жидкости диаграммы, левее пограничной кривой х=0, определяется точка 3, характеризующая состояние переохлаждённого жидкого агента перед регулирующим вентилем. Она определяется пересечением изобары, проходящей через точку 3’, с изотермой, соответствующей рассчитанной tп (для аммиачных установок и хладоновых на R22). Для хладоновых холодильных установок с регенеративным теплообменником точка 3 определяется пересечением изобары, проходящей через точку 3’, с линией постоянной энтальпии в точке 3, которая находится из теплового баланса регенеративного теплообменника:

і3’ - і3=і1 - і1’ , откуда:

і3 = і3’ – (і1 - і1’).

Из полученной точки 3 проводится изоэнтальпа до пересечения ее с изобарой кипения. Полученная пересечением указанных линий точка 4 характеризует состояние хладагента, поступающего в испаритель после дросселирования.

Последовательно соединяя полученные точки - получают термодинамический цикл работы холодильной машины.

3. Пользуясь диаграммой состояния рабочих тел с нанесёнными на неё холодильным циклом, определяют параметры холодильного агента в узловых точках цикла. Численные значения параметров, необходимые в тепловых расчётах отдельных процессов цикла, определяют по значению соответствующих линий, проходящих через узловые точки цикла.

Таблица 2.2 – параметры узловых точек цикла

Номер точки	Давление, МПа	Температура, оС	Энтальпия, кДж/кг	Удельный объём пара, м3/кг
1
1’
2
2’
3
3’
4

1.  Используя численные значения параметров в узловых точках, производят тепловой расчёт цикла в следующем порядке.

Удельная массовая холодопроизводительность:

q0 = i1’ – i4 .

Удельная работа сжатия:

l = i2 – i1 .

Удельное количество тепла, отводимое в конденсаторе:

qк = i2 – i3’ .

Холодильный коэффициент цикла:

ε = q0/ l.

Масса хладагента, циркулирующего в единицу времени (массовая подача компрессора):

М0 = Q0/q0 .

Удельная объёмная холодопроизводительность:

qv = q0/v1 .

Объёмная теоретическая производительность компрессора:

VT = М0 v1 .

Тепловая нагрузка на конденсатор или количество теплоты, отведённое в конденсаторе:

Qкд = М0 qк [кВт].

Теоретическая мощность, потребляемая компрессором:

Nт = М0 l [кВт].

Содержание отчёта.

1.  Наименование, цель работы.

2.  Температурный режим работы холодильной машины, определенный на основании индивидуальных исходных данных.

3.  Цикл работы холодильной машины, изображенный в диаграмме состояния холодильного агента.

4.  Тепловой расчет построенного цикла.

Контрольные вопросы по теме лабораторной работы.

1. Какие виды изолиний нанесены на термодинамические диаграммы состояния холодильных агентов?

2. Дайте определение температуре насыщения.

3. При каких постоянных параметрах происходят термодинамические процессы при работе холодильной машины: кипение холодильного агента в испарителе, сжатие паров холодильного агента в компрессоре, конденсация паров, дросселирование жидкого холодильного агента?

4. Запишите уравнение теплового баланса регенеративного теплообменника.

5. К чему приводит чрезмерный перегрев паров перед всасыванием их в компрессор?

6. Поясните физический смысл удельной массовой холодопроизводительности, удельной работы сжатия.

7. Обоснуйте целесообразность выбора холодильного агента из двух предложенных, если при одинаковом температурном режиме их значение холодильного коэффициента различно.

Лабораторная работа 3

Компрессоры холодильных машин

Цель работы: 1. Изучение назначения и принципа действия компрессоров, их классификация.

2. Изучение конструктивных особенностей, основных узлов

компрессоров.

3. Замер линейного мертвого пространства и определение

секундного рабочего объема цилиндров компрессора.

Порядок выполнения работы.

1.  Ознакомиться с работой и конструктивными особенностями поршневых компрессоров открытого типа, герметичных и бессальниковых.

2.  Ознакомиться с работой и конструктивными особенностями герметичных ротационных компрессоров.

3.  Замерить линейное мертвое пространство и определить секундный рабочий объем поршневого компрессора.

4.  Составить отчет по выполненной работе.

Методические указания к выполнению работы.

Компрессор является одним из основных элементов холодильной машины. Он предназначен для отсасывания паров из испарителя, обеспечивая пониженное давление и требуемую температуру кипения хладагента, сжатия их от давления конденсации и нагнетания в конденсатор, создавая необходимые условия для сжижения газа.

При общем анализе конструкций компрессоров следует знать, что поршневые компрессоры различают по следующим признакам:

1.  По холодопроизводительности:

а) мелкие до 3,5 кВт;

б) малые от 3,5 до 23 кВт;

в) средние от 23 до 105 кВт;

г) крупные – свыше 105 кВт.

2. По ступеням сжатия:

а) одноступенчатые;

б) двухступенчатые;

в) трехступенчатые.

В компрессоре двухступенчатого сжатия  всасываемые пары сжимаются дважды: вначале до определенного давления (Рпр) в цилиндре I ступени, затем, пройдя холодильник, под давлением поступает в цилиндр ступени, где сжимается до конечного давления (Рк).

Рисунок 3.1 - Схема компрессора двухступенчатого сжатия:1 - корпус; 2 - поршень; 3, 4 - всасывающий и нагнетательный клапаны; 5 - шатун; 6 - коленчатый вал; 7, 9 - цилиндры I и II ступеней; 8 — холодильник.

3. По числу рабочих полостей:

а) простого действия, в которых агент сжимается только одной стороной поршня;

б) двойного действия, где сжатие агента осуществляется поочерёдно обеими сторонами поршня.