Глоссарий
Теплообмен, являясь одним из наиболее распространенных процессов в природе, диалектически связывает между собой процессы охлаждения и нагревания.
Искусственный холод - есть теплота, температурный уровень которой ниже температурного уровня окружающей среды.
Источник теплоты низкой температуры (ИНТ) принято называть тело или среду, от которых отводится теплота.
Обратный круговой процесс осуществляющий искусственное охлаждение в результате переноса тепла от холодного тела в окружающую среду, называют холодильным циклом.
Рабочее вещество, посредством которого в холодильной машине осуществляется термодинамический цикл, называют холодильным агентом (сокращенно хладагентом).
Компрессорные холодильные машины используют энергию в виде механической работы.
Теплоиспользующие холодильные машины - абсорбционные и пароэжекторные - в качестве источников энергии используют теплоту относительно низкого потенциала - горячую воду, отходящие газы, отработавший пар, имеющие температуру выше температуры окружающей среды.
Комплекс технических устройств, с помощью которых осуществляется холодильный цикл, называется холодильной машиной.
Холодильные машины, в которых происходит перенос тепла от более холодного тела к более нагретому в результате кипения и конденсации холодильного агента называют паровыми холодильными машинами.
Дросселированием называется эффект падения давления рабочего вещества в процессе протекания его через сужение в канале.
Процесс называют обратимым, если после его завершения тела, принимавшие в нем участие, могут быть возвращены и при этом какие-то дополнительные изменения нигде не возникнут.
Процессы, которые не удовлетворяют этим условиям, называют необратимыми.
Внутренне необратимым процессов можно считать процесс, в котором соблюдаются условия равновесия внутри тела, отсутствует внутреннее трение и диффузия, не происходит и смешение, и химические реакции.
Когда выполняются условия равновесия между рабочим веществом и внешними телами, находящимися с ним во взаимодействии, процесс называется внешне обратимым.
Каждый килограмм циркулирующего холодильного агента в цикле холодильной машины получает от охлаждаемого тела теплоту, которая называется удельной массовой холодопроизводительностью холодильного агента.
Разность работ, затраченный на сжатие холодильного агента и полученный при его расширении называется работой цикла.
Отношение теплоты, полученной холодильным агентом от охлаждаемого тела, к работе цикла называется холодильным коэффициентом.
Компрессорами объемного принципа действия называют, которых рабочие органы засасывают определенный объем рабочего вещества, сжимают его благодаря уменьшению замкнутого объема и затем перемещают камеру нагнетания.
Компрессорами динамического принципа действия называют, которых рабочее вещество непрерывно перемещается через проточную часть компрессора, при этом кинетическая энергия потока преобразуется в потенциальную.
Разность давления в патрубке и в начале сжатия называется депрессией на всасывании.
Отношение действительной объемной производительности к теоретическому объему компрессора называется коэффициентом подачи.
Профилем зуба называется контурные линии, ограничивающие сечение зуба в одной из плоскостей – торцевой, нормальной к оси зуба или осевой.
Линией зацепления называется геометрическое место точек касания профилей на неподвижной плоскости.
Линией контакта зуба называется линия касания ВЩ и ВМ винтов, имеющих теоретические размеры.
Объем впадин между зубами ВМ и ВЩ винтов называется парной полостью.
Отношение начального к конечному объему парной полости в момент соединение с камерой нагнетания называется геометрической степенью сжатия.
Отношение давления в парной полости в момент соединения её с окном нагнетания к давлению всасывания называется внутренней степенью сжатия.
Предельным углом закрутки винта называют такой угол, при котором парная полость оказывается полностью освобожденной от занимаемого её зуба ведомого винта в момент начала сжатия газа.
Рабочее колесо служит для подвода к потоку потенциальной и кинетической энергии.
В диффузоре происходит торможение рабочего тела, преобразование кинетической энергии, потенциальную (энергию давления).
Обратный направляющий аппарат подводит поток к рабочему колесу следующей ступени.
Отношение статического напора создаваемого рабочим колесом к полному напору называется степенью реактивности.
Помпаж – это автоколебательный процесс в системе компрессор-сеть, при котором давления нагнетания резко снижается, а направление газа изменяется на обратное.
Лекции
Лекции – форма учебного занятия, цель которого состоит в рассмотрении теоретических вопросов излагаемой дисциплины в логически выдержанной форме.
Лекция 1
Тема. Введение. Теоретические основы холодильных машин.
Вопросы
1 Введение.
2 Физические основы получения низких температур.
3 Дросселирование.
4 Процессы расширения с получением внешней работы.
Вопросы для самоконтроля
1 Что такое искусственный холод?
2 Какими способами получают искусственный холод?
3 Назовите нижний температурный предел искусственного охлаждения?
4 На какие группы делятся холодильные машины?
5 Формулировка процесса дросселирование.
6 Почему процесс дросселирование является изоэнтальпийным?
7 Приведите формулу дифференциального дроссель эффекта?
Рекомендуемая литература
Основная
4.1.1, с. 3-14
Лекция 2
Тема. Термодинамические основы обратных циклов.
Вопросы
1 Некоторые понятия и определения.
2 Классификация обратных циклов.
3 Необратимые потери в обратных циклах.
Вопросы для самоконтроля
1 Что называется источником низкой температуры?
2 Что называется источником высокой температуры?
3 Чему равняется теплота, отводимая источнику высокой температуры?
4 Какие разновидности обратных циклов знаете?
5 Что называется холодильным коэффициентом?
6 Что характеризует энергетическая эффективность теплового насоса?
8 Какой процесс называется обратимым, какой необратимым?
9 Что понимается под термином «внутренне обратимый процесс», «внешне необратимый процесс»?
10 Какие основные необходимые потери возникают при совершение обратных процессов?
11 В каком случае возможно применение уравнение Гюи - Стодолы при оценке потерь, связанных с необратимостью?
Рекомендуемая литература
Основная
4.1.1, с. 14-33
Лекция 3
Тема. Рабочие вещества холодильных машин.
Вопросы
1 Классификация рабочих веществ.
2 Термодинамические, теплофизические, физико-химические и физиологические свойства рабочих веществ холодильных машин.
3 Выбор рабочих веществ и их влияние на показатели и характеристики холодильных машин?
Вопросы для самоконтроля
1Дайте условное обозначение холодильным агентам, если их химическая формула: CHFCl2, CHF2Cl, NH3, C2 F3 Cl3, C2F5Cl, C2H2F4.
2 При каких значениях сР, сХ′,сХ′′, r0 холодильный коэффициент будет максимальным?
3 Назовите предельно допустимую концентрацию следующих холодильных агентов: R12, R22, R717
4 Какой группе по классификации относятся следующие холодильные агенты: R12, R22, R717, R134а.
5 Что такое кризисная точка?
6 Назовите нормальную температуру кипения следующих холодильных агентов: R12, R22, R717, R134а, R502.
7 Какие смазочные масла применяются при использовании холодильных агентов R12, R22, R717
8 Как зависят свойства рабочих веществ от характеристик теплообмена конденсатора и испарителя.
Рекомендуемая литература
Основная
4.1.2, с. 33-72
Лекция 4
Тема. Парокомпрессорные холодильные машины.
Вопросы
1 Теоретические циклы и принципиальные схемы одноступенчатых холодильных машин.
2 Действительные циклы и принципиальные схемы одноступенчатых холодильных машин.
Вопросы для самоконтроля
1 Что входит в состав паровой холодильной машины?
2 Назовите основные характеристики цикла холодильной машины.
3 Назначения основных аппаратов холодильной машины и изображение процессов в Т. Д.Д., происходящих в них.
4 Назначение в схеме холодильной машины дополнительного теплообменника.
5 Составить тепловой баланс дополнительного теплообменника.
6 Для чего проводят тепловой расчет холодильной машины?
Рекомендуемая литература
Основная
4.1.1, с. 73-85
Лекция 5
Тема. Парокомпрессорные холодильные машины.
Вопросы
1 Влияния многоступенчатого сжатия и дросселирования на необратимые потери и энергетическую эффективность в циклах холодильных машин.
2 Выбор промежуточного давления в двухступенчатых холодильных машинах.
3 Теоретические циклы и принципиальные схемы двухступенчатых холодильных машин.
Вопросы для самоконтроля
1 Критерий перехода в двухступенчатому сжатию?
2 При какой величине степени повышения давления переходит к двухступенчатому сжатию?
3 Назовите основные способы определения промежуточного давления в двухступенчатых холодильных машинах?
4 Напишите формулу промежуточного давления двухступенчатых холодильных машин?
5 Напишите уравнения смешения потоков двухступенчатых холодильных машинах с однократным дросселированием?
6 По какой зависимостью определяется массовый расход рабочего вещества компрессорах первой ступени в двухступенчатых холодильных машинах с однократным дросселированием?
7 Назначение в схеме двухступенчатой холодильной машины промежуточного сосуда.
8 Изобразите процессы в Т. Д.Д., происходящих в двухступенчатой холодильной машине со змеевиковым промежуточным сосудом и полным промежуточным охлаждением.
Рекомендуемая литература
Основная
4.1.1, с. 90-100
Лекция 6
Тема. Парокомпрессорные холодильные машины. Действительные циклы и принципиальные схемы двухступенчатых холодильных машин.
Вопросы
1 Действительные двухступенчатые холодильные машины с промежуточными сосудами.
2 Действительная двухступенчатая холодильная машина с теплообменниками.
3 Действительная двухступенчатая холодильная машина с одноступенчатым винтовым компрессором.
4 Действительная двухступенчатая холодильная машина с двумя испарителями.
Вопросы для самоконтроля
1 По какой зависимостью определяется массовый расход рабочего вещества компрессорах второй ступени в действительных двухступенчатых холодильных машинах с промежуточными сосудами.
2 Изобразите процессы в Т. Д.Д., происходящих в действительной двухступенчатой холодильной машине с промежуточными сосудами.
3 Назначение теплообменника в схеме действительной двухступенчатой холодильной машины с теплообменниками.
4 Изобразите процессы в Т. Д.Д., происходящих в действительной двухступенчатой холодильной машине с одноступенчатым винтовым компрессором.
5 Нарисуйте схему действительной двухступенчатой холодильной машины с одноступенчатым винтовым компрессором?
6 Напишите уравнения смешения потоков действительных двухступенчатых холодильных машинах с двумя испарителями?
7 Изобразите процессы в Т. Д.Д., происходящих в действительной двухступенчатой холодильной машине с двумя испарителями?
Рекомендуемая литература
Основная
4.1.1, с. 104-116
Лекция 7
Тема. Теоретические и действительные циклы и принципиальные схемы трехступенчатых и каскадных холодильных машин.
Вопросы
1 Теоретическая трехступенчатая холодильная машина.
2 Действительная трехступенчатая холодильная машина для получения твердой двуокиси углерода.
3 Действительный цикл и принципиальная схема каскадной холодильной машины.
Вопросы для самоконтроля
1 Область применения трехступенчатых холодильных машин.
2 Напишите формулу промежуточного давления трехступенчатых холодильных машин?
3 Напишите уравнения смешения потоков при всасывании в компрессор средней ступени действительных трехступенчатых холодильных машин для получения твердой двуокиси углерода.
4 Изобразите процессы в Т. Д.Д., происходящих действительной трехступенчатой холодильной машине для получения твердой двуокиси углерода.
5 По какой зависимостью определяется массовый расход рабочего вещества компрессорах первой ступени в двухступенчатых холодильных машинах с однократным дросселированием?
6 Назначение в схеме каскадной холодильной машины конденсатора - испарителя.
7 Нарисуйте принципиальную схему действительной каскадной холодильной машины?
Рекомендуемая литература
Основная
4.1.1, с. 116-124
Лекция 8
Тема. Поршневые компрессоры.
Вопросы
1 Теоретический объемный компрессор.
2 Работа компрессора при различных термодинамических процессах сжатия.
4 Действительный поршневой компрессор.
Вопросы для самоконтроля
1 Напишите формулу работу сжатия поршневого компрессора?
2 Изобразите изотермические процессы сжатия в Т-S диаграмме?
3 Изобразите адибатный процесс сжатия в Т-S диаграмме?
4 Изобразите политропный процесс сжатия в Т-S диаграмме?
5 Записать формулу относительного мертвого объема?
6 Перчислите основные отличие дествительного поршневого компрессора от теоретического?
7 Изобразите индикаторную диаграмму действительного поршневого компрессора?
Рекомендуемая литература
Основная
4.1.2,с. 99-103
4.1.1,с. 317-326
Лекция 9
Тема. Поршневые компрессоры.
Вопросы
1 Производительность действительного поршневого компрессора.
2 Мощность и КПД действительного поршневого компрессора.
3 Среднее индикаторное давление действительного компрессора.
4 Регулирование поршневых холодильных компрессоров.
Вопросы для самоконтроля
1 Что называется коэффициентом подачи?
2 Произведением, каких коэффициентов является коэффициент подачи?
3 Что называется индикаторным коэффициентом?
4 Что называется коэффициентом скрытых потерь?
5 Какие потери учитывает коэффициент подогрева?
6 Какие потери учитывает объемный коэффициент?
7 Записать средне индикаторную давления действительного компрессора?
8 Записать формулу индикаторного КПД?
9 Из каких мощностей состоит мощность трения?
10 Перечислите способы регулирования холодопроизводительности поршневых компрессоров?
11 Какой способ регулирования холодопроизводительности поршневых компрессоров является экономичным?
Рекомендуемая литература
Основная
4.1.4, с. 5-9, 30-31
Лекция 10
Тема. Винтовые компрессоры.
Вопросы
1 Классификация и принцип работы.
2 Достоинства и недостатки винтовых компрессоров.
3 Рабочие процессы винтовых компрессоров.
Вопросы для самоконтроля
1 Типы винтовых компрессоров.
2 Что называется защемленным объемом?
3 Что называется утечками и протечками?
4 Перечислите основные преимущества и недостатки холодильных винтовых компрессоров?
5 Что называется геометрической степенью сжатия?
6 Что называется внутренней степенью сжатия?
7 Произведением, каких коэффициентов является коэффициент подачи винтового компрессора?
8 Какой режим работы винтового компрессора является экономичным?
Рекомендуемая литература
Основная
4.1.1, с. 391-450
Лекция 11
Тема. Маслозаполненные холодильные винтовые компрессоры.
Вопросы
1 Коэффициент подачи.
2 Мощность, потребляемая винтовым компрессором, к. п.д.
3 Назначение масла впрыскиваемого в винтовой компрессор.
4 Расчет расхода масла в холодильном маслозаполненном винтовом компрессоре.
5 Регулирование производительности ВМК.
Вопросы для самоконтроля
1 Из каких мощностей складывается мощность ВМК?
2 Записать формулу индикаторного КПД?
3 С какой целью масла впрыскиваемого в винтовой компрессор?
4 Напишите формулу расхода масла в ВМК?
5 Перечислите способы регулирования холодопроизводительности винтовых компрессоров?
Рекомендуемая литература
Основная
4.1.1, с. 460-475
Лекция 12
Тема. Спиральные компрессоры.
Вопросы
1 Классификация, конструкция и принцип работы.
2 Достоинства и недостатки СПК.
3 Типы спиралей и их расчет.
4 Геометрическая степень сжатия.
Вопросы для самоконтроля
1 Область применение спиральных компрессоров.
2 Типы спиральных компрессоров.
3 Перечислите основные преимущества и недостатки СПК?
4 Что называется геометрической степенью сжатия СПК?
5 Перечислите способы регулирования холодопроизводительности СПК?
Рекомендуемая литература
Основная
4.1.1, с. 490-503
Лекция 13
Тема. Ротационные компрессоры.
Вопросы
1 Классификация холодильных ротационных компрессоров.
2 Достоинства и недостатки.
3 Теоретический и действительный процессы работы пластинчатых компрессоров.
4 Объемные энергетические коэффициенты.
5 Выбор конструктивных размеров.
Вопросы для самоконтроля
1 Область применение ротационных компрессоров.
2 Типы ротационных компрессоров.
3 Перечислите основные преимущества и недостатки ротационных компрессоров?
4 Что называется геометрической степенью сжатия ротационного компрессора?
5 Какие основные потери учитывает коэффициент подачи?
6 Напишите формулу теоретической объемной производительностью пластинчатого ротационного компрессора?
7 Назовите основные конструктивные параметры выбираемые пластинчатого ротационного компрессора?
Рекомендуемая литература
Основная
4.1.1, с. 521-529
Лекция 14
Тема. Центробежные компрессоры.
Вопросы
1 Конструктивная схема и принцип действия центробежных компрессоров холодильных машин.
2 Термогазодинамические процессы в элементах ступеней.
3 Треугольники скоростей.
4 Потери в ступени.
5 Мощность ступени, к. п.д.
6 Коэффициент реактивности.
Вопросы для самоконтроля
1 Укажите пути снижения энергозатрат при получении синтетического аммиака.
2 На каком принципе основана работа аппаратов, предназначенных для охлаждения и конденсации азотводородной смеси при получении аммиака?
3 При каких температурных режимах осуществляют процесс полимеризации углеводородов при получении синтетических каучуков? Назовите особенности конструкций применяемых холодильных машин.
4 На каких физических процессах базируется производство холода? Укажите пути его интенсификации.
5 В чем состоит особенность процесса получения искусственных волокон и на каких его стадиях применяют искусственный холод?
Рекомендуемая литература
Основная
4.1.6, с. 291-304
Дополнительная
4.2.5, с. 22-35
Лекция 15
Тема. Опреснение соленой воды.
Вопросы
1 Естественное замораживание.
2 Искусственное замораживание через теплопередающую поверхность.
3 Вакуумное замораживание вблизи тройной точки.
4 Контактное замораживание с помощью холодильного агента, не смешивающегося с водой.
5 Кристаллогидратный метод опреснения.
Вопросы для самоконтроля
1 На каком принципе основаны холодильные методы опреснение соленой воды?
2 Какие опреснители используется для опреснение соленой воды?
3 Перечислите основные преимущества и недостатки холодильных опреснители соленой воды?
4 Каких случаях используют искусственное замораживание через теплопередающую поверхность?
5 На каких физических процессах базируется вакуумное замораживание вблизи тройной точки?
6 Какие холодильные агенты используется при контактном замораживании с помощью холодильного агента, не смешивающегося с водой?
7 Какой температурный перепад используется в теплообменных аппаратах опреснителя контактного замораживания с помощью холодильного агента, не смешивающегося с водой?
8 На каком физическом процессе базируется кристаллогидратный метод опреснения?
Рекомендуемая литература
Основная
4.2.5, с. 261-264
8.2 Лабораторные занятия
Лабораторные занятия – одна из форм учебного занятия, направленная на развитие самостоятельности студентов и приобретение умений и навыков.
Лабораторные занятия должны способствовать углубленному изучению наиболее сложных вопросов дисциплины и служат основной формой подведения итогов самостоятельной работы студентов. Именно на этих занятиях студенты учатся грамотно излагать проблемы и свободно высказывать свои мысли и суждения, рассматривают ситуации, способствующие развитию профессиональной компетентности. Всё это помогает приобрести навыки и умения, необходимые современному специалисту.
Лабораторная работа 1
Тема. Построение циклов паровых компрессорных холодильных машин с помощью термодинамических диаграмм свойств холодильных агентов.
Цель занятия. Целью работы является ознакомление с термодинамическими диаграммами холодильных агентов, с принципиальными схемами современных холодильных машин и приобретение практических навыков построения и расчета теоретических циклов паровых холодильных машин.
Методические рекомендации по проведению работы, вопросы для защиты лабораторной работы приводятся в методических указаниях к работе.
Лабораторная работа 2
Тема. Расчет необратимых потерь обратных циклов холодильных машин.
Цель занятия. Целью работы является определение необратимых потерь действительного обратного цикла.
Методические рекомендации по проведению работы, вопросы для защиты лабораторной работы приводятся в методических указаниях к работе.
Лабораторная работа 3
Тема. Свойства холодильных агентов.
Цель занятия. Целью работы является ознакомится с термодинамическими, теплофизическими свойства хладагентов, их токсичностью, пожаробезопасностью, взаимодействием с конструкционными материалами и смазочными маслами, а также овладеть методом оценки эффективности термодинамического цикла.
Методические рекомендации по проведению работы, вопросы для защиты лабораторной работы приводятся в методических указаниях к работе.
Лабораторная работа 4
Тема. Испытания и вывод на режим холодильной машины на базе компрессора ФАК - 1,1 Е.
Цель занятия. Целью испытания холодильной машины на базе компрессора ФАК-1,1Е является приобретение навыков у студентов в расчетах циклов малых холодильных машин, определение холодильного коэффициента εε.
Методические рекомендации по проведению работы, вопросы для защиты лабораторной работы приводятся в методических указаниях к работе.
Лабораторная работа 5
Тема. Испытание одноступенчатой холодильной машины МХУ-8С.
Цель занятия. Целью испытания холодильной машины является определение ее действительной холодопроизводительности при установившемся режиме. Под установившемся понимается такой режим, при котором количество подводимого и отводимого тепла неизменно в любые равные промежутки времени. При испытании по внешнему балансу количество тепла подведенного к холодильной машины, определяется по хладоносителю (вода) и мощностью ТЭНов, установленных в нагревательном баке, а количество отведенного тепла по теплоносителю (воздух).
Методические рекомендации по проведению работы, вопросы для защиты лабораторной работы приводятся в методических указаниях к работе.
Лабораторная работа 6
Тема. Конструктивные элементы поршневых холодильных компрессоров.
Цель занятия. Целью настоящей работы является: ознакомление с основными узлами поршневых холодильных компрессоров.
Методические рекомендации по проведению работы, вопросы для защиты лабораторной работы приводятся в методических указаниях к работе.
Лабораторная работа 7
Тема. Конструктивные элементы винтовых холодильных компрессоров.
Цель занятия. Целью настоящей работы является: ознакомление с основными узлами и деталями винтовых холодильных компрессоров.
Методические рекомендации по проведению работы, вопросы для защиты лабораторной работы приводятся в методических указаниях к работе.
Лабораторная работа 8
Тема. Конструктивные элементы ротационных холодильных компрессоров.
Цель занятия. Целью работы является ознакомление с принципом работы, конструкцией, схемой, расходными и энергетическими показателями ротационного пластинчатого компрессора Р-90-7-6.
Методические рекомендации по проведению работы, вопросы для защиты лабораторной работы приводятся в методических указаниях к работе.
Лабораторная работа 9
Тема. Конструктивные элементы центробежных холодильных компрессоров.
Цель занятия. Целью настоящей работы является: ознакомление с основными узлами и деталями центробежных холодильных компрессоров.
Методические рекомендации по проведению работы, вопросы для защиты лабораторной работы приводятся в методических указаниях к работе.
