ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Цикл паровой компрессорной холодильной установки из "Основы теории тепловых процессов и машин Часть 2 Издание 3 " Известно, ЧТО для повышения эффективности реальной холодильной машины необходимо ее цикл максимально приблизить к холодильному циклу Карно. Для этого требуется, чтобы процессы подвода тепловой энергии Q2 к рабочему телу от холодильной камеры (низкотемпературного источника) и отвода тепловой энергии Qx от рабочего тела в окружающую среду (высокотемпературный источник) происходили изотермически. Действительно, такой циклический процесс можно осуществить, если в качестве рабочего тела (хладагента) использовать вещество, способное при определенных условиях, близких к естественным, существовать в двухфазном состоянии (жидкость — пар). [c.47] В качестве рабочего тела (хладагента) во многих бытовых холодильниках (например, Саратов , ЗИЛ ) применяют легко испаряющуюся жидкость фреон-12 (соединения фтора, хлора и углерода). При нормальном атмосферном давлении фреон-12 кипит при температуре = —30°С. Аммиак кипит при н = —35°С, а хлористый метил —при н = —23°С. [c.48] Основное достоинство цикла паровой компрессорной холодильной установки состоит в следующем. Теплообмен между теплоотдатчиком (холодильной камерой) и теплоприемником (окружающей средой) при осуществлении цикла будет происходить с рабочим телом, находящимся в двухфазном состоянии, поэтому изобарное протекание этих процессов для рабочего тела совпадает с изотермическим процессом. В этом случае холодильный цикл будет в большей степени приближен к обратному циклу Карно. [c.48] На рис. 8.25 показана условная схема паровой компрессионной холодильной установки. [c.48] ВОДИМОЙ из окружающей среды. В общем случае до начала сжатия пар находится во влажном насыщенном состоянии (двухфазное состояние пар-жидкость). При сжатии пара хладагента в компрессоре затрачивается энергия в механической форме И рез- Температура хладагента при сжатии увеличивается, и пар последовательно переходит из влажного состояния в сухое насыщенное состояние. В дальнейшем он переходит в перегретое состояние. После компрессора рабочее тело (пар хладагента) под высоким давлением поступает в конденсатор (как правило, расположенный снаружи на задней стенке холодильника), где при постоянном давлении перегретый пар охлаждается (от него в окружающую среду отводится энергия в тепловой форме). [c.49] Дальнейший процесс отвода тепловой энергии Ql происходит не только изобарно, но и изотермически. Процесс происходит до тех пор, пока пары хладагента полностью не конденсируются, и он не перейдет в горячую жидкость. [c.49] Для снижения температуры рабочего тела до температуры Гг, соответствующей температуре, поддерживаемой в холодильной камере, можно применить расширительную машину (детандер) поршневого или лопаточного тапа. [c.49] Совершенно очевидно, что холодильный коэффициент рассмотренного цикла почти равен холодильному коэффициенту обратного цикла Карно. [c.49] Из-за сложности создания детандера поршневого или лопаточного типа, работающего на влажном паре, и малой величины получаемой работы в расширительной машине, ее (расширительную машину) заменяют регулирующим дроссельным вентилем (расширительным клапаном рис. 8.25), в котором хладагент после конденсатора дросселируется с понижением давления и температуры. [c.49] Дросселирование пара всегда происходит с понижением температуры (Г4 Гз), а энтальпия рабочего тела сохраняет прежнее значение (//4 = Яз). Строго говоря, температура реального газа при дросселировании может уменьшаться, увеличиваться или не изменятьсяно в качестве рабочего тела в холодильных установках применяют вещества, которые в данных условиях при дросселировании понижают свою тeмпepaтypy . [c.49] Понижение температуры хладагента в процессе дросселирования выбирается примерно на 9... 10°С ниже температуры в охлаждаемом помещении. Благодаря этому, становится возможной передача энергии в форме теплоты от охлаждаемых тел к пару хладагента, циркулирующего в трубах испарителя холодильной камеры. [c.49] Механическая энергия, затраченная на осуществление цикла, определяется только работой компрессора, так как расширение происходит в дросселе (расширительном клапане или диафрагме) без подвода или отвода энергии в механической форме. [c.50] Напомним, что в процессе дросселирования работа не совершается. В обратном цикле Карно расширение хладагента происходит в детандере (поршневой или лопаточной расширительной машине), где от рабочего тела отводится энергия в механической форме (совершается полезная работа). Эта работа (энергия) затрачивается на привод компрессора и составляет только часть результирующей работы, затрачиваемой на привод компрессора, так как большая часть результирующей работы подводится к компрессору извне. [c.50] Можно заключить, что парокомпрессорная холодильная установка по сравнению с воздушной компрессорной холодильной установкой более совершенна. [c.50] В отличие от холодильного коэффициента обратного цикла Карно, зависящего только от температуры отдатчика и приемника энергии в тепловой форме, холодильный коэффициент цикла с дросселированием пара зависит дополнительно от физических свойств хладагента. [c.50] Многие проблемы можно решить, благодаря правильному выбору холодильного агента. Желательно, чтобы хладагент имел в холодильном испарителе давление р2, которое было бы чуть больше атмосферного. Большое давление р2 приводит к утяжелению установки. Температура насыщения Гг, соответствующая давлению рг, должна быть на 9... 10°С ниже температуры охлаждаемого объекта. Давление рг (на выходе из холодильного компрессора), соответствующее температуре конденсации, также не должно быть слишком большим. Это понятно, так как большие давления требуют утолщения стенок трубопроводов, утяжеляющего установку, а также больших затрат на привод холодильного компрессора. Чем меньше отношение давлений рх/рг тем меньшее количество механической энергии затрачивается на привод холодильного компрессора. [c.51] Положительными свойствами хладагента являются невысокие значения его плотности в жидком и парообразном состояниях. Повышение плотности хладагента влечет за собой увеличенный расход энергии на обеспечение его циркуляции. Наиболее распространенным хладагентом является аммиак, обеспечивающий достаточно высокие холодильные коэффициенты и относительно невысокие давления в цикле. Из-за токсичности аммиака в последнее время широкое распространение получили фреоны, которые нетоксичны и невзрывоопасны, но в конце XX в. оказалось, что, по мнению многих ученых, фреоны разрушают озоновый слой вокруг Земли, а это может вызвать катастрофические последствия для человечества. [c.51] В настоящее время использование парокомпрессорных установок в области умеренных температур охлаждения наиболее эффективно. Такие установки широко применяются в технике и для бытовых нужд при получении и поддержании в течение длительного времени температуры тел в интервале —150... 0°С. [c.51] Вернуться к основной статье