
- •Циклова комісія монтажних дисциплін Курс лекцій по теоретичним основам холодильної техніки
- •Лекція 1 вступ
- •1.1 Значення курсу “теоретичні основи холодильної техніки”
- •1.2 Короткий історичний огляд
- •1.3 Призначення холодильних установок
- •1.4 Промислові технології із застосуванням холоду
- •1.5 Класифікація холодильних установок
- •Питання для самоконтролю
- •Лекція 2 термодинаміка, як загальне вчення про енергетику
- •2.1 Фізичні основи одержання холоду
- •2.2 Термодинаміка, як загальне вчення про енергетику
- •2.3 Енергія, теплота, робота
- •2.4 Закон збереження енергії
- •2.5 Параметри стану
- •2.5 Рівняння стану
- •Питання для самоконтролю
- •Лекція 3 калоричні параметри стану
- •3.1 Рівноважний термодинамічний стан і рівноважні процеси
- •3.2 Зворотні і незворотні процеси
- •3.3 Кругові процеси Калоричні параметри стану: внутрішня енергія, ентальпія, ентропія
- •3.5 Робота й теплота процесу
- •Питання для самоконтролю
- •Лекція 4. Другий закон термодинаміки. Цикл карно
- •4.1 Другий початок термодинаміки
- •4.2 Цикл Карно
- •Питання для самоконтролю
- •Лекція 5 способи одержання низьких температур
- •5.1 Охолодження при фазових перетвореннях речовин
- •5.2 Охолодження шляхом розширення газів.
- •5.3 Термоелектричний метод
- •5.4 Холодильні установки з вихровою трубкою.
- •5.5 Способи охолодження камер
- •Питання для самоконтролю
- •Питання для самоконтролю
- •Лекція 7 холодоагенти
- •7.1 Основні визначення, короткий історичний огляд, позначення й торговельні марки
- •7.2 Критерії вибору і вимоги до холодоагенту
- •7.3 Холодильні агенти і охорона навколишнього середовища
- •7.4 Альтернативні однокомпонентні холодоагенти
- •7.5 Альтернативні багатокомпонентні холодоагенти групи гфв
- •7.6 Альтернативні багатокомпонентні холодоагенти групи гхфв
- •7.7 Який же холодоагент значніший ?
- •7.8 Особливості термодинаміки сумішей холодоагентів.
- •Лекція 8. Холодоносії
- •8.1 Призначення холодоносіїв та вимоги до них
- •8.2 Характеристика холодоносіїв
- •9.1 Вимоги до мастил
- •9.2 Типи мастил та їх характеристики
- •9.3 Циркуляція мастила у холодильній установці
- •Лекція 10 розширювальні та нагнітальні машини холодильних установок
- •10.1 Призначення та класифікація розширювальних та нагнітальних машин
- •10.2 Термодинамічні основи процесів стиску та розширювання.
- •10.3 Поршневі детандери
- •10.4 Процеси стиску у компресорі
- •10.5 Холодопродуктивність компресора
- •10.6 Потужність компресора й енергетичні втрати
- •11.7 Область застосування компресорів
- •Лекція 11 основи теорії компресійних холодильних машин.
- •11.1 Ідеальна парова компресійна холодильна машина
- •11.2 Дійсний цикл парової холодильної машини.
- •11.3 Побудова холодильного циклу
- •Питання для самоконтрою
- •Лекція 12 ексергетичний метод аналізу ефективності холодильних систем
- •12.1 Властивості оборотних і необоротних циклів. Математичне вираження другого закону термодинаміки
- •7.2 Максимальна робота. Ексергія.
- •7.3 Ексергетичний баланс парокомпресорної холодильної установки
- •Питання для самоконтролю
- •Лекція 13 основи теорії газових холодильних машин.
- •13.1 Повітряна холодильна машина
- •13.2 Холодильна машина Стірлінга
- •Питання для самоконтрою
- •Лекція 14 Цикли багатоступінчатих холодильних машин
- •14.1 Причини переходу до багатоступінчастого стиску.
- •14.2 Вибір проміжного тиску.
- •14.3 Двоступінчаста холодильна машина зі змійовиковою проміжною посудиною й неповним проміжним охолодженням.
- •14.4 Двоступінчаста холодильна машина зі змієвиковою проміжною посудиною й повним проміжним охолодженням.
- •14.5 Двоступінчаста холодильна машина з теплообмінниками.
- •Питання для самоконтрою
- •Лекція 15 цикли каскадних холодильних машин
- •15.1 Найпростіша каскадна холодильна машина.
- •15.2 Реальна каскадна холодильна машина.
- •Питання для самоконтролю
- •Лекция 16 абсорбційні та пароежекторні холодильні установки
- •16.1 Принцип дії абсорбційної холодильної установки.
- •16.2 Цикл пароежекторної холодильної установки
- •Питання для самоконтролю
- •Лекція 17 теплові насоси
- •17.1 Компресія низкопотенційного природного тепла
- •17.2 Схема і принцип дії теплового насосу
- •17.3 Розрахунок тепонасосної установки
- •17.4 Двоступінчасті тепло насосні установки
- •17.5 Геотермальні теплові насоси
- •17.6 Екологічні аспекти впровадження теплових насосів
- •Питання для самоконтролю
- •Лекція 18 Енергозбереження при виробництві холоду
- •18.1 Стратегія енергозбереження
- •18.2 Законодавство України про енергозбереження.
- •18.3 Основні принципи енергозбереження
- •18.4 Вплив компонентів системи на ефективність
- •18.5 Сучасні енергозберігаючі технології компанії Данфосс
- •18.6 Застосування теплових насосів в Украъні
- •Використана література
10.5 Холодопродуктивність компресора
Обов’язковою умовою для створення заданого зниженого тиску й температури кипіння у випарнику є відсос всьої пари, що виникла у ньому при сприйнятті тепла від охолоджуваного середовища. Тому продуктивність компресора повинна відповідати продуктивності випарника.
Продуктивність холодильного компресора, на відміну від газового компресора, виражається не тільки масою або об’ємом засмоктуваної в одиницю часу пари, але й холодопродуктивністью машини, тобто кількістю тепла, сприйнятого від охолоджуваного середовища в одиницю часу Q0, Вт.
Холодопродуктивність машини визначається кількістю холодильного агента G (кг/с), що проходить по випарнику в одиницю часу, і його питомою масовою холодопродуктивностю q0, Дж/кг:
Q0 = Gq0 (10.18)
Холодопропродуктивність, підрахована по випарнику холодильної машини, повинна відповідати продуктивності компресора, тому величину холодопродуктивності виражають також добутком дійсного об’єму пари, засмоктуваної компресором, V (м3/с) і об’ємної холодопродуктивності qv , вираженої відповідно в Дж/м3 :
Q0 = Vqv (10.19)
Для того
самого компресора при постійній частоті
обертання величина
(об’єм
описуваний поршнем)
незмінна.
Об’ємна й масова холодо- прдуктивності
й
,
а
також коефіцієнт подачі (відношення
дійсної масової продуктивності компресора
до його теоретичної продуктивності) –
величини змінні. Вони залежать від
температурного режиму роботи установки,
особливо від температур кипіння
,
конденсації
і
від температури перед регулюючим
вентилем
.
Отже, холодопродуктивність компресора – величина не постійна й залежить від циклу роботи холодильної машини.
На рис.
11.4а, зображені два цикли (1-2-3-4 й 1/-2/-3/-4/)
з однаковою температурою конденсації
й різних температур кипіння. Цикли
зображені без переохолодження рідини,
тому температура перед регулюючим
вентилем буде відповідати температурі
конденсації. З рисунка видно, що зі
зниженням
<
об’ємна
холодопродуктив- ність
зменшується,
тому що трохи зменшується масова холодо-
продуктивність
<
та різко збільшується питомий обсяг
засмоктува- ної компресором пари
>
внаслідок
зниження тиску у випарнику
(Р0/
< Р0).
Коефіцієнт
подачі
компресора зі зниженням
також
зменшується, тому що при цьому збільшується
ступінь стиску Рк/Р0
Отже, зі зниженням температури й тиску у випарнику холодопродуктивність компресора зменшується.
На рис. 10.4б, зображені два цикли (1-2-3-4 й 1/-2/-3/-4/) з однаковою температурою конденсації й різними температурами кипіння. Цикли зображені без переохолодження рідини, тому температура перед регулюючим вентилем буде відповідати температурі конденсації.
З рисунку
легко побачити, що об’ємна
холодопродуктивність
з
під-
ви щенням
>
зменшується,
тому що
<
,
а
не
змінюється, коефіцієнт подачі з
підвищенням
к
також
зменшується. Отже, з
підви- щенням температури конденсації
(перед регулюючим вентилем)
холодопродуктивність компресора
зменшується.
Таким
чином, при різних температурах
і
холодильна
машина, з тим самим
компресором, дає різну холодопродуктивність
Q0.
З
підви-
щенням температури кипіння
0
та
зниженням температури конденсації
к
й
переохолодження tп
холодопродуктивність
машини збільшується, а зі зниженням
й
с підвищенням
й
холодопродуктивність змен- шується.
L
gP
LgP
a 3 tk 2 2/ б 3/ tk/ 2/
3 tk 2
t0 1
4 t0 1
t0/
4
4/ 1/
q0/ q0/
і і
q0 q0
Рис.10.4. Цикли холодильних машин: а - при різних температурах кипіння; б - при різних температурах конденсації.
Найбільш різкий вплив на холодопродуктивність робить температура кипіння холодильного агента.
Підвищення на 1 °С у аміачних машинах приводить до збільшення Q0 приблизно на 6%, у фреонових — на 4%.