Давление насыщения хладагентов.

«Таблица 1»

t, 0C	P, МПа
	Сернистый ангидрид SO2	Аммиак NH3	Углекислый газ CO2	Фторхлорпроизводные углероды типа CmHxFyClz		Хлористый метил CH3Cl
				Фреон-12	Фреон-22
-40 -30 -20 -10 0 +20 +30 +40	0,0216 0,038 0,0636 0,101 0,155 0,33 0,46 0,63	0,0716 0,1191 0,19 0,29 0,43 0,856 1,165 1,55	1,005 1,485 1,96 2,64 3,46 5,74 7,16 ---	0,0642 0,1 0,151 0,22 0,309 0,566 0,744 0,96	0,106 0,164 0,246 0,355 0,498 0,916 1,2 1,545	0,048 0,0771 0,017 0,174 0,251 0,488 0,66 0,87

Пары этих хладоагентов в паровых компрессорных установках имеют высокую степень влажности, поэтому закон PV=RT не применим и в расчетах используют таблицы и графики.

Идеальным циклом для паровых компрессорных установок является обратимый цикл Карно. Для легкокипящих хладоагентов вместо адиабатного расширения для удобства регулирования используется дросселирование насыщенного пара или кипящей жидкости через дроссельный вентиль.

Принципиальная схема парокомпрессорной установки

Рис. 3.1. Принципиальная схема парокомпрессорной установки:

1 – компрессор; 2 – охлаждаемое помещение (рефрижератор); 3 – дроссельный

вентиль; 4 – конденсатор.

Рис. 3.2. Холодильный цикл парокомпрессорной установки

Процессы:

(1-2) – сжатие по адиабате влажного пара в компрессоре и получение сухого насыщенного или перегретого пара. Степень перегрева не более 130-140⁰С из соображений прочности и термостойкости масла. Из компрессора (1) перегретый пар поступает в конденсатор (4);

(2-3) – отдача теплоты перегрева при постоянном давлении от перегретого пара к охлаждающей воде или к окружающему воздуху с понижением температуры до Тн₂.

(3-4) – отдача теплоты при конденсации влажного насыщенного пара, переводящей его в состояние кипящей жидкости (точка 4). Эта жидкость подается к 3 – дроссельному вентилю;

(4-5) – дросселирование кипящей жидкости (при I=const) с понижением давления и температуры и превращение во влажный насыщенный пар с небольшой степенью сухости х₅=0,1…0,2;

(5-1) – влажный насыщенный пар подается в рефрижератор, где при подводе теплоты от помещения при постоянном давлении и температуре, он расширяется и увеличивает степень сухости х до 0,9…0,95 (точка 1) далее этот пар засасывается в компрессор.

Если парокомпрессорные холодильные установки обслуживает несколько потребителей холода, то влажный насыщенный пар подается после дросселя не в рефрижератор, а в испаритель, где отнимает теплоту от незамерзающего рассола: обычно это водные растворы хлорида натрия NaCl и калия KCl (так 22,4% раствор NaCl замерзает при температуре –21,2⁰С). Рассол с помощью насосов циркулирует между испарителем и охлаждаемым помещением.

Удельная холодопроизводительность (или холодильный эффект) – это количество теплоты q₂, получаемой 1 кг хладоагента от охлаждаемого помещения (рассола).

(3.1)

Количество теплоты, отдаваемой в конденсаторе 1 кг хладоагента:

(3.2)

Внешняя работа, затрачиваемая на 1кг хладоагента в цикле парокомпрессорных холодильных установок:

(3.3)

При дросселировании большая часть кинетической энергии потока после сужения из–за наличия вихревых движений переходит в теплоту, которая воспринимается газом (или паром) и ведет к увеличению энтропии , а рабочее тело не возвращается в первоначальное состояние (по Р и Т), несмотря на равенство скоростей и энтальпий. Таким образом, процесс дросселирования, будучи по существу адиабатным, является типично необратимым процессом с потерей энергии (диссипацией) на преодоление местного сопротивления.

Графическое изображение дросселирования (4 - 5) имеет условный характер (i=const только в начальном и конечном состояниях, а между ними i переменна).

Положение точки 5 на рис. 2 устанавливается из условия , откуда равно .

Здесь:

Точка 7 – условно принята за начало отсчета i.

Если вместо дросселирования использовать адиабатное расширение (в детандере – расширительном цилиндре) 4-6, а влажный насыщенный пар в компрессоре сжимать только до состояния сухого насыщенного пара, то получим обратимый цикл Карно – идеальный цикл парокомпрессорных холодильных установок.

Детандер эффективнее (больше холодильный эффект), чем дроссельный вентиль, но с помощью дроссельного вентиля можно регулировать температуру охлаждения.

Рис.3.3. Обратимый цикл Карно в парокомпрессорных установках

Внешняя работа в обратном цикле Карно получается меньше на величину площади 5-5’-6’-6 (рис.2), т.е. на величину потери энергии на диссипации при дросселировании.