Цикл с переохлаждением холодильного агента

Большинство современных установок для увеличения ε работает с переохлаждением холодильного агента.

П ереохлаждение заключается в том, что образующая при конденсации холодильного агента жидкость охлаждается без изменения давления на несколько градусов ниже температуры, соответствующей давлению насыщенных паров в конденсаторе.

В s, Т-диаграмме процесс переохлаждения изображается линией 3'-3 (рис.6), практически совпадающей с левой пограничной кривой, так как для большинства холодильных агентов изобары жидкого состояния вещества совпадают с левой пограничной кривой. Конечная температура холодильного агента при переохлаждении (в точке 3) называется температурой переохлаждения и обозначается буквой t_п. С этой температурой холодильный агент поступает к регулирующему вентилю.

В регулирующем вентиле процесс дросселирования при работе с переохлаждением протекает по изоэнтальпе 3-4, соответствующей меньшему значению энтальпии, чем в цикле без переохлаждения. Точка 4, соответствующая состоянию холодильного агента в конце процесса дросселирования, расположена на изобаре кипения значительно ближе к кривой жидкости (х=0), чем точка 4'. В связи с этим процесс кипения в испарителе изображается отрезком 4-1', благодаря чему холодопроизводительность каждого килограмма холодильного агента возрастает на величину ∆q₀', изображенную на диаграмме пл. d-4-4'-a (горизонтальная штриховка), т.е. выражается уже не величиной q₀=пл.a-4'-1'-b-a, а величиной q₀=q₀'+∆q₀'пл.d-4-1'-b-d. Затрачиваемая же в компрессоре работа сжатия l остается без изменения и графически изображается, как и в цикле без переохлаждения, пл.1'-2'-3'-с-1'. Таким образом, переохлаждение холодильного агента вызывает увеличение холодопроизводительности машины без увеличения затраты работы в компрессоре, т.е. повышение холодильного коэффициента.

Практически переохлаждение производится до температуры на 5-10°С ниже температуры конденсации. Достигается это в конденсаторе или в отдельном аппарате - переохладителе, который располагают между конденсатором и регулирующим вентилем.

Во фреоновых холодильных машинах переохлаждение осуществляется обычно в специальных теплообменниках, охлаждающей средой в которых служат пары холодильного агента, отсасываемые из испарителя компрессором.

Цикл при работе компрессора сухим ходом

В компрессор могут поступать пары холодильного агента различного состояния: влажные, насыщенные и перегретые. В рассмотренных циклах (см. рис.5 и 6) принималось, что компрессор всасывает влажный насыщенный пар или, как говорят, работает влажным ходом. При всасывании сухих насыщенных паров или несколько перегретых (при давлении кипения p₀) принято говорить, что компрессор работает сухим ходом. Этот цикл показан на рис.7 сплошными линиями.

Т еоретически выгоднее работа влажным ходом, так как при этом цикл холодильной машины ближе к обратному циклу Карно. Однако практически производительность компрессора при влажном ходе всегда и для всех холодильных агентов значительно ниже, чем при сухом. Это объясняется главным образом тем, что в теоретическом процессе не учитывают вредного влияния теплообмена между паром и стенками цилиндра компрессора, который всегда наблюдается при работе машины.

В действительном процессе работы компрессора во время сжатия температура пара повышается, и тепловой поток направлен от пара к стенкам цилиндра. Во время процесса всасывания тепловой поток имеет противоположное направление от стенок цилиндра к пару, что вызывает увеличение удельного объема последнего и уменьшение массы пара, поступающего в цилиндр компрессора, а, следовательно, снижение производительности машины. При влажном ходе в компрессор засасываются капли жидкости, которые при входе в цилиндр, в результате резкого уменьшения скорости пара, отделяются от него и оседают на стенках цилиндра, нагретых во время предыдущего процесса сжатия. При соприкосновении капель жидкости с горячей поверхностью стенок цилиндра происходит образование пара, что уменьшает количество всасываемого холодильного агента, а, следовательно, снижает производительность компрессора. Поэтому производительность компрессора при влажном ходе меньше, чем при сухом.

Почти во всех холодильных установках компрессоры работают сухим ходом. В аммиачных машинах сухой ход компрессора достигается обычно при помощи специального аппарата - отделителя жидкости или регулированием подач холодильного агента в испаритель.

Отделитель жидкости включается во всасывающую линию холодильной установки между испарителем и компрессором (рис.8).

Во фреоновых машинах сухой ход компрессора достигается либо при помощи специальных теплообменников (см. с.126), либо тоже путем регулирования подачи холодильного агента в испаритель.

Рис.8. Схема паровой компрессионной холодильной машины с переохладителем и отделителем жидкости:

1 - компрессор, 2 - конденсатор, 3 - регулирующий вентиль, 4 - испаритель, 5 - переохладитель, 6 - отделитель жидкости, 7 - запорные вентили.