7.3. Цикл парової компресорної холодильної установки

С хема парової компресорної холодильної установки дана на рис.7.5. Насичена пара аміаку (або іншого робочого тіла) при температурі, близькій до температури охолоджуваного приміщення 1, всмоктується компресором 2 і адіабатно стискується. З компресора аміачна пара надходить у конденсатор 3, де при постійному тиску він конденсується внаслідок відведення тепла холодною водою. Отриманий рідкий аміак надходить у редукційний вентиль 4, у якому відбувається його дроселювання, яке супроводжується падінням тиску й температури. При цьому аміак частково випаровується.

Отримана волога насичена пара (ступінь сухості х звичайно перебуває в межах 0,01—0,15) з низькою температурою і є холодоносієм. Його направляють у труби охолоджуваного приміщення, де за рахунок тепла, що відбирається від охолоджуваних тіл, ступінь сухості його збільшується, і він знову направляється в компресор.

Далі цей цикл повторюється.

На практиці застосовують парові компресорні установки із проміжним теплоносієм. Як такий теплоносій застосовують розсоли, тобто розчини у воді різних солей, головним чином повареної солі NaCl, хлористого кальцію CaСl₂, що не замерзають при низьких температурах. У цьому випадку в схему установки, зображеної на рис. 7.6, вводиться додатково випарник 5, у який направляється волога аміачна пара після редукційного вентиля (рис. 7.6)...У випарнику аміак випаровується, віднімаючи тепло від розсолу. Охолоджений розчин за допомогою насоса 6 направляється в охолоджуване приміщення 1,у якому він нагрівається внаслідок відібрання тепла від тіл, що підлягають охолодженню, і повертається у випарник, де він знову віддає тепло аміачній парі, що надходить у компресор. Надалі цей цикл повторюється.

На рис. 7.7 у діаграмі Ts даний цикл зміни стану 1 кг аміаку в паровій компресорній установці із проміжним теплоносієм. Точка 1 характеризує стан аміачної пари при вході його в компресор, лінія 1—2 — процес адіабатного стиску в компресорі, точка 3 — стан рідкого аміаку перед входом його в редукційний вентиль, у якому він піддається дроселюванню. Тому що цей процес характеризується рівністю значень ентальпій у початковому й кінцевому станах, то в точці 4, що відповідає стану аміаку після дроселювання, останній має ту ж ентальпію, що й у точці 3. Лінія 4—1 відповідає процесу пароутворення у випарнику.

З алежно від того, яка пара всмоктується компресором (суха або волога), процес у холодильних машинах називають сухим або вологим. При сухому процесі у випарнику виходить суха насичена пара. Щоб забезпечити надходження в компресор сухої пари, у холодильної установці встановлюють віддільник рідини, або сепаратор, через який рідина повертається у випарник. Схема такої установки дана на рис.7.8.

Витрата роботи в компресорі при адіабатному стиску визначається по формулі

(7.10)

Холодопродуктивність 1 кг холодильного агента дорівнює

(7.11)

де r — теплота пароутворення, а х₁ і x₄ — відповідно ступінь сухості пари після випарника й після редукційного вентиля.

Теплове навантаження конденсатора визначається по формулі

(7.12)

К ількість холодильного агента й теоретична потужність, яка підведена до компресора, визначаються по формулах (7.7) та (7.9).

Із циклу парової компресорної установки, зображеної на рис. 7.9, видно, що заміна розширювального циліндра редукційним вентилем обумовлює деяку втрату холодопродуктивності, що може бути частково зменшена шляхом переохолодження рідини нижче температури конденсації. Це видно на рис.7.9, де зображений цикл парової компресорної холодильної установки з переохолодженням конденсату до температури t₅, що лежить нижче температури конденсації t₄.