Вопросы для самопроверки

1. Что такое компрессор? 2. Классификация компрессоров, достоинства и недостатки, принцип действия. 3. Особенности холодильных компрессоров, обоснование выбора типа компрессора. 4. Поршневые компрессоры, теоретический и действительный компрессор, индикаторные диаграммы. 5. Расчет основных термодинамических и газодинамических параметров компрессора.

Тема 1.6. Теоретические процессы ротационных компрессоров

Ротационные компрессоры, принцип действия, достоинства, недостатки. Индикаторная диаграмма ротационного компрессора.

Методические указания

Под ротационным компрессором понимают машину объемного принципа действия с вращающимся ротором.

Ротационные компрессоры обладают по сравнению с поршневыми некоторыми преимуществами и недостатками. Они лучше уравновешены, не имеют всасывающих клапанов, их производительность меньше зависит от температуры конденсации. С другой стороны, обработка и сборка деталей ротационных компрессоров сложнее, ремонтопригодность ниже. Остальные показатели качества у поршневых и ротационных компрессоров практически одинаковы. Применяют ротационные компрессоры при малых перепадах давлений: МПа (кондиционеры) из-за значительных перетечек пара.

Принципиальная схема ротационного компрессора с катящимся ротором приведена на рис. 6.

Рисунок 6. – Схематичный разрез компрессора с катящимся ротором.

Рисунок 7. – Индикаторная диаграмма компрессора с катящимся ротором.

Индикаторная диаграмма.

Процессы всасывания, сжатия и выталкивания (конкретной порции пара) происходят в ротационном компрессоре с катящимся ротором не за один, а за два оборота вала (рис. 7). Поэтому скорости всасывания и сжатия здесь примерно вдвое меньше, чем в поршневом компрессоре.

Вопросы для самопроверки

1. Принцип действия ротационного компрессора, достоинства и недостатки.. 2. Конструкции ротационного компрессора. 3. Из каких процессов состоит индикаторная диаграмма?

Тема 1.7. Процессы теплообмена в бытовых холодильных установках

Определение теплопроводности, конвекции, теплообмена излучением, теплопередачи. Тепловые процессы в агрегатах холодильной машины – тепловые процессы в испарителе, конденсаторе. Расчет теплоизоляции холодильных машин.

Методические указания

Теория теплообмена – наука о процессах переноса теплоты. Применительно к холодильным машинам рассматриваются следующие процессы:

Теплопроводность – перенос тепла, возникающий при непосредственном соприкосновении между частицами тела. Распространение тепла путем теплопроводности описывается законом Фурье, согласно которому количество переданного тепла пропорционально падению температуры, времени и площади сечения, перпендикулярного направлению распространения тепла:

или ,

где: – температурный градиент, ; – элементарная площадка, ; – коэффициент теплопроводности тела, который определяет количество тепла, проходящее в единицу времени через единицу поверхности при падении температуры в градусах на единицу длины, .

Тепловой поток через плоскую стенку:

,

где – толщина стенки, м.

Конвекция – распространение тепла путем перемещения и перемешивания между собой более и менее нагретых частиц жидкости. Распространение тепла определяется по закону Ньютона:

,

где – коэффициент, который определяет количество теплоты, проходящее в единицу времени от рабочего тела (жидкости) к стенке (или наоборот) через 1 м² поверхности при разности температур в 1 градус, , и определяется с использованием критериев подобия – безразмерных соотношений параметров, характеризующих физический процесс и экспериментальных данных.

Теплообмен излучением – лучеиспускание – перенос энергии в виде электромагнитных волн. Распространение тепла

,

где: – степень черноты тела; – лучеиспускательная способность, ; – лучеиспускательная способность абсолютно черного тела; – постоянная Стефана – Больцмана; – коэффициент излучения абсолютно черного тела.

Теплопередача – процесс теплообмена, являющийся результатом совокупного действия теплопроводности, конвекции и лучеиспускания. Распространение тепла:

,

где – коэффициент теплопередачи, , – представляет собой мощность теплового потока, проходящего от более нагретой среды к менее нагретой через 1 м² поверхности при разнице температур между средами в 1 градус.

Тепловые процессы в агрегатах холодильных машин.

Теплообменные аппараты:

Конденсатор – служит для передачи поглощенного хладагентом тепла в более холодную окружающую среду (имеет 3 рабочие зоны – отвод теплоты перегрева, конденсация, охлаждение жидкости).

При расчете конденсатора определяется площадь рабочей поверхности теплопередачи и режим обдува. Исходными данными для расчета являются:

• тепловая нагрузка – ( );

• температура конденсации – ( );

• рабочее тело;

• начальная температура охлаждающей среды.

Тепловая нагрузка конденсатора равна:

,

откуда площадь теплопередающей поверхности:

,

где – средняя логарифмическая разность температур.

Коэффициент теплопередачи, отнесенный к площади внутренней поверхности теплопередачи:

,

где: – коэффициент теплоотдачи со стороны хладагента; – коэффициент теплоотдачи со стороны воздуха; – площадь поверхности, к которой отнесены термические сопротивления (поверхность раздела); – сумма термических сопротивлений, загрязнений и стенки.

,

, – начальная и конечная температуры охлаждающей среды; – температура конденсации.

Данные для расчета:

• нагрев воздуха в конденсаторе 8…10º С;

• коэффициент теплопередачи;

• коэффициент теплоотдачи определяется по критериальным уравнениям и геометрии конденсатора.

Испаритель – теплообменный аппарат, в котором происходит кипение хладагента за счет отнятия тепла от охлаждающей среды.

При расчете испарителя определяется площадь его теплопередающей поверхности. Исходными данными для расчета являются:

• холодопроизводительность;

• температура охлаждаемой среды;

• рабочее вещество;

• тип аппарата.

Сумма теплопритоков в камеры холодильной машины:

,

где – расход холода на теплопередачу через ограждение камер; – на охлаждение и замораживание продуктов; – на охлаждение воздуха в камерах; – на эксплуатационные нужды (утечки через неплотности).

Холодопроизводительность:

,

где – коэффициент рабочего времени (0,5).

Площадь теплопередающей поверхности:

,

где – плотность теплового потока.

Средняя логарифмическая разность температур:

,

где , – разности температур воздуха и хладагента на входе и выходе испарителя.

Коэффициент теплопередачи:

,

где: – коэффициент теплоотдачи от охлаждаемого воздуха стенке испарителя; – коэффициент теплоотдачи от стенки испарителя кипящему хладагенту; – толщина стенки каналов испарителя

Теплоизоляция холодильников.

Характерная особенность всех теплоизоляционных материалов – пористая структура, которая в значительной степени определяет их термическую их термическую сопротивляемость. Основные физико – технические свойства теплоизоляции – теплопроводность, влагопоглощение, объемный вес, прочность, биостойкость, химическая активность, технологичность.

Расчет теплоизоляции холодильника сводится к определению ее толщины, обеспечивающей достаточное термическое сопротивление проникновению тепла в холодильную камеру. Термическое сопротивление теплопередаче является величиной обратной общему коэффициенту теплопередачи принятого ограждения:

,

где , – коэффициент теплоотдачи воздуха наружной поверхности шкафа и внутренней поверхности холодильной камеры воздуху камеры; , , – толщина слоя теплоизоляции, стенок корпуса шкафа, холодильной камеры; , , – коэффициенты теплопроводности материалов теплоизоляции, шкафа, холодильной камеры.

Толщина теплоизоляции без учета стенок шкафа и камеры:

.