2. Схема парокомпрессионнной холодильной установки

В соответствии со вторым началом термодинамики в основу холодильной установки положен обратный цикл, совершаемый рабочим телом (хладагентом) за счет внешних сил. Схема холодильной установки представлена на рис. 2.1. На схеме обозначены точки, соответствующие определенным состояниям хладагента.

Силовым элементом установки является компрессор І, который приводиться в движение с помощью электродвигателя VІІІ. Хладагент в виде сухого насыщенного пара (т. 1) сжимается в компрессоре от давления (давление испарения) до (давление конденсации), при этом температура увеличивается с до , и хладагент переходит в состояние перегретого пара (т. 2). В конденсаторе ІІ перегретый пар охлаждается водой до температуры конденсации , что соответствует давлению (т. 2) и потом переходит в жидкое состояние (т. 3) при этой температуре.

В охладителе ІІІ жидкий хладагент переохлаждается артезианской водой (процесс 3 – 4), после чего поступает в дроссельный вентиль ІV.

Процесс дросселирования состоит в резком снижении давления жидкого хладагента до за счет мгновенного расширения в дросселе. Расширение сопровождается внутренним охлаждением рабочего тела и частичным закипанием жидкости, то есть образуется влажный насыщенный пар (т. 5).

Из разделителя жидкости от пара V, охлажденная жидкость поступает в испаритель VІ, а испарившаяся часть рабочего тела, возвращается в компрессор.

Исполнительный орган холодильной установки – испаритель VІ представляет собой теплообменник, в котором теплота, необходимая для испарения хладагента, отбирается от холодного источника теплоты, которым является технологический реактор VІІ.

Рис. 2.1. – Схема парокомпрессионной холодильной установки: І – компрессор; ІІ – конденсатор; ІІІ – охладитель; ІV – дроссельный вентиль; V – отделитель жидкости; VІ – испаритель; VІІ – технологический реактор; VІІІ – электродвигатель.

В качестве вспомогательного теплоносителя используется незамерзающий концентрированный раствор солей типа , который циркулирует в пространстве между корпусом и рубашкой реактора и в испарителе. Жидкий хладагент в испарителе полностью переходит в состояние сухого насыщенного пара при температуре и дальше поступает на вход компрессора. Цикл повторяется. Таким образом, полезную холодопродуктивность выполняет только та часть рабочего тела, которая поступает в испаритель в жидком состоянии.

3. Энергетический расчет установки

Расчет основывается на построении цикла холодильной установки путем определения параметров рабочего тела в начале и в конце процессов, составляющих цикл, то есть определение координат характерных точек цикла с помощью диаграммы состояния 1.

Рассмотрим порядок расчета на конкретном примере для следующих исходных данных:

холодильный агент – фреон – 12;

холодопродуктивность – 75 кВт;

температура рассола в испарителе:

на входе – = – 15 С;

на выходе – = – 28 С;

температура води в конденсаторе:

на входе – = 20 С;

на выходе – = 29 С;

температура артезианской води – = 12 С;

расход артезианской води – кг / с.