4. Построение рабочего цикла холодильной машины

На рис. 4.1 изображены принципиальные схемы и циклы одноступенчатой холодильной машины, работающей по сухому циклу (рис.а), и по циклу с регенерацией тепла (рис.б).

Рис. 4.1 - Принципиальная схема холодильной машины, работающей по теоретическому (а) и регенеративному циклу (б) холодильной машины: КМ - компрессор; КН - конденсатор; РТО - регенеративный теплообменник; ТРВ - терморегулирующий вентиль; И – испаритель; Сравнение регенеративного цикла с сухим в h-lgР диаграмме (в) .

По определенным температурам в диаграмме h-lgР для принятого хладагента (приложение 1.5, 1.6) строят рабочий цикл холодильной машины, определяют параметры в узловых точках цикла, которые заносят в таблицу 4.1.

Таблица 4.1

Термодинамические параметры хладагента в характерных точках цикла

Узловые точки	Температура t, °C	Давление р, Бар	Энтальпия h, кДж/кг	Удельный объем v, м3/кг	Энтропия S, кДж/кг·К	Состояние хладагента
1
2
2'
3
4
5
6
6'
7

Построение цикла выполняется в такой последовательности :

1. На диаграмме h-lgР наносят изотермы t₀, t_к, t_п, t_вс , которые определяют режим работы машины. В области насыщенного пара между пограничными кривыми насыщенной жидкости (х = 0) и сухого насыщенного пара (х = 1) изотермы совпадают с изобарами и являются постоянными, то есть t=const; Р=const .

2. В результате построения цикла получают характерные точки:

7 – на пересечении изотермы t₇ с изобарой р₀ в области перегретого пара, характеризует состояние хладагента на выходе из испарителя;

1 – на пересечении изотермы с изобарой р₀ в области перегретого пара, характеризует состояние хладагента на всасывании в компрессор после РТО. Из уравнения теплового баланса точка 1 находится на пересечении энтальпии h₁ с изобарой р₀ в области перегретого пара. Изотерма, проходящая через точку 1 определяет на верхней пограничной кривой (х = 1) температуру При отсутствии РТО изотерма t₁=t_вс=t₇ ;

2 – на пересечении адиабаты S=const, проходящей через точку 1, с изобарой р_к, характеризует состояние хладагента в конце процесса сжатия в компрессоре;

3 – на пересечении изотермы t_к (изобары Р_к) с верхней пограничной кривой сухого насыщенного пара (х = 1), характеризует начало конденсации;

4 – на пересечении изотермы t_п=t₄ и изобары р_к в области переохлажденной жидкости, характеризует состояние хладагента на выходе из конденсатора. Пересечение изотермы t_к с нижней пограничной кривой насыщенной жидкости (х = 0), характеризует конец конденсации;

5 – на пересечении изотермы t_п=t₅ с изобарой р_к в области переохлажденной жидкости, характеризует состояние хладагента после РТО перед ТРВ. При отсутствии РТО состояние хладагента перед ТРВ характеризуется точкой 4;

6 – на пересечении энтальпии і=const, проходящей через точку 5 из изотермой t_и (изобарой р_и) в области влажного насыщенного пара, характеризует состояние хладагента после дросселирования в ТРВ.

Удельный объем v, м³/кг определяется только для точки 1 по изохоре, проходящей через указанную точку.

Цикл одноступенчатого сжатия, показанный на рис.2.1, б состоит из следующих процессов:

6-7 – кипение в испарителе при t₀=const и р₀=const с частичным перегревом хладагента в испарителе при р₀=const (от верхней пограничной кривой сухого насыщенного пара до точки 7);

7-1 – перегрев паров хладагента в РТО при р₀=const;

1-2 – адиабатическое сжатие (S =const) в компрессоре;

2-4 – процесс отбора тепла в конденсаторе, где 2-3 - охлаждение перегретого пара до состояния насыщения (снятие перегрева) при р_к=const;

3-4 – конденсация хладагента при t_к=const и р_к=const с частичным переохлаждением в конденсаторе при р_к=const (от нижней пограничной кривой насыщенной жидкости к точке 4);

4-5 – переохлаждение жидкого хладагента в РТО при р_к=const;

5-6 – дросселирование хладагента в ТРВ от давления и температуры конденсации р_к , t_к до давления и температуры испарения р₀, t₀ по линии энтальпии h=const.