5.1 Порядок построения цикла работы кондиционера на I-d диаграмме

в установке кондиционирования воздуха с рециркуляцией рециркуляционный воздух (см. рис. 5.3) забирается из пассажирского помещения вагона В, проходит по возвратному воздуховоду В_I, смешивается в смесительной камере С с вентиляционным воздухом , подаваемым снаружи Н, и вентилятором 1 подается через диффузор С_I, воздухоохладитель 2, конфузор П_I, нагнетательный воздуховод и выпуски П в вагон В в количестве . Удаление вентиляционного воздуха из вагона производится путем инфильтрации и через дефлекторы ( ).

Для построения цикла работы кондиционера преподаватель выдаёт график цикла i– d на ксерокопии которой выполняется построение работы кондиционера.

Относительная влажность в вагоне определяется с помощью i– d – диаграммы влажного воздуха (см. рис. 5.3.), на которую сначала наносят расчетную точку наружного воздуха Н по двум заданным параметрам ( , ) затем наносят точку В в соответствии с заданием ( , ).

Рассчитываем температуру по формуле 4.9 и принимая влажность находим положение точки П₁. В точке П температура на 1-2⁰С выше поскольку после воздухоохладителя до поступления в купе воздух испытывает трение в неработающих воздухоохладителях (водяном и электрическим), конфузоре, воздуховоде, выпусках и мультивентах. Соединяя прямой точки П и В получаем отрезок цикла соответствующий использованию воздуха в купе.

Температуру в точке В (возвратный воздух на выходе из купе) принимаем в соответствии с заданием ( , ) температуру в точке В₁ на 1-⁰С выше чем в точке В с учётом нагрева воздуха от трения при обратном движении через коридор, решётки, заслонки и обратные каналы до смесительной камеры. Параметр воздуха в точке С (смесительная камера) определяется следующим образом: соединяем точки В₁ и Н прямой по формуле . Температура в точке С₁ на 1-2 ⁰С выше чем в точке С поскольку после смесительной камеры воздух испытывает трение проходя фильтры, вентиляционный агрегат и диффузор.

Рис 5.3 Обработка воздуха в кондиционере в летний период

с рециркуляцией.

6. Построение и расчёт холодильного цикла на диаграмме lg p-I

Холодильный цикл необходим для расчета параметров холодильной машины. Цикл строят по параметрам узловых точек с помощью термодинамической диаграммы lg p-i соответствующего холодильного агента, который должен быть выбран по условиям работы и назначению машины. Учитывая международные конвенции по охране окружающей среды, ратифицированные Казахстаном в холодильном оборудовании пассажирских вагонов следует использовать только озонобезопасный фреон R-134а.

Преподаватель выдаёт диаграмму lg p-i для фреона R-134а на ксерокопии которой выполняется построение холодильного цикла.

Исходные данные для построения диаграммы - давление кипения и конденсации , температура всасывания и переохлаждения хладагента. Вместо и могут быть заданы или приняты температуры конденсации и кипения . При построении диаграммы цикла соблюдают общепринятые условные обозначения.

;

;

;

.

Для выполнения расчетов давления конденсации и кипения в МПа определяют по следующим формулам:

(6.1)

, (6.2)

где - давление конденсаций по манометру нагнетательной стороны компрессора, МПа; - давление кипения по манометру всасывающей стороны компрессора, МПа.

Построение цикла выполняем так:

- проводим горизонтальные изотермы соответствующие и . В области влажного насыщенного пара они совпадают с изобарами и .

Значения , , (или , ), а также температуры и используются для построения диаграммы цикла работы холодильной машины в координатах Р – i. На оси ординат Р находят давление, равное , проводят изобару до пересечения с правой пограничной кривой и находят положение точки для теоретического цикла (рис. 6.1). Однако в действительном цикле при соблюдении признаков нормальной работы процесс всасывания 4-1 заканчивается чаще в области перегретого пара. Чтобы найти окончание этого процесса, необходимо продолжить изобару до пересечения с изотермой . Это и будет точка 1. Затем путем интерполирования определяют , находят и строят адиабату 1-2. Пересечение адиабаты 1-2 с изобарой позволяет определить положение точки 2 и, следовательно, установить значение температуры перегрева паров при сжатии и теплосодержание . Точка 3 цикла в координатах Р – i чаще характеризует теоретический цикл, в котором процесс дросселирования в регулирующем вентиле начинается сразу же после окончания процесса конденсации. В действительном цикле для повышения эффективности работы установки используют регенеративные теплообменники, способствующие переохлаждению жидкого холодильного агента перед регулирующим вентилем. При

Рис. 6.1 Цикл холодильной машины в координатах Р – i.

этом температура перед вентилем будет равна температуре . Величина переохлаждения обычно находится в пределах 3-5⁰ С.

Таким образом, положение точки 3 определяется на пересечении или с левой пограничной кривой , - на пересечении с температурой . Точки 4 и находятся на пересечении изобары с перпендикулярами, опущенными из точек 3 и . Теплосодержания и , так как они расположены на изоэнтальпах. Рассмотрев по диаграмме Р – i места расположения точек 4 и относительно линий равного паросодержания , можно установить значения и , т. е. определить, какое количество газа образуется в конце процесса дросселирования.

Описанный способ может быть использован для построения циклов одноступенчатых компрессорных машин, работающих на различных хладагентах. В системах КВВ пассажирских вагонов используется только одноступенчатые компрессоры.

Основы расчета показателей цикла холодильной машины

Исходными данными для расчета принимают следующие показатели: часовую холодопроизводительность компрессора , температуры , или давления , , температуру перед регулирующим вентилем , по которым строят цикл работы установки на диаграмме Р – i для заданного фреона определяют теплосодержание в точках 1, 2, 3, 4, объем и другие параметры. Используя характеристики цикла, установленные по диаграмме Р – i , рассчитывают показатели.

- холодопроизводительность килограмма хладагента , кдж/кг,

;

- количество тепла, отнимаемого от 1 кг фреона в переохладителе, кдж/кг,

; (6.3)

- количество циркулирующего хладагента (кг/ч) при заданной холодопроизводительности (определяется по формуле (4.13):

; (6.4)

- объемную холодопроизводительность хладагента, кдж/м³,

(6.5)

- теоретическую работу сжатия в компрессоре, кДж/кг,

; (6.6)

- тепло, отданное 1 кг хладагента в конденсаторе, кдж/кг,

или ; (6.7)

- холодильный коэффициент

; (6.8)

- объем паров хладагента, всасываемого компрессором, м³/ч,

; (6.9)

- теоретическую мощность компрессора кВт,

или ; (6.10)

- тепловую нагрузку на конденсатор, Вт,

или ; (6.11)

- тепловую нагрузку на переохладитель, Вт,

. (6.12)

При анализе действительного цикла компрессора холодопроизводительность установки (Вт) определяют

, (6.13)

где - коэффициент подачи компрессора учитывающий потери от подогрева, дросселирования, неплотностей и объемные потери. Его величину с достаточной для практических целей точностью можно определить по техническим характеристикам , приведенным на рис. 6; - объем, описываемый поршнями компрессора, м³/с.

К числу показателей действительного цикла компрессора также относят:

- индикаторную мощность кВт,

, (6.14)

где - индикаторный к.п.д. компрессора. Значение последнего определяют расчетным путём по формулам И.И. Левина для компрессоров:

хладоновых

(6.15)

Рис. 6.2 Графики зависимости и для

компрессоров, работающих на фреоне R-134а.

- мощность на трение, кВт,

, (6.16)

где - расход мощности на трение на 1 м³/с объема, описанного поршнями компрессора; для компрессоров, работающих на аммиаке и хладоне, кВт (м³с^-1);

- эффективную мощность, кВт,

; (6.17)

- мощность на валу двигателя, кВт,

; (6.18)

Величину коэффициента передачи принимают равной 0,95-0,97.