Лекция №10
Двухступенчатая парокомпрессионная холодильная машина с ПС-ТО
(промежуточный сосуд-теплообменник).
Применение в судовых холодильных машинах обычных ПС нежелательно, поскольку их размещение сопряжено с трудностями, а работа может нарушаться из-за качки и крена. Поэтому вместо них используются ПС- теплообменники (со змеевиками).
После
конденсатора жидкий хладагент (cocт
5) разделяется на 2 потока: основной в
змеевик ПС-ТО, а меньшая часть в ТРВ1(РК1),
где дросселируется от давления в
конденсаторе pк
до промежуточного давления p
(5-6), поступает в ПС-ТО и там испаряется,
охлаждая основной поток жидкого x.
a
в змеевике. В результате этот поток
переохлаждается до состояния 7'(5-7') и
поступает к РК2, где дросселируется
сразу от p
(KH)
до р
(7’-8) Одновременно в ПС-ТО осуществляется
полное промежуточное охлаждение массы
пара, поступающего из ПХ (3’-3”). Если бы
можно было переохладить жидкий хладагент
в змеевике до t
,
соответствующий p
,
то процесс дросселирования в РК2
переместится бы влево и занял положение
7”-7 (t
=t
=t
),
а рассматриваемый цикл стоял бы
термодинамически
тождественен 2-х ступ. циклу при полном
промежуточном охлаждении. В реально
ПС-ТО температура жидкого хладагента
на выходе t
(7’)
выше
t
,
и чем больше разность между ними, тем
меньше энергетическая эффективность
цикла. Удельная массовая
холодопроизводительность х.а. в цикле
снижается
S
(21)
Рис.19 Двухступенчатая парокомпрессионная холодильная машина с ПС - теплообменником
Однако практические преимущества ПС-ТО значительны
переохлаждённый хладагент можно транспортировать по трубопроводам на большие расстояния, не опасаясь вредного балластного парообразования.
гораздо легче поддаётся автоматизации.
Каскадная холодильная машина
Холодильный цикл с несколькими ступенями сжатия можно осуществлять с помощью общих теплообменных аппаратов. Для одной машины такой аппарат может служить испарителем, а для другой – конденсатором.
Каскадной х. машиной называется система, объединяющая две или три машны.
КХМ - состоит из двух одноступенчатых парокомпрессионных машин, которые называются соответственно нижней и верхней ступенями каскада.
В
ступенях каскада можно использовать
различные хладагенты: в нижней х.а.
свойства которого наиболее благоприятны
в низкотемпературном диапазоне работы,
в верхней- х.а. со свойствами отвечающими
среднетемпературному диапазону работы.
В испарителе И нижней ступени каскада
хладагент кипит t
,отводя
теплоту от охлаждаемого объекта. Пар в
состоянии 1.1. засасывается компрессором
КМ1, адиабатно сжимается в нём и в
состоянии 2.1 направляется в водяной
пром.холодильник ПХ 2.1’,а затем в
испаритель-конденсатор И-К. Там охлаждается
и конденсируется за счет отвода теплоты
кипящим хладагентом верхней ступени
каскада (2.1'-3.1). При этом температура
конденсации хладагента нижней
Рис.20 Каскадная парокомпрессионная холодильная машина
ступени каскада
t
должна быть выше температуры кипения
хладагента верхней ступени t
(на
5-6
С).
Жидкий хладагент в cocт
3.1 проходит ч/з ТРВ, где дросселируется
до состояния 4.1. и снова поступает в
испаритель.
В верхней ступени каскада осуществляется аналогичный цикл (1.2-2.2-3.2-4.2-1.2),но при более высоких температурах. 2.2-3.2. снятие перегрева, конденсация и небольшое переохлаждение жидкого х.а.
Если бы использовали
один хладагент, то не было разности
температур
t=
t -t в И-К, то каскадная машина термодинамическм была бы эквивалентна 2-х ступенчатой машине с 2-х кратным дросселированнием. Однако необратимость процесса в реальном И-К, обусловленная конечной разностью температур, делает каскадную машину энергетически менее эффективной, чем с 2 х.а.
В нижнем каскаде
циркулирует R13
с более низкой t
,
а в верхнем R-22.