Двухступенчатая холодильная машина с однократным дросселированием и неполным промежуточным охлаждением

Рассмотрим схему и цикл двухступенчатой холодильной машины с однократным дросселированием и неполным промежуточным охлаждением (рис.1.13).

Пар из испарителя И при давлении кипения p₀ всасывается 1-й ступенью компрессора и сжимается (1–2) до промежуточного давления p_п. Далее он охлаждается забортной водой в промежуточном холодильнике ПХ (2–3) от температуры T₂ до T₃. После охлаждения пар сжимается во 2-й ступени компрессора (3–4). В конденсаторе КД пар охлаждается (4–4′), конденсируется (4′–5′) и полученная в нем жидкость переохлаждается (5′–5). Процесс передачи теплоты от хладагента забортной воде протекает при постоянном давлении p_к (4–5) в конденсаторе КД. В регулирующем вентиле РВ жидкий хладагент дросселируется до давления p₀ (5–6), кипит (6–6′) и перегревается (6′–1) в испарителе И, отводя теплоту из охлаждаемого помещения. Изобарное охлаждение в промежуточном холодильнике (2–3) является неполным, поскольку пар не охлаждается до насыщенного состояния (точка 3′), а выходит перегретым.

Рис.1.13 Схема двухступенчатой холодильной машины с однократным дросселированием и неполным промежуточным охлаждением (а), цикл в диаграмме s-T (б) и i-lg p (в)

Дросселирование жидкого хладагента при температуре, близкой к температуре конденсации, приводит к значительному парообразованию в регулирующем вентиле. Состояние парожидкостной смеси, характеризуемое точкой 6, обусловлено большим содержанием пара, который практически не участвует в отводе теплоты из охлаждаемого объекта. Поэтому такие двухступенчатые холодильные машины ненамного эффективнее одноступенчатых и имеют ограниченное применение.

1.3.2. Двухступенчатая холодильная машина с однократным дросселированием и полным промежуточным охлаждением

На рис. 1.14 показана двухступенчатая холодильная машина с однократным дросселированием и полным промежуточным охлаждением.

в)

Рис. 1.14. Схема двухступенчатой холодильной машины с однократным дросселированием и полным промежуточным охлаждением (а), ее цикл в диаграмме s-T (б) и i-lg p (в)

Пар хладагента, сжимаясь в 1-й ступени компрессора (1–2), поступает в промежуточный сосуд ПС, где пропускается через слой жидкого хладагента с температурой t_п = 0 – 10 °С и промежуточным давлением p_п, охлаждаясь до состояния насыщения (2–3). В промежуточном сосуде жидкий хладагент кипит, отнимая теплоту от поступившего из 1-й ступени пара, образуя дополнительный пар, который вместе с основным охлажденным потоком всасывается 2-й ступенью компрессора и сжимается до давления конденсации p_к (3–4). После конденсатора КД часть жидкого хладагента поступает на пополнение выкипающего хладагента в промежуточном сосуде ПС, дросселируясь в регулирующем вентиле РВ1 (5–6) до давления p_п и температуры t_п. При дросселировании также образуется некоторое количество пара, эквивалентное отрезку (6–9) (см. рис. 4.6, б, в), которое в сосуде ПС, смешиваясь с основным и дополнительным потоками пара, увеличивает количество хладагента, сжимаемого во второй ступени компрессора. Жидкий хладагент, освободившись от пара, переходит в состояние, характеризуемое точкой 9.

Основной поток жидкости из конденсатора КД, проходя по змеевику промежуточного сосуда ПС, дополнительно переохлаждается (5–7) и поступает в испаритель И, предварительно дросселируясь в регулирующем вентиле РВ до давления p₀ и температуры кипения t₀ (7–8). При переохлаждении основного потока жидкости теплота передается хладагенту в промежуточном сосуде ПС, вызывая при его кипении дополнительное образование пара, который также поступает во 2-ю ступень компрессора. Переохлаждение жидкого хладагента позволяет резко сократить необратимые потери при дросселировании (уменьшить парообразование). В результате доля жидкости в парожидкостной смеси, поступающей в испаритель И, увеличивается, и эффективность работы значительно повышается.