3.3. Контрольні питання

1.Принципиальна схема паротурбінній установки.

2.Цикл Ренкіна в Τ-S та І-S діаграмах.

3.Фактори , які впливають на показники циклу .

4.Методи покращення циклу Ренкіна.

5.Регенеративний підігрів води : схема , визначення показників циклу.

6. Вторинний перегрів пари : : схема ,цикл на теплових діаграмах, визначення показників циклу.

Лабораторна робота № 4

Визначення холодильного коефіцієнту побутового холодильника

Мета роботи: ознайомитися із будовою, принципом роботи холодильних установок, навчитися визначати ефективність роботи холодильника шляхом розрахунку холодильного коефіцієнта.

Обладнання: побутовий холодильник, термометри, секундомір, ємність з водою.

Література: Л[1] стор.98...101,Л[2]стор.290...298, Л[3]стор.248...250.

4.1 Загальні відомості

Принцип дії холодильних установок заснований на здійсненні робочим тілом зворотного циклу. Найбільше розповсюджені компресійні холодильні машини, принципова схема яких складається (мал.4.1а) з компресора, випарника, конденсатора та дроселя. Тепло відводиться від холодильної камери, в якій розташований випарник, до зовнішнього повітря в конденсаторі, за рахунок енергії витрачений на роботу компресора.

Установка працює за такий спосіб. З випарника суха насичена пара(т.1, мал.4.1,б) з низкою температурою та тиском усмоктується компресором ї адіабатне стискується(1-2) до тиску Р₂ при цьому температура робочого тіла T₂ збільшується вище за навколишнє середовище. Гаряча пара з компресора потрапляє в конденсатор де, охолоджуючись віддає тепло зовнішньому повітрю. Внаслідок пара холодоагенту при сталому тиску перетворюється спочатку на суху насичену, а потім конденсується до стану рідини ( процес 2-3-4). Потім рідке робоче тіло проходить через дросель.

Мал.4.1 Схема(а) та цикл(б) парокомпресійної холодильної установки:

1-компресор; 2-випарник; 3-конденсатор; 4-дросель; 5-холодильна камера;

6-електродвигун.

При дроселюванні (4-5) зменшується тиск до Р₁ ї температура до T₁, необхідної для охолодження (звичайно менше 0⁰С),рідина перетворюється у вологу пару. Холодна пара находить у випарник де, за рахунок відбору тепла, відбувається випаровування крапель рідини ї пара перетворюється на суху насичену (процес 5-1).

Для характеристики ефективності тепловий роботи холодильної установки використовують холодильний коефіцієнт, який показує скільки одиниць теплоти відводиться на одиницю витраченої роботи на стиск пари:

або (4.1)

де, q₁ – тепло віддане в навколишнє середовище, кДж/кг;

q₂ – кількість теплоти відведення у випарнику - холодопродуктивність, кДж/кг;

ℓ – робота витрачена на стиск пари, кДж/кг.

(4.2)

Враховуючі те, що при дроселюванні і = пост, тобто і₄ = і₅, одержимо:

(4.3)

Для сучасних парокомпресійних установок ε_х=1,8...3,0.

Для зворотного циклу Карно максимальне значення холодильного коефіцієнту визначається:

(4.4)

де Т_к – температура кипіння хладоагенту при P₁, K.

Теоретична ступінь термодинамічної досконалості

(4.5)

Робоче тіло холодильного циклу повинно мати низку температуру кипіння при тиску наближеному до атмосферного та значну теплоємність. В наш час найбільш розповсюджені однокомпонентні холодоагенти–хладони: аміак(R717), дифтормонохлорметан (R22), дифтормонохлоретан (R142), дифтормоно-хлорбромметан (R12В). Останні три називають фреонами.

В лабораторної роботі холодильний коефіцієнт визначається для побутового холодильника. Холодильна машина побутового холодильника (мал.4.2) складається з герметичного компресора 1 з убудованим електродвигуном, змієвикового конденсатора 2, фільтра 5 ( або фільтра–осушувача), капілярної трубки 3, яка виконує функцію дроселя, алюмінієвого випарника 4, який є холодильною камерою. Система заряджена хладоном–R12 у кількості 200 – 300 мл так, щоб рідкий R12 майже цілком заповнював випарник. Для регулювання роботи холодильника використовуються реле температури, пускове і теплове реле.

Алюмінієвий випарник розташований у верхній частині шафи й утворить одну або дві полички морозильного відділення з температурою -10… -15^оС. У середній частині шафи температура 0 +4^оС, а в нижньої +2…+6^оС.

Мал.4.2 Принципова схема побутового холодильника .

1-компресор; 2 – змієвиковій конденсатор; 3–капілярна трубка;

4 – алюмінієвий випарник; 5– фільтр.

Капілярна трубка довжиною 0,2 м із внутрішнім діаметром 0,8 мм має пропускну здатність парі близько 0,1 л/з, що приблизно в 1,5 вражай менше дійсної продуктивності компресора. Тому при роботі компресора тиск у випарнику падає, а тиск у конденсаторі зростанні(мал. 16.1,б). Хладон-12 кипить у випарнику, прохолоджуючи шафу. Пара відсмоктується компресором і стискується до тиску в конденсаторі, де прохолоджується повітрям, конденсується і через капілярну трубку надходить у випарник. У капілярній трубці рідкий R12 дроселюється, перетворюючись в холодну вологу пару. Після випарника небагато підігріта, але ще холодна пара, прохолоджує обмотку електродвигуна і з верхньої частини герметичного корпусу засмоктується компресором.

Фільтр служить для запобігання засмічення капілярної трубки. Він складається з дрібної латунної сітки або металокераміки (бронзові кульки діаметром 0,3мм, спресовані в конусоподібний стовпчик). Іноді фільтр монтують в одному корпусі з осушувачем із синтетичного цеоліту.