3221

Цифра в марке указывает расчѐтную тепловую нагрузку градирни (тыс. ккал/ч). При подборе градирни надо знать расчѐтные параметры наружного воздуха: температуру t и летнюю относительную влажность φ. В районах с сухим климатом (φ = 0,2—0,3) градирни работают значительно эффективнее, чем при влажном климате (φ= 0,6—0,65). По t — d-диаграмме для влажного воздуха (рис. 5, б) находим точку Н на пересечении изотермы ts- и φ (для Москвы)

Таблица 2

tН = 30 °С и (р = 0,5). Испарение происходит при постоянной энтальпии до р = 1. На пересечении линии h = const (h = 65 кДж/кг) и φ = 1 находим точку Вл, которая определяет температуру влажного термометра tВЛ.

Предварительно подбираем градирню по нагрузке на конденсатор QК (с запасом до 50 %), а затем определяем температуру воды на выходе из градирни tВД1. Она должна быть

на 4—7 °С выше, чем tВЛ. Если разность tВД1 — tВЛ > 7 °С, то надо взять более крупную градирню.

Пример. Нагрузка QК = 60 кВт, tК = 30 °С, (р = 5. По табл 2 выбираем градирню ГПВ-80 (F = 1,88 м2). Удельная нагрузка на 1 м2 поверхности: qF = QК/F = 60/1,88 = 32 кВт/м2. Температура влажного термометра (рис. 5,б)

129

tВЛ = 22 оС

По диаграмме на рис. 5, в для qF = 32 кВт/м2 и tВЛ = 22 °С находим точку А и смотрим для неѐ температуру tВД1. Она

равна 26,5 °С, т. е. на 4,5 °С больше tВЛ, что отвечает требованию.

При выборе ГПВ-40 (F = 0,96 м2) значение tВД1 было

бы 28,2 °С, т. е. на 6,2 °С больше tВЛ, что тоже удовлетворяло требованию. Однако повышение tВД1, а

следовательно, и tК почти на 2 °С увеличило бы годовой расход электроэнергии примерно на 5%, что значительно превосходит стоимость самой градирни.

130

ТЕМА 5 ХОЛОДИЛЬНЫЕ АГЕНТЫ

Содержание

1. Холодильные агенты

1. Требования к холодильным агентам

1.1Предельные значения температур существования жидкой фазы

1.2Диапазоны рабочих давлений в области заданных

температур кипения и конденсации

1.3Рабочий диапазон температур. Нормальная температура кипения

1.4Удельная и объѐмная холодопроизводительность

1.5Эффективность теоретического холодильного цикла

1.6Теплофизические свойства

1.7Взаимодействие с маслами

1.8Растворение воды и химическая стойкость

1.9Взаимодействие с металлами и другими веществами 2. Характеристики основных холодильных агентов

3. Диаграммы термодинамических свойств

4. Хладоносители

4.1Растворы солей NaCl и CaCl2

4.2Этиленгликоль

4.3Смазочные масла 4.3.1 Требования к чистым маслам

4.3.2 Смеси масел с хладоагентами

131

5) Экономические показатели. Наряду со стоимостью хладагента на эксплуатационные расходы и на суммарные экономические показатели (стоимость холода, стоимость хранения продуктов) в той или иной степени влияют все перечисленные свойства хладагентов.

Рис. 1. Диаграмма фазовых состояний:

А – кривая плавления: Б – кривая кипения; В – кривая сублимации

1.1Предельные значения температур существования жидкой фазы

Верхним пределом существования жидкой фазы служит критическая температура tкр. Если температура вещества выше критической, то уже никаким давлением не удается сжать пары, чтобы они начали конденсироваться. Значению tкр соответствует критическое давление pкр.

Нижним пределом работы паровой холодильной машины теоретически является температура замерзания. Для каждого вещества составлены диаграммы фазовых состояний (рис. 1),

133

Любой точке на диаграмме соответствуют определенные давление р и температура t. Если твердое тело при давлении p1 нагревать, то температура его повышается, и в точке 1' начнется плавление. Пока подводится теплота, равная скрытой теплоте плавления, температура t1’ не изменяется. При дальнейшем подводе теплоты линия, характеризующая процесс, пересекает кривую плавления А, и тело переходит в жидкую фазу. Подводя теплоту далее, повысим температуру жидкости до t1’’ (точка 1’’), при этом начнется процесс кипения – превращение жидкости в насыщенный пар. Кривая кипения Б показывает зависимость давления насыщенного пара от температуры кипения жидкости. Когда вся жидкость превратится в насыщенный пар, подвод теплоты приведет к повышению температуры пара. При t > t1’’ (при давлении p1) пар становится перегретым. Если при давлении p1 перегретый пар охлаждать, то процесс пойдет в обратном направлении: при t1’’ начнется конденсация пара, а при t1 будет наблюдаться затвердевание.

Кривая плавления А идет почти вертикально, т. е. при изменении давления температура замерзания tзам почти не изменяется. Температура же кипения с понижением давления падает (кривая Б). При давлении р2 разность между температурами кипения t2’’ и замерзания t2’ меньше, чем при давлении р1, и в тройной точке ТР температуры кипения и замерзания совпадают. В этой точке (при давлении ртр и температуре tтр) вещество находится сразу в трех фазах: твердой, жидкой и газообразной. При давлении ниже ртр (например, р3) вещество из твѐрдого переходит сразу в газообразное (точка 3). Этот процесс называют сублимацией. Кривая В показывает, что с понижением давления температура сублимации понижается. Из этого же графика видно, что при температуре выше критической возможно существование только газообразной фазы.

1.2 Диапазоны рабочих давлений в области заданных

134

температур кипения и конденсации

Температура кипения t0 должна быть на 5 – 10 °С ниже температуры охлаждаемого объекта. Температура конденсации tк на 5 – 10 °С выше температуры окружающей среды. Для среднетемпературного режима принимают t0 = – 15 °С, tк = + 30 °С. Желательно подобрать хладагент так, чтобы давления, соответствующие этим температурам имели значения: р0 ≈ (1 2)·105 Па и рк не более (10 12)·105 Па (хладагенты средних давлений). При более низких давлениях в испарителе (хладагенты низкого давления) требуется большая теоретическая производительность компрессоров. Поршневые компрессоры при этом получаются слишком громоздкими, а турбокомпрессоры эффективны только при большой производительности. Кроме того, работа (при р0 < 0,1 МПа) требует дополнительных устройств из-за возможного подсоса воздуха в систему. Более высокие давления в испарителе (хладагенты высоких давлений) для этого режима также не выгодны, так как давление в конденсаторе становится слишком большим, что связано с необходимостью применения громоздких толстостенных аппаратов, более прочного компрессора и большей затраты мощности.

Кроме абсолютных значений рк и р0 важно и отношение этих давлений (степень сжатия). У хладагентов с большим отношением рк/р0 потери производительности и мощности в компрессоре выше; возрастает температура в конце сжатия, что затрудняет смазку компрессора.

1.3 Рабочий диапазон температур. Нормальная температура кипения

Оптимальным значениям давлений р0 = (1 2)·105 Па и рк = (8 12) ·105 Па соответствует диапазон температур, в котором машина работает наиболее эффективно. Нижним пределом

135

этого эффективного диапазона может служить нормальная температура кипения (при давлении 760 мм рт. ст.) t0н.

Однако при необходимости расширить диапазон температур кипения можно работать и при давлениях ниже атмосферного – до 0,2·105 Па (при более низких давлениях потери в клапанах становятся большими). Давление конденсации можно повысить до 20·105 Па (при использовании современных компрессоров). Диапазон температур, соответствующий этим давлениям, указан в табл. 1.

Таблица 1. Параметры хладоагентов

136

,и 0,1 МПа ρ’’ , кг/м3

Взависимости от оптимальной области температур кипения хладагенты разделяют условно на три группы:

1)низкого давления или высокотемпературные (t0н

выше – 10 °С);

2)среднего давления (t0н от – 10 до – 60 °С);

3)высокого давления – низкотемпературные (t0н ниже –

60 °С).

137