книги из ГПНТБ / Трушин, В. Н. Механическое оборудование и установки курс лекций

дросселирования и вызывающее его преждевременное парообразо­ вание, снижает полѳэную холодопроизводительность. На диаграм­ ме Т - S уменьшение холодопроизводитѳльности выражается пло­

На основании теплового баланса работа цикла равна разности между теплотой, отведенной от рабочего вещества, и теплотой, подведенной к нему от охлаждаемого тела

Выражение (12.3) показывает, что величина Б6л зависит от отношения работ расширения и цикла Карно. Увеличение работы расширения по отношению к работе цикла Карно увеличивает дрос­ сельные потери цикла с регулирующим вентилем и снижает значе­ ние его холодильного коэффициента.

218

При заданных условиях внешней среды, т.е. когда тѳмпѳратуры TQ и Тн постоянны, дроссельные потери определяются свойст­ вами рабочего вещества: для веществ, имеющих большую теплоту парообразования и более крутой характер нижней пограничной кри­ вой, дроссельные потери будут меньшши. Ив этого следует, что при приближении холодильного цикла к критической области дрос­ сельные потери вследствие увеличения пологости пограничных кривых будут возрастать.

На величину дроссельных потерь также влияет значение тем­

потерь влияет двояко: с одной стороны, благодаря уменьшению

дросселем. Переохлаждения достигают тем, что в конденсатор на­ правляют воду с температурой более низкой, чем температура кон­ денсации. Переохлаждение агента может производиться и в спе­ циальных теплообмѳнных аппаратах, устанавливаемых после кон­ денсатора.

Процесс переохлаждения протекает при постоянном давлении, равном давлению конденсации. Линия постоянного давления в об­ ласти жидкости в Т - S -диаграмме совпадает с пограничной кри­ вой (рис.12.4), и процесс охлаждения агента ниже температуры конденсации выражается отрезком 3 - З 1. В этом случае процесс

дросселирования 3'- 5'начинается при параметрах хладагента,со­ ответствующих точке 3', а заканчивается при параметрах, соответ­ ствующих точке 5'. Из диаграммы видно, что переохлаждение холодильного агента приводит к увеличению его холодопроизводи­ тельности на величину, эквивалентную площади і - 5'-5-с , и к сокращению дроссельных потерь (эквивалентных теперь площади

f - б1- 5'-d). Уменьшение потерь происходит потому, что пере­ пад температур ( Тр - TQ ) в процессе дросселирования при на­ личии переохлаждения агента оказывается менылим.

Если в процессе переохлаждения жидкий холодильный агент довести до температуры 7^ ^.до точки 6), то вследствие несжи­ маемости жидкости можно считать, что после дросселирования

219

агент переходит в область более низких давлений без изменения своего термодинамического состояния, соответствующего точке 6. В этом случае холодопроизводительность цикла будет определяться площадью 6-1- а - е , а потери дросселирования будут исключены.

Т

При этом работа, затрачиваемая на совершение холодильного цик­ ла процесс 1-2), остается неизменной и определяется площадью І-2-3-6-І, которая равна разности площадей ( а -2-3-6-е) -

(а -1-6- е).

Охлаждение перед дросселированием увеличивает холодильный коэффициент. Физический смысл этого явления состоит в том,что

При сухом цикле компрессор всасывает не влажный, а сухой насы­ щенный пар холодильного агента. Осушение пара после испарителя осуществляется в дополнительном аппарате-отделителе, схема включения которого в холодильную машину показана на рис.12.5. Пары, идущие от испарителя, прежде чем попасть в компрессор проходят отделитель жидкости, в котором уменьшается скорость движения пара и изменяется его направление. Благодаря этому из влажного пара выпадают более тяжелые частички жидкости, которые

220

возвращаются снова в испаритель, а сухой пар из верхней части отделителя отсасывается коипрѳссорон.

Состояние сухого пара, поступающего в компрессор, опреде­ ляется верхней пограничной кривой и на диаграмме 7 - 5 соответ­ ствует точке I' (рис.12.6). Процесс сжатия в компрессоре і‘-2' протекает в области перегретого пара до пересечения адиабаты

сжатия с кривой постоянного давления 2-2' , соответствующей дав­ лению в конденсаторе (в области перегретого пара линии постоян­ ных давлений не совпадают с изотермами).

Процесс 2‘— 3 соответствует отводу тепла в конденсаторе, при этом на участке 2' -2 отводится теплота перегрева паров, а на участке 2-3 - скрытая теплота парообразования. В процессе 3-5 происходит дросселирование агента, и в процессе 5-1' - от­ бор тепла от охлаждаемого объекта.

Переход от всасывания влажного пара (точка I) к всасыванию сухого пара (точка I* ) приводит, с одной стороны, к увеличению холодопроизводитѳльности на величину Д с^0С , соответствующей

площади І-11- Я - а -I, а с другой - к увеличению затраченной работы на ДА ЬцС , выражаемой площадью I—2—21— I*— I . При под­ робном рассмотрении этих процессов оказывается, что для сухого цикла справедливо неравенство

221

т.ѳ. затрата работы возрастает быстрее, чей холодопроизводитѳльность.

Неравенство (12.4) можно переписать в виде

где £СуІ - холодильный коэффициент сухого цикла; - холодильный коэффициент влажного.цикла без переохлаж­

дения.

Таким образом, теоретически сухой цикл холодильной мамины невыгоден. Однако на практике огдавт предпочтение сухому цик­

агента перед дросселем с помощью внешнего охладителя ограничи­ вается температурой охладителя, что является существенным не­ достатком. £олее эффективным является применение регенератив­ ного холодильного цикла, в котором переохлаждение агента до­ стигается за ичох лаухуоппоги

насыщенный пар переходит в область перегретого и его темпера­

222

кого хладагента, отводимого от него при переохлаждении в про­ цессе 3-3' . Следовательно, площадь 3—31— f — Ь —3, соответствую­ щая количеству тепла переохлаждения, должна быть равна площади і'-І" - т - к - I' , соответствующей количеству тепла перегрева.

В этом цикле получают большее переохлаждение жидкого хлад­ агента по сравнению с переохлаждением от внешнего источника, кроме того, оно значительно меньше зависит от внешних условий.

С каждым градусом переохлаждения холодопроизводитѳльность ам­ миачной машины увеличивается на 0,4%, а фреоновой - на 0,8%. Однако процесс переохлаждения в регенеративном цикле сопровож­ дается увеличением работы сжатия в компрессоре.

Для сравнения выразим холодильный коэффициент машины с ре­ генерацией тепла через холодильный коэффициент сухого цикла без переохлаждения. Холодопроизводительность регенеративного

і‘- 2,-2,І-Ін-ІІ . Тогда холодильный коэффициент цикла с регене­ рацией тепла 8рег можно записать следующим образом:

возрастанию холодильного коэффициента, если будет выполняться неравенство

§12.3. ПРИЯТИЕ О РАСЧЕТЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО ЦИКЛА

Вдиаграмме Т - 5 подведенное и отведенное тепло, а также работа компрессора (в тепловых единицах) выражаются площадью.

Однако для произведения расчетов определение площадей является не­ удобным. Поэтому при расчетах пользуются рас­ четным параметром - эн­ тальпией. Тогда отведен­ ное и подведенное тепло в процессе постоянного давления, а также работа сжатия компрессора определяются разностью энтальпий начала и конца процесса. Диаграмма T - S

зана на рис.І2;9.

Согласно диаграмме количество тепла ^0, отбираемое холодильным агентом от охлаждаемого тела, определяется зависимостью

224

Здесь i' - энтальпия паров хладагента за компрессором.

Количество тепла, отдаваемого в конденсаторе, определяется по формуле

теплота перегрева паров; 2-3 - теплота конденсации; З-З1- теп­ лота переохлаждения), процесс З1— 5’ представляет собой дроссе­ лирование и, наконец, процесс 5'— X 1— отбор тепла от охлажда­

С другой стороны, теоретическая холодопроизводитѳльность,

выражаемая черѳа объемную производительность компрессора, мо­ жет быть записана в виде

225

В выражениях (12.5) и (12.6):

G- часовой расход хладагента, ягс/час;

-удельная весовая холодопроизводительность (количество тепла, отбираеиое от охлаждаемого объекта при испаре­

нии I килограмма хладагента);

Ѵг - объем, описываемый поршнями компрессора, м3/час; удельная объемная холодопроизводительность холодиль­

ного агента, ккал/м3 .

Под удельной объемной холодопроизводитѳлъностьв понимают количество тепла, которое отбирается от охлаждаемого объекта

на образование I м3 паров холодильного агента при давлении ис­ парения. Удельная объемная холодопроизводительность холодиль­ ного агента может быть определена по формуле

где Ѵуд - удельный объем хладагента при испарении, м3/кгс.

Теоретическая мощность, затраченная в компрессоре на со­ вершение холодильного цикла, будет

226

Здесь число 860 - тепловой эквивалент I квт-ч.

Рассмотрим пример расчета основных величин аммиачной холо­ дильной машины холодопроизводительностью ІО ООО ккал/час при температуре в испарителе -15°, в конденсаторе +25° и темпера­ туре перед регулирующим вентилем +20°С. Машина работает по циклу, изобрааеиному на диаграмме рис.12.10.

Параметры узловых точек цикла, определяющие состояния ра­

= 0,5088 м3/кгс.

Тогда удельная холодопроизводительность равна

=і/ - L's = 397,46 - ±22,4 = 275,06 ккал/кгс.

Количество циркулирующего холодильного агента

Объем циркулирующего аммиака

Ѵа = & Ѵуд - '36,34- 0,5088 = 18,49 м3/час.

Часовое количество тепла, отданное в конденсаторе,

Теоретическая работа компрессора

Теоретическая мощность

с _ öor _ ІО ООО = 5,6.

' І78б’П