76

Тема 5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ХОЛОДИЛЬНЫХ УСТАНОВОК

Холодильные установки предназначены для получения «холода», т.е. для охлаждения тел до температуры ниже температуры окружающей среды. Холодильные установки бывают:

−компрессионные (парожидкостные, газожидкостные, газовые), использующие механическую (электрическую) энергию для повышения давления рабочего тела (хладагента);

−абсорбционные, использующие тепловую энергию;

−струйные, использующие кинетическую энергию струи пара или газа.

5.1 Компрессионные холодильные установки

Принципиальная схема аммиачной компрессионной холодильной установки изображена на рисунок 5.1. Из испарителя IV пары хладагента (например, пары аммиака NH3 – легко кипящей жидкости) направляются в компрессор I, где за счет затраты энергии (механической) от двигателя V, потребляющего электрическую энергию, они сжимаются от давления р0 до давления рк. В идеальном случае считаем, что процесс сжатия в компрессоре 1-2', реальный процесс с учетом внутренних потерь в компрессоре 1-2. Сжатые до давления рк пары аммиака при температуре перегрева t2 направляются в конденсатор II, охлаждаемый водой из системы оборотного водоснабжения. При этом считаем, что процесс охлаждения и конденсации паров происходит при постоянном давлении (процесс 2-3). Жидкий хладагент с давлением в точке 3 направляется в дроссельный вентиль III, где давление падает от давления в конденсаторе до давления в испарителе. Процесс дросселирования (3-4) – изоэнтальпийный, т.е. i3 =i4 . В точке 4 получается смесь жидкого хладагента и его паров. Эта смесь

направляется в испаритель, где жидкий хладагент испаряется при постоянном давлении р0, а значит и температуре t 0, отбирая теплоту из окружающей среды (процесс 4-1). Непосредственное охлаждение хладагентом (аммиаком), особен-

77

S

Рисунок 5.1 - Принципиальная схема и цикл в T,s –диаграмме

простейшей компрессионной холодильной установки

но пищевых продуктов, медикаментов, используется редко. Чаще в испарителе охлаждается за счет испарения аммиака так называемый рассол (раствор NaCl или CaCl2), которые затем насосом VI направляются в рассольные батареи, находящиеся в охлаждаемом помещении VII.

Расчет холодильной установки требует определения удельных энтальпий хладагента в характерных точках цикла, для этого используются фазовые диаграммы хладагента. На рисунке 5.1 изображен цикл 1-2-3-4-1 компрессионной холодильной установки на T,s- диаграмме хладагента (ХА):

−точка 1 – сухой насыщенный пар ХА при давлении р0 или температуре t0;

−(1-2’) и (1-2) – процессы теоретического (адиабатного обратимого) и действительного процессов сжатия ХА в компрессоре;

−(2-3) – процесс в конденсаторе при рк = const;

−точка 3 – конденсат (насыщенная жидкость) при давлении рк;

−(3-4) – процесс дросселирования (i3 =i4 );

−(4-1) – процесс кипения ХА в испарителе при ро = const.

78

В процессах (1-2) - затрачивается работа на сжатие ХА, (2-3) - отводится теплота от ХА к охлаждающей воде, (4-1) – подводится теплота к ХА из окружающей среды, например, от рассола.

Расчет цикла компрессионной холодильной установки (КХУ) ведется на 1 кг ХА.

Удельная работа, затраченная в компрессоре на сжатие 1 кг ХА, кДж/кг,

Для оценки эффективности работы КХУ используется холодильный ко-

эффициент

5.2 Методы повышения эффективности компрессионной холодильной установки

Основными методами повышения эффективности КХУ являются: переохлаждение конденсата ХА; сухой ход компрессора; многоступенчатое сжатие. Перечисленные выше методы повышения эффективности КХУ рассмотрены в

[7].