Порядок работы

После внимательного изучения установки и получения допуска к работе приступить к ее выполнению.

Включить компрессор 1 холодильной машины и вентилятор (пылесос) 7 для подачи воздуха в испаритель 5 (при закрытом вентиле 8). С помощью регулирующего вентиля 8 установить по своему желанию расход воздуха, ориентируясь на показании Ư –образного манометра 9 и график зависимости расхода от напора его в сети.

Путем периодического замера температуры t_к воздуха на выходе из испарителя 5 определить начало установившегося режима работы холодильной установки, считая, что постоянство температуры t_к охлажденного воздуха соответствует постоянству во времени всех параметров системы. При этом необходимо обеспечить неизменность расхода воздуха и следить за температурой его на входе в испаритель – t_н, которая также должна быть постоянной.

В установившемся режиме работы определить температуры: паров фреона, поступающего в компрессор, t₁; конденсации фреона t_{3, 4}; испарения его t_{6, 7} и паров фреона t₈ на входе в теплообменник 6. Измерение той или иной температуры производится с помощью потенциометра после установки позиционного переключателя на соответствующую позицию, по специальной таблице, помещенной на приборном щите непосредственно под переключателем. Порядок работы с потенциометром дан в описании, помещенном непосредственно на стенде лабораторной установки.

По показаниям Ư –образного манометра с помощью тарировочного графика определить объемную производительность V воздуха при температуре t_н. Для определения мощности компрессора холодильной машины снять показания амперметра и вольтметра. Все агрегаты выключить.

Результаты эксперимента должны быть точно и аккуратно зафиксированы и предъявлены преподавателю.

Обработка опытных данных

1. По полученным в ходе эксперимента данным построить цикл холодильной установки на диаграмме p – i или T – S (по своему желанию или по согласованию с преподавателем). Пример изображения цикла холодильной компрессионной установки с перегревом паров и переохлаждением жидкого хладоагента в координатах p – i дан на рис. 2.

Цикл строят исходя из предположения, что процессы нагрева и охлаждения протекают при постоянных давлениях, кипения и конденсации – при неизменных давлениях и температурах, сжатие пара осуществляется по адиабате, а дросселирование происходит по изоэнтальпе. Это позволяет легко нанести на диаграмму точки 1, 2, 3, 4, 7, 8 (рис. 2).

Положение точки 5, характеризующей состояние переохлажденного жидкого фреона, устанавливается следующим образом. Из теплового баланса теплообменника 6 (см. рис. 1), составленного без учета тепловых потерь в окружающее пространство,

i₁ – i₈ = i₄ – i₅ , i₅ = i₄ – (i₁ – i₈)

определяется теплосодержание холодильного агента в конце его переохлаждения, то есть в точке 5 (рис. 2).

Здесь i_{1, 4, 5, 8} – удельные теплосодержания холодильного агента, определяемые по диаграмме в соответствующих точках холодильного цикла, Дж/кг.

После этого на диаграмме находят точку пересечения линии постоянного теплосодержания i₅ с изобарой, соответствующей давлению в конденсаторе. Это и будет искомая точка 5.

2. Определить холодопроизводительность установки:

Q = α G_в C (t_н – t_к).

Здесь Q – холодопроизводительность установки, Вт; α – коэффициент, учитывающий тепловые потери (для установок малой холодопроизводительности можно принять 1, 2); G_в – массовый расход воздуха, кс/с;

G = V· ρ₀· 273/273 + t_н ,

где V – объемный расход воздуха, поступающего в испаритель, м³/с; ρ₀ – плотность воздуха при нормальных условиях, кг/м³; t_н – температура воздуха на входе в испаритель, ^оC; C – теплоемкость воздуха при средней температуре, равной (t_н + t_к)/2, Дж/кг·град.

3. Определить холодильный коэффициент:

ε = g₀ / g_е.

Здесь ε – холодильный коэффициент; g₀ – удельная холодопроизводительность, Дж/кг; g_е – удельная работа сжатия паров хладоагента, Дж/кг.

Величины g₀ и g_е определяют по диаграмме p – i (или T – S) как разность энтальпий в соответствующих точках цикла:

g₀ = i₇ – i₆, g_е = i₂ – i₁,

где i_{1, 2, 7, 6} – удельные теплосодержания холодильного агента, определяемые по диаграмме в соответствующих точках холодильного цикла, Дж/кг.

4. Определить термодинамический кпд холодильного цикла:

η = ε / ε_к.

Здесь ε_к – холодильный коэффициент цикла Карно, определяемый (в принятых обозначениях) как

ε_к = T_{6, 7} / T_{3, 4} – T_{6, 7},

Рис. 2. Примерное изображение цикла исследуемой холодильной установки на термодинамической диаграмме

где T_{6, 7} – температура холодильного агента при восприятии тепла, К; T_{3, 4} – то же при отдаче тепла, К.

5. Определить мощность, расходуемую компрессором:

N = J·V·cosφ.

Здесь N – действительная мощность компрессора, Вт; J – сила тока, А;

V – напряжение, В; φ – коэффициент мощности. Для данной установки принять равным 0,5.

6. Определить общий кпд компрессора:

η = N_т / N.

Здесь N_т – теоретическая мощность компрессора, Вт, определяемая как

N_т = G_ф· g_е,

где G_ф – массовый расход хладоагента, циркулирующего в цикле (количество хладоагента, проходящее через компрессор в секунду), кг/с;

G_ф = Q / g₀.

Обозначения и определения остальных величин приведены ранее.

7. Результаты работы представить в виде таблицы экспериментальных данных, необходимых расчетов и изображения холодильного цикла на термодинамической диаграмме (в том или ином масштабе).