6.6. Цикл парокомпресійної холодильної установки

Рис. 6.12. Схема і цикл парокомпресійної холодильної установки.

1-2 – необоротний процес дроселювання рідинного холодоагенту в дросельному вентилі 1. При цьому холодоагент із рідинного стану переходить у стан вологої насиченої пари з невеликим значенням степені сухості х=0,1÷0,2.

2-3 – ізобарно-ізотермічне відведення теплоти q₂ з камери охолодження 2. Після дросельного вентиля волога насичена пара надходить у випарник 3.

Теплота від об'єкта охолодження відводиться за рахунок різниці температур між температурою об'єкта і температурою кипіння холодоагенту всередині випарника. Температура об'єкта вища, а температура кипіння нижча. Шляхом теплопередачі теплота через стінки випарника підводиться до пари холодоагенту і витрачається на випаровування крапель рідини, що містяться у парі. Степінь сухості пари при цьому підвищується;

3-4 – адіабатне стискування пари холодоагенту у компресорі 4. В процесі стискування пара перегрівається;

4-5 – ізобарне охолодження перегрітої пари в конденсаторі 5;

5-1 – ізобарно-ізотермічний процес конденсації пари в конденсаторі.

Теплота q₁ відводиться в навколишнє середовище, їй відповідає площа а-1-5-4-с-а. Теплота q₂ відводиться у камері охолодження і відповідає площі b-2-3-с-b. Витрачена в циклі робота l_ц відповідає площі 1-2-3-4-5-1.

Ефективність роботи установки характеризується холодильним коефіцієнтом

Кількість теплоти q₂, відведеної одним кілограмом холодоагенту від охолодженого середовища називають питомою холодопродуктивністю

q₂ = i₃ – i₂

Кількість теплоти, переданої у конденсаторі навколишньому середовищу

q₁ = i₄ – i₁ = q₂ + l_ц

Значення ентальпій визначають по таблиці властивостей холодоагенту або з діаграм.

Витрати роботи в компресорі

l_к = i₄ – i₃

Витрата холодильного агента G, кг/с.

де Q – холодопродуктивність установки, кДж/с;

q₂ – питома холодопродуктивність, кДж/кг.

Теоретична потужність, необхідна для приводу компресора холодильної установки

6.7. Розв’язання задач

Задача №1. Одноступінчатий поршневий компресор має відносну величину шкідливого простору  = 0,08. Він стискує (350+10·N) м³/год. повітря від початкового тиску Р₁=(0,1+0,01·N) МПа до кінцевого тиску Р₂=(1+0,02·N) МПа. Початкова температура повітря t₁=NºC. Стиснення і розширення повітря здійснюється по політропі з показником: стиснення – п_с=1,2+0,01·N, розширення п_р=1,3. К.к.д. компресора .

Для теоретичного реального поршневого компресора визначити:

1. Термодинамічні параметри стану в характерних точках;

2. Теоретичну і реальну роботу (потужність) компресора. Роботи всмоктування, стиснення, виштовхування та розширення, роботу компресора при ізотермічному та адіабатному стисненні;

3. К.к.д. та потужність приводу компресора;

4. Параметри процесу стиснення в трьохступінчатому компресорі, якщо температури повітря на виході з кожної ступені рівні між собою, а газ охолоджується в теплообміннику до початкової температури. Коефіцієнт втрат тиску

5. Побудувати:

а) Цикл теоретичного компресора в Р-v координатах;

б) Процес стискування в трьохступінчатому компресорі в Р-v координатах.

Дано: Р₁=0,1 МПа, t₁=10ºC, Р₂=0,9 МПа, v₁=350 м³/год.=0,0972 м³/с, п=1,2, п_р=1,3, п_е=0,7

Параметри - ?, ,

Розв’язання: