5. Принцип работы пароэжекторной холодильной установки.

Достоинства воды как хладоагента: высокая теплота парообразования (в 2 раза больше чем у аммиака и в 10 раз больше, чем у углекислого газа), безвредна, безопасна и дешева.

Недостаток воды – нельзя использовать в парокомпрессорных холодильных установках, т.к.:

• Для получения низких температур насыщения нужно создавать очень низкие давления, при которых удельные объемы (V) очень велики. Например, при 0⁰С и давлении Р=0,6кПа V”=206 м³/кг);

• Можно использовать только выше температуры тройной точки (0,01⁰С). (При температурах ниже температуры тройной точки двухфазная смесь состоит не из пара и воды, а из пара и льда).

Пароэжекторные холодильные установки применяют в агрегатах для кондиционирования воздуха и в качестве хладоагента, в них используется вода. Воздух для промышленных и жилых зданий обычно охлаждается до температуры 12⁰С.

Рис.5.1. Принципиальная схема пароэжекторной холодильной установки:

1 – насос; 2 – испаритель; 3 – дроссельный вентиль;

4 – конденсатор; 5 – насос; 6 – эжектор; 7 – охлаждаемое помещение;

8 – теплообменник

Холодная вода (хладоагент) в трубах теплообменника (8) отнимает теплоту от помещения (7) и нагревается и подается в испаритель. В испарителе (2) с помощью эжектора (6) поддерживается глубокий вакуум (≈1,4 кПа), поэтому вода испаряется, температура ее понижается, и она снова насосом (1) подается в теплообменник (8). Процесс повторяется.

Пары воды из испарителя (2) отсасываются эжектором (6), сжимаются в его дозвуковом диффузоре (расширяющейся части сопла) и выбрасываются в конденсатор (4), откуда конденсат насосом (5) поддается в паровой котел, снабжающий паром при Р=0,4-0,6МПа эжектор (6). Пополнение водой испарителя (2) идет через дроссельный вентиль (3).

Холодильный коэффициент:

(5.1)

,

где:

q₂ – холодопроизводительность;

q1 – количество теплоты на получение 1 кг свежего пара в котле.

ε ≈ 0,7…0,8,

Недостаток пароэжекторных холодильных установок – большой расход охлаждающей воды в конденсаторе (4), т.к. охлаждается не только хладоагент, но и рабочий пар, подводимый к эжектору.

Изучается возможность использования вместо воды фреона-113 (С₂F₃Cl₃), что понизит температуру охлаждения.

6. Принцип работы теплового насоса

Тепловой насос (трансформатор теплоты) – это установка, с помощью которой можно передавать энергию от тела с низкой температурой к телу с более высокой температурой для отопительных и технологических нужд.

Любая холодильная установка является по существу тепловым насосом. Например, в парокомпрессорной холодильной установке теплота отбирается от охлаждаемого помещения и передается воде конденсатора, которая может использоваться потребителем.

(6.1)

,

- коэффициент преобразования (трансформации) теплоты (отопительный коэффициент).

Где:

q₁ – количество теплоты, передаваемое нагреваемому объему;

А – работа, подведенная в цикле и затрачиваемая на привод компрессора или другого аппарата, осуществляющего сжатие хладоагента.

В пароэжекторных и абсорбционных холодильных установках подводится не работа, а теплота.

Вспомним, что , тогда ,

(6.2)

Для реальных тепловых насосов Ψ = 3…4

Таким образом, тепловой насос отличается от холодильной установки только назначением: схемы и теоретические циклы их практически одинаковы. В тех случаях, когда попеременно требуется охлаждение (летом) и нагрев (зимой) целесообразно совмещать холодильную установку и тепловой насос: вместо двух компрессоров и двух дросселей совмещенная установка будет иметь по одному.

Есть и химические способы трансформации теплоты.