§ 2. Рабочие схемы двухступенчатых холодильных машин

Двухступенчатые холодильные машины применяют при темпе­ратурах кипения до —60° С.

Схемы работы этих машин различны в зависимости от способа промежуточного охлаждения пара между ступенями и переохлаж-дения жидкости перед регулирующим вентилем. Промежуточ­ное охлаждение пара между ступенями может быть полным или не-полным. В первом случае пар сначала охлаждается холодной во-дой, а затем жидким холодильным агентом до состояния насыще-ния при промежуточном давлении. Во втором случае для охлаж­дения используется только вода; охлаждаемый пар до состояния насыщения не доводится, остается перегретым. Жидкость перед регулирующим вентилем может переохлаждаться водой, а более глубоко - жидким холодильным агентом.

На рис. 34 приведены схема и рабочий цикл двухступенчатой машины с полным промежуточным охлаждением пара между сту­пенями и двухступенчатым регулированием жидкости. Схемой предусмотрены два испарителя с разными температурами кипе­нии -при низком и промежуточном давлениях.

Сухой пар из испарителя при низком давлении р₀₂ и темпера- туре (на тепловых диаграммах это состояние отмечено т. 1) всасывается компрессором низкого давления и адиабатически сжимается (процесс 1—2) до промежуточного давления р₀₁. Пере- гретый пар (точка 2) направляется в промежуточный водяной ох-ладитель, где при постоянном давлении р₀₁ охлаждается до состоя-

66 Многоступенчатые холодильные машины

ния, определяемого точкой 3' (процесс 2—3'). Далее при том же давлении пар поступает в промежуточный сосуд и здесь охла­ждается (процесс 3'—3) жидким холодильным агентом промежу­точного давления до температуры т. е. до состояния насыщения (точка 3). Компрессор высокого давления всасывает из промежу-

Вода

а)

Рис. 34. Двухступенчатая холодильная машина с полным промежу­точным охлаждением и двухступенчатым регулированием:

а — схема холодильной машины (1 — компрессор низкого давления;

2 — компрессор высокого давления; 3 — конденсатор; 4 и 5 — регулирую­щие вентили; 6 и 7 — испарители промежуточного и низкого давлений;

8 .— водяной охладитель; 5 — промежуточный сосуд); б — тепловые диа­граммы рабочего цикла

точного сосуда в насыщенном состоянии: а) охлажденный в со­суде пар, поступивший от компрессора низкого давления; б) пар из испарителя промежуточного давления; в) пар, отделившийся после дросселирования в первом регулирующем вентиле; г) пар, образующийся непосредственно в промежуточном сосуде за счет тепла перегрева охлаждаемого пара.

Смесь соответствующих количеств пара сжимается по адиаба­те 3—4 до давления р (точка 4) ив перегретом состоянии подается її конденсатор. Здесь при р = const происходит охлаждение пара до состояния насыщения (процесс 4—5), затем конденсация (про­цесс 5—6) и переохлаждение жидкости (процесс 6—7).

Рабочие схемы двухступенчатых холодильных машин 67

Переохла­жденная жидкость из конденсатора дросселируется первым регу­лирующим вентилем (процесс 7—8) в промежуточный сосуд до давления р₀₁ и температуры t₀₁ (точка 8).

Сухой насыщенный пар, отделившийся в промежуточном со­суде после дросселирования, всасывается компрессором высокого давления, а жидкость (точка 9), оседающая в нижней части сосуда, уходит из него в двух направлениях. Один поток направляется и испаритель промежуточного давления, а другой через регулиру­ющий вентиль (процесс 9—10) в испаритель низкого давления. Процесс кипения жидкости в испарителях, сопровождаемый отня-тием тепла от охлаждаемых тел, характеризуется соответствую-щими изотермами (изобарами) 9—3 и 10—1. Холодопроизводите-льность каждого испарителя и количества подаваемой в них жид-кости определяются технологическими условиями.

В холодильной машине с неполным промежуточным охлажде­нием пар при выходе из водяного охладителя добавочному пере­охлаждению не подвергается, оставаясь перегретым (точка 3'). Этот пар смешивается с насыщенным паром из промежуточного со­суда при том же давлении (состояние смеси на участке 3'—3 может быть определено по правилу смешения). Образовавшаяся смесь всасывается компрессором высокого давления.

Для аммиачных машин выгоднее применять полное промежу­точное охлаждение. Для фреоновых машин лучше, если в ком­прессор высокого давления поступает перегретый пар.

Двухступенчатая машина с полным промежуточным охлажде­нием пара и двухступенчатым регулированием жидкости имеет следующие недостатки: испарители загрязняются маслом, посту- пающим из компрессоров обеих ступеней через промежуточный сосуд; затруднено регулирование подачи жидкости из промежу­точного сосуда в испарительную систему в связи с малой разно-стью давлений во втором регулирующем вентиле. Более распро­страненной при работе на аммиаке является схема двухступенча-той машины с полным промежуточным охлаждением пара и одно-сту­пенчатым регулированием жидкости, переохлаждаемой в змее-вике промежуточного сосуда (рис. 35). По этой схеме пар, сжатый ком­прессором первой ступени, из водяного охладителя поступает в про­межуточный сосуд. Сюда же после дросселирования до промежуточного давления поступает небольшое количество жид-кости из конденсатора. Эта жидкость, испаряясь, охлаждает пере-гретый пар, а также переохлаждает основную часть жидкости, проходя­щую через сосуд по змеевику.

68 Многоступенчатые холодильные машины

Охлажденный пар из сосуда по­ступает в компрессор высокого давления и сжимается до давления конденсации, а переохлажден-ная в змеевике жидкость полностью дросселируется вторым регу-лирующим вентилем и направляется в испаритель низкого давле-ния для производства холода.

Промежуточный сосуд со змеевиком для охлаждения жидкости имеет важные достоинства. Масло из компрессора низкого давле-ния

Вода

Рис. 35. Двухступенчатая холодильная машина с полным промежуточным охла­ждением и переохлаждением жидкого агента в змеевике:

1— компрессор низкого давления; 2 — водяной охладитель; 3 — промежуточный сосуд; 4 — компрессор высокого давления; 5 — конденсатор; 6 и 7 — испарители промежуточ­ного и низкого давлений;

8, 9 и 10 — регулирующие вентили

не проходит в испаритель, отстаивается в промежуточном сосуде и периодически из него выпускается. Полная разность давлений при дросселировании перед испарителем облегчает регулирование подачи жидкости независимо от уровня расположения испарите-лей. Система удобна для автоматизации.

Присоединение к двухступенчатой машине двух испарителей на разные температуры кипения можно рассматривать как совме­щение двухступенчатой и одноступенчатой машин. Такое совме- щение не вносит изменений в характер циклов каждой машины и не приводит к термодинамическим преимуществам. Чаще при меняют двухступенчатую машину только с одним испарителем низкого давления.