41.Схема и принцип работы пароэжекторной хм

Паровые компрессионные холодильные машины имеют наи­большее распространение и предназначены для охлаждения тел от температуры окружающей среды до —120 °С. В качестве хладагентов в паровых компрессионных холодильных машинах используют вещества, имеющие низкую температуру кипения при атмосферном давлении: аммиак, пропан, пропан- бутановую смесь и другие вещества и их смеси.

Рассмотрим принципиальную схему одноступенчатой паровой компрессионной машины (рис. 12.1) и цикл данной машины в T-S координатах( 12.12).

Компрессор – главная часть холодильной машины. В паровых холодильных машинах применяют компрессоры различных типов. Так в машинах, имеющих холодопроизводительность Q2=0.15-450 КВт, применяются в основном поршневые компрессоры, в холодильных машинах при Q2 > 450 КВт — центробежные или винтовые компрессоры. Поступающий из испарителя 3 пар хладагента сжимается в компрессоре 1 в теоретическом процессе адиабатно (лирия 1-2) до давления Р1, при котором температура Т1 сжатых паров хладагента становится выше температуры окружающей среды То.ср. В результате в конденсаторе 5 создаются условия для отвода теплоты от сжатых паров хладагента и их конденсации. Процесс конденсации происходит по изобаре - изотерме (линия 2’—3). Далее жидкий

хладагент проходит через дроссельный вентиль 4, где осущест­вляется процесс дросселирования от давления Р1 до давле­ния Р2, вследствие этого температура получающегося влажного пара хладагента становится ниже температуры охлаждаемого тела. В процессе, дросселирования (линия 3 — 4) энтропия не­сколько увеличивается, энтальпия хладагента не изменяется, h=idem. В испарителе 3 происходит процесс кипения пара хладагента за счет отвода теплоты q₂ от охлаждаемой среды. Процесс в испарителе (линия 4 — 1) является изобарно-изотермическим, точка 1 расположена па пограничной линии х = 1. Из испарителя сухой пар поступает в компрессор, и цикл по­вторяется. Сжатие пара хладагента (линия 1 — 2) осуществляет­ся в области перегретого пара, что обеспечивает более эффек­тивную работу компрессора по сравнению с процессом сжатия влажного пара.

Эффективность рассматриваемой холодильной машины мож­но повысить, если хладагент переохладить перед дросселем за счет установки дополнительного теплообменника, в котором осуществляется отвод теплоты (например, водой) в окружаю­щую среду, или за счет введения в схему регенеративного теп­лообменника, в котором жидкий хладагент отдает теплоту пару, выходящему из испарителя.

Одноступенчатые парокомпрессионные холодильные машины используют при охлаждении от температуры окружающей сре­ды до —40 °С. Более глубокое охлаждение достигается при ис­пользовании двух- и трехступенчатых холодильных машин, в ко­торых сжатие хладагента осуществляется соответственно в двух или трех последовательно расположенных ступенях компрессо­ров. Между ступенями компрессоров устанавливают промежу­точные охладители хладагента.

42.Тепловые насосы.

Тепловым насосом (рис. 12.4) называется любая холодильная машина (воздушная, паровая компрессионная, абсорбционная, термоэлектрическая и т. д.), осуществляющая передачу тепло­ты нагреваемой системе за счет использования источников теп­лоты с низкой температурой (воздух, вода естественных и ис­кусственных водоемов, грунт).

Вода из водоема / насосом 2 подается в испаритель 3. Испа­рение холодильного агента, проходящего через испаритель, осу­ществляется за счет низкопотенциальной теплоты, получаемой от холодной воды, поступающей из водоема. Хладагент посту­пает из испарителя в компрессор 4, далее — в конденсатор 6, где отдает часть своей теплоты воде системы отопления 5. Хладагент, проходя через вентиль 7, дросселируется, давление, и температура хладагента снижаются, затем он вновь поступает в испаритель 5, и цикл замыкается. Из рас­смотренной схемы следует, что в цикле теплового насоса тепло­та как бы «перекачивается» из холодного источника в горячий.

1. Основной характеристикой теплового насоса является так на­зываемый отопительный коэффициент, равный отношению теп­лоты, сообщенной в обратном термодинамическом цикле нагре­ваемой системе, к работе, затраченной в этом цикле,

E_от= q1\ L_ц,

Количество теплоты, переданной, нагреваемой системе, всегда больше работы цикла q1>L_ц, следовательно, отопительный коэф­фициент E_от >1. Для обратимых циклов теп­лового насоса отопительный коэффициент значительно больше единицы.

При температуре в испарителе Т₂ = 278,15 К и температуре рабочего тела в отопительной системе Т1 = 313,15 К отопительный коэффициент теплового насоса, осуществляющего цикл Карно, составит

E_от = 8,95

Это значит, что в предельном случае с помощью теплового насоса при указанных температурах в отапливаемое помещение может быть передана теплота, примерно в 9 раз превышающая работу, затрачиваемую з этом цикле. В реальных тепловых на­сосах вследствие необратимых потерь, связанных с передачей теплоты от источника низкой температуры к рабочему телу и от рабочего тела к нагреваемому помещению при конечных раз­ностях температур, необратимых потерь в компрессоре и других значение отопительного коэффициента существенно меньше, чем в цикле Карно. В реальных тепловых насосах

E_от = 3~5.

Тепловые насосы могут использоваться для теплоснабжения, холодоснабжения, а также для совместного получения тепла и холода. Например, указанные режимы могут быть осуществле­ны в изготовляемом серийно тепловом насосе НТ-80, рабочим телом которого является фреон-12. В режиме теплоснабжения насос обеспечивает получение горячей воды с температурой 45—58 °С. В качестве источника теплоты с низкой температурой используется вода, отбираемая из артезианских или термальных скважин, В режиме холодоснабжения получают холод с темпе­ратурой до —25°С .