Схема и цикл с дросселированием и сжатием влажного пара

В действительных промышленных холодильных установках цикл с расширением в Д практически не применяется. Вместо Д в реальных холодильных машинах используется дроссельное устройство т.к. Д представляет собой сложный дорогостоящий механизм по конструкции напоминающий КМ с обратным принципом действия. На преодоление сил трения в нем расходуется часть полученной полезной работы при расширении холодильного агента. В связи с этим действительная полученная работа расширения оказывается пренебрежимо малой по сравнению с затраченной работой сжатия. Она является существенной только в очень крупных холодильных установках.

Рис 5.2 Схема и цикл с дросселированием и сжатием влажного пара

Кроме того из-за сложности конструкции Д является ненадежным, требующим постоянного обслуживания. И наоборот в качестве дроссельных устройств используются очень простые и дешевые приспособления (вентиль, шайба, капилярная трубка и др.). Они значительно надежней в работе и практически не требуют специального обслуживания. Однако замена Д дроссельным устройством приводит к двум видам необратимых потерь цикла (см. рисунок 5.3).

Рис.5.3.Схема и цикл одноступенчатой холодильной машины с сжатием в области влажного пара и дросселированием.

Во-первых заметно уменьшается удельная хол-ность цикла q_о, т.к. процесс дросселирования сопровождается необратимыми потерями и протекает при постоянной энтропии (процесс 3-4¢) в отличие от адиабатического процесса расширения 3-4, т.е.

q_о2 = (h₁ – h_4¢) < q_о1 = (h₁ – h₄)

Во вторых теряется полезная работа расширения, получаемая в Д

l_р = h₃ – h_4¢ = 0,

тогда работа такого цикла будет равна:

l_ц2 = l_c = h₂ – h₁ < l_ц1.

Холодильный коэффициент цикла с дросселированием намного меньше, чем цикла с расширением в детандере

Схема и цикл с перегревом пара и переохлаждением жидкого холодильного агента перед дросселированием.

Для увеличения хол-ности действительных холодильных машин поддерживается режим, при котором в И выкипает весь жидкий х.а. Для гарантированного исключения попадания жидкости в КМ всегда пар х.а. перед всасыванием перегревается. В холодильных установках предприятий массового питания для сжатия пара как правило применяются поршневые КМ. Попадание даже небольшого количества жидкости в полость цилиндров может вызвать гидравлический удар и аварию всей ХМ, так как жидкость практически не сжимаема. Поэтому «сухой ход» – это обязательное условие работы КМ ХМ. Кроме того с целью снижения необратимых потерь при дросселировании в реальных ХМ жидкий х.а. перед дроссельным устройством охлаждается. Это повышает удельную хол-ность цикла и холодильной установки в целом. Перегрев пара перед всасыванием в КМ осуществляется или во всасывающем трубопроводе, или в самом И, или в специальном аппарате – РТ. Охлажение жидкого х.а. перед дросселированием может происходить или в специальном переохладителе, или КД, или также в РТ. В малых хладоновых ХМ торговли и общественного питания как правило используется РТ. Схема и цикл холодильной машины с РТ показаны на рисунке 5.4.

Рисунок 5.4 – Схема и цикл холодильной машины с регенеративным теплообменником.

После И насыщенный пар х.а. состояния т.1′ направляется в РТ, где перегревается в процессе 1′ - 1″ за счет теплообмена с теплым жидким х.а., идущим из КД. Перегретый пар всасывается КМ, в котором адиабатически сжимается в процессе 1″ - 2″ от Р_о до Р_к. При этом его температура повышается. Сжатый горячий пар подается в КД. где сначала охлаждается до температуры насыщения, а затем конденсируется в общем процессе 2″ - 3′. Образовавшаяся в процессе конденсации жидкость поступает в РТ, в котором охлаждается в процессе 3′ - 3″ за счет теплообмена с холодным паром, выходящим из И. Охлажденный жидкий хладагент дросселируется в процессе 3″ - 4″ от Р_к до Р_о. После дросселирования х.а. поступает в И, где жидкость кипит в процессе 4″ - 1′, отводя теплоту от охлаждаемой среды. Пар, образовавшийся при кипении, перегревается в РТ, всасывается КМ и цикл повторяется вновь.

Удельная холодопроизводительность цикла:

q_о3 = h_1′ - h_4″.

Удельная работа циклаl_ц3 = h_2″ - h_1″.

Массовый расход холодильного агента

где - Q_о – полная тепловая нагрузка испарителя (полная хол-ность ХМ).

Объемный расход хладагента V_а = G_а∙х∙ν_вс,

где ν_вс – удельный объем всасываемого пара холодильного агента, м³/кг.

Теоретическая потребляемая мощность компрессором

N_т = l_ц3∙G_а.

Холодильный коэффициент цикла

Степень перегрева пара перед всасыванием в КМ и охлаждения жидкости перед дросселированием зависит от вида рабочего вещества и конкретных условий работы ХМ. Так например для аммиачных машин при среднетемпературном режиме перегрев принимается Δt_вс = (5 – 10)°С, для хладоновых Δt_вс = (10 – 30)°С. В аммиачных ХМ РТ не применяется из-за его низкой эффективности. Поэтому в таких машинах имеет место незначительное охлаждение жидкости перед дросселированием Δt_охл = (3 –5)°С. В хладоновых особенно малых машинах РТ обязателен не только для охлаждения, но и для возврата в КМ масла высокой концентрации (выпаривания жидкого х.а. из маслохладонового раствора). В этом случае состояние жидкого х.а. перед дросселированием определяется из теплового баланса регенеративного теплообменника, который имеет вид:

q_под = q_отв,

где q_под – количество подведенной теплоты от теплого жидкого х.а., Дж/кг;

q_под = h_3' - h_3",

где q_отв – количество отведенной теплоты от холодного пара после И, Дж/кг;

q_отв = h_1" – h_1'.

h_3' – h_3'' = h_1'' – h_1'

Отсюда находится энтальпия жидкого х.а. после РТ h_3":

h_3" = h_3' – (h_1" – h_1').

Поиск по сайту: