Практическая работа №

Исследование параметров холодильной машины

Цель: изучить устройство и принцип действия двухступенчатой фреоновой холодильной установки

Задание:

 1. Описать устройство и принцип действия двухступенчатой фреоновой холодильной установки.

2. Составить принципиальную схему двухступенчатой фреоновой холодильной установки.

3. Анализ основных характеристик и параметров двухступенчатой холодильной установки.

Выполнение работы:

Вывод: (по цели)

Список использованных источников:

1.Холодильные машины и установки, - М., Транспорт, 2014

Теоретические сведения
Основными параметрами, определяющими режим работы парокомпрессионной холодильной машины и ее рабочие характеристики, являются вид хладагента и его температуры кипения t ₀ и конденсации t _к.

Температура кипения t _к и соответствующее ей давление кипения p ₀ зависят, главным образом, от температуры среды t _хс охлаждаемой холодильной машиной. Охлаждаемой средой может быть воздух (в домашних холодильниках, камерах хранения, аппаратах для охлаждения и замораживания продуктов), когда испаритель находится непосредственно внутри охлаждаемого объекта. Такая система называется системой непосредственного охлаждения. В холодильных машинах с промежуточным хладоносителем охлаждаемой средой является жидкий хладоноситель (вода, рассол и др.).

Таким образом, температура кипения определяется требуемой температурой охлаждаемой среды. Для хранения охлажденных пищевых продуктов температура охлаждаемой среды t _хс с должна быть в пределах 2…4 °С (она не может быть ниже 0 °С), для хранения замороженных продуктов – не выше -10 °С (обычно -15...-20 °С), для замораживания пищевых продуктов требуется t _хс=-30...-40 °С.

Температуры кипения t ₀ и конденсации t _к, диапазон возможных значений которых весьма широк, существенно влияют на основные характеристики машины: холодопроизводительность, потребляемую мощность, холодильный коэффициент, надежность и долговечность.

Наибольшее влияние на них оказывает температура кипения. Рассмотрим это более подробно.

На рис. 4 на lg р - i диаграмме показан цикл 1 - 2-3-4 одноступенчатой холодильной машины, работающей при давлениях кипения p₀ и конденсации р _к, которым соответствуют температуры кипения t₀ и конденсации t _к.

Если температура кипения понижается до значения t _{0 а} , удельная массовая холодопроизводительность, как видно из диаграммы, уменьшается(q _0a =i _{1a "} - i_4a).

i, кДж/кг

Рис. 4. Изменение цикла холодильной машины с понижением температуры кипения
Это объясняется тем, что при дросселировании до более низкого давления р _0a (процесс 3- 4а) хладагент поступает в испаритель с большим содержанием пара(x _4a >х ₄).

Удельная работа сжатия компрессора с понижением температурыкипения увеличивается (l _a =i _2a -i _1a).

При этом уменьшается удельная массовая холодопроизводительность компрессора (q _0км =i ₁ -i ₄) и повышается температура сжатия пара в компрессоре (t _2a >t ₂).

С понижением температуры и давления кипения увеличивается удельный объем всасываемого пара (v _1a >v ₁), что приводит к существенному уменьшению удельной объемной холодопроизводительности компрессора q_{v км}.

Таким образом, с понижением температуры кипения:

- уменьшается холодопроизводительность машины; снижается ее энергетическая эффективность, так как уменьшается значение холодильного коэффициента ?=q ₀ /l;

- ухудшаются рабочие характеристики компрессора, так как с увеличением отношения давлений p _к /p _о и их разности p _к -p _о растет нагрузка на механизм движения и повышается температура сжатия.

К аналогичным отрицательным последствиям приводит повышение температуры конденсации и соответствующего давления конденсации. Кроме того, увеличивается нагрев компрессора и потребление электроэнергии. Однако, если понижение температуры кипения на 1 °С уменьшает холодопроизводительность машины на 4…5 %, то повышение температуры конденсации на 1 °С снижает ее всего на 1...2 % (в зависимости от типа холодильной машины и условий ее работы).

Отрицательных последствий влияния большого значения отношения р _к /р ₀ на характеристики холодильной машины можно избежать заменой одноступенчатого рабочего цикла многоступенчатым. Считается, что переходить к многоступенчатому сжатию следует, если р _к /р ₀ >8.

Наиболее распространены двухступенчатые холодильные машины, создающие необходимые условия для холодильной обработки и хранения замороженных пищевых продуктов.

Основой холодильной машины (рис. 5) является шестицилиндровый двухступенчатый компрессор 1, который откачивает из испарителя 2 насыщенный пар хладагента, образующийся в нем в результате кипения при постоянном давлении р ₀,температуре t ₀.

Рис. 5. Схема двухступенчатой фреоновой холодильной установки:

1 – двухступенчатый компрессор; 2 – испаритель; 3 – водяной конденсатор; 4 – теплообменник промежуточного давления; 5 – маслоотделитель; 6 – фильтр-дегидратор; 7, 8 – терморегулирующие вентили; 9, 10, 13 – барорегулирующий, электромагнитный запорный и водяной вентили, 11 – прессостат; 12 – реле давления; 14 – мановакуумметр; 15 – линия всасывания

Перед компрессором 1 во всасывающем трубопроводе происходит перегрев пара при давлении кипения p ₀до температуры всасывания t_вс (процесс 1"-1). Перегрев пара перед компрессором приводит к увеличению работы сжатия, конечной температуры нагнетания и тепловой нагрузки на конденсатор. Однако перегрев пара перед компрессором необходим для безопасной работы холодильной машины.

В компрессоре 1 пар сжимается, температура и давление его при этом повышаются сначала до промежуточных значений t _при р _пр(процесс 1-2), а затем до температуры и давления нагнетания (процесс 3-4). Горячий пар после компрессора 1 поступает в кожухотрубный конденсатор с водяным охлаждением 3, где хладагент охлаждается до температуры насыщения и в результате конденсации снова превращается в жидкость (процесс 4-5'). При этом хладагент конденсируется при постоянных температуре конденсации t_к и давлении конденсации р_к. Расход воды автоматически регулируется водяным клапаном 13.

Жидкий хладагент подается из конденсатора через фильтр-дегидратор 6 и через электромагнитный запорный вентиль 10 в теплообменник промежуточного давления 4.

Перед теплообменником 4 жидкий хладагент разделяется на два потока. Основной поток поступает в змеевик теплообменника 4, где переохлаждается, отдавая теплоту кипящей жидкости (процесс 5'-7), и в состоянии глубокого переохлаждения поступает в испаритель 2, либо через автоматический барорегулирующий вентиль 9, либо через терморегулирующй вентиль 7, в котором он дросселируется от давления конденсации р_к до давления кипения р₀ (процесс 7-8).

Другой поток жидкости дросселируется в терморегули-рующем вентиле 8 от давления конденсации р_к до промежуточного давления р _прпри постоянном значении энтальпии (процесс 5'-6) и поступает в межзмеевиковое пространство теплообменника 4, где благодаря его кипению при промежуточных параметрах t _при р _пр(процесс 6-3") происходит переохлаждение жидкости идущей по змеевику. Испаренный в межзмеевиковом пространстве хладагент из теплообменника 4 используется для промежуточного охлаждения при р _пр =сопst (процесс 2-3") нагнетаемых паров, подводимых во вторую ступень компрессора.

Для контроля давления хладагента служат манометры промежуточного давления, давления всасывания, конденсации, масла.

Поддержание низкого давления в картере компрессора осуществляется прессостатом 11.

Контрольные вопросы

1.
В каких случаях используют двухступенчатые холодильные машины?

2.
Каково устройство и принцип действия двухступенчатой холодильной машины?

3.
В чем заключается отличие полного и неполного промежуточного охлаждения?

4.
Каковы способы переохлаждения жидкого хладагента?

5.
Как влияет повышение температуры конденсации на холодопроизводительность холодильной машины?