Исследование паровой компрессорной холодильной установки

1. Цель работы.

1.1 Изучение устройства и принципа действия установки.

1.2 Определение основных параметров.

2. Основы теории [1, с. 175...193], [2, с. 81...85], [3, с. 83...96].

Искусственное охлаждение, заключающееся в понижении температуры охлаждаемого тела ниже температуры окружающей среды, осуществляют с помощью холодильных машин и без них. При безмашинном охлаждении применяют лед, льдосоляные смеси, сухой лед (твердая углекислота), жидкий азот. Этот способ охлаждения прост, но требует значительного расхода холодильного агента, запас которого надо пополнять. При машинном охлаждении холодильная машина работает долгое время почти без пополнения холодильного агента и в любое время года может поддерживать заданную температуру. Наиболее распространены паровые компрессионные холодильные машины, в которых охлаждение происходит за счет испарения жидкого рабочего тела (хладагента — аммиак, фреоны и др.). Кроме компрессионных имеются абсорбционные, пароводоэжекторные холодильные установки.

3. Описание установки, изображение цикла ее работы на Т-S диаграмме (см. рис. 1 и 2).

Рис. 1. Схема лабораторной установки.

1. Компрессор.

2. Ресивер.

3. Конденсатор.

4. Насос.

5. Осушитель.

6. Вентиль регулирующий.

7. Испаритель.

8. Пульт управления.

9. Камера №1.

10. Батарея №1.

11. Камера №2.

12. Батарея №2.

 

Рис. 2. Схема фрионовой холодильной машины: а- принцип действия, б- цикл в Т-S диаграмме.

4. Методика проведения [3, с. 90...110].

После ознакомления с установкой составляем ее эскиз и производим необходимые замеры.

5. Обработка данных.

Для подбора холодильного агрегата и его оборудования определяем суточный расход холода в холодильной камере при наименее благоприятных условиях работы: высокой температуре наружного воздуха и максимальной нагрузке продуктами, подлежащих охлаждению или замораживанию. По Q_общ определяем холодопроизводительность всего оборудования и требуемую поверхность охлаждения в камере. Для проведения тепловых расчетов необходимы планы и разрезы холодильных камер с заданными температурами и относительной влажностью воздуха в них. Кроме этого должны быть известны климатические условия района, где работает холодильная камера.

5.1 Определяем суточный расход холода через внешние ограждения камеры

     Q₁ = 86400FK(t_н — t_к)=...кДж,

где F — поверхность наружных ограждений камеры,

F = 2LB+2BH+2LH=...м²,

L — длина камеры, м,

В — ширина камеры, м.

Н — ширина камеры, м.

К — коэффициент теплопередачи материала наружных ограждений камеры, К = 0,3...0,7/10³ кВт/(м²К),

t_н — температура снаружи камеры, t_н = 0,4t_см +0,6t_max =...°C,

t_см — среднемесячная температура, °C,

t_max — максимальная суточная температура самого жаркого месяца для данной климатической зоны, °C,

t_к — температура в камере, °C.

5.2 Расход холода на технологические нужды (охлаждение или замораживание)

Q₂ = Q_тех= Q_зам+Q_охл=...кДж,

где Q_зам — расход холода на замораживание

  Q_зам = σ (i_н — i_к) =...кДж,

  σ — количество замораживаемого продукта, кг,

  i_н и i_{к —} энтальпия продукта до и после замораживания, кДж.

  Q_{охл —} расход холода на охлаждение, 

  Q_охл= (σ с +σ_тс_т) (t_{н —} t_к)=...кДж,

 где σ — количество охлаждаемого продукта, кг,

  с — теплоемкость охлаждаемого продукта, кДж/(кгК),

  σ_т — масса тары, кг,

  с_т - теплоемкость тары, кДж/(кгК),

  t_н  - начальная температура продукта, °C,

  t_{к —} конечная температура продукта, °C.

5.3 Расход холода на вентиляцию

  Q₃ = Q_вен = Vaρ(Υ_н — Υ_к)=...кДж,

где V — объем охлаждаемых камер,

  V = LBH=...м³,

  а — кратность смены вождуха в камере, а=1...3,

  ρ -плотность воздуха при t_к =...°C, ρ =...кг/м³ по табл. 4 [2, с. 128],

Υ_н — энтальпия воздуха за камерой при t_н =...°C φ =...% по диаграмме Υ-Х рис. 1 [2, с. 106] и рис. 3.

Υ_н =...кДж/кг,

Υ_{к —} энтальпия воздуха в камере при t_н =...°C φ =...%

  Υ_к =...кДж.

5.4 Расход холода на компенсацию его потерь при открывании дверей, пребывания людей, освещения и др.

Q₄ = Q₁а_п / 100=...кДж,

где а_п = 10...40%.

5.5 Общий расход холода в сутки

Q_общ= Q₁+Q₂+Q₃+ Q₄=...кДж.

       5.6 С учетом потерь холода в системе холодильная нагрузка компрессора

Q_к=Q_общ а_к =...кДж,

где а_к — коэффициент потерь, а_к = 1,05...1,07.

5.7 Необходимая холодопроизводительность компрессора в рабочий период

Q_р =Q_к /(τ*3600)=...кВт,

где τ — время работы компрессора в сутки, τ= 17...20 ч.

 

Рис. 3. Υ-Х диаграмма Рамзина.

 

6. Вопросы для самопроверки.

6.1 Сущность холода, способы охлаждения, их характеристика, схемы холодильных установок.

6.2 Основные элементы холодильных установок, их устройство, действие, характеристика.

6.3 Расчет расхода холода и подбор холодильного оборудования.

6.4 Цикл холодной установки, его описание.

6.5 Холодильные агенты, их сравнительная характеристика.

6.6 Схемы компрессионных холодильных машин, их работа.

6.7 Тепловые диаграммы, Т-S и lq р-i, их описание.

6.8 Хладагенты и хладоносители, их сравнительная характеристика

7. Вывод, анализ.

8. Инструкция по технике безопасности на рабочем месте.

8.1 Проверить готовность установи к исследованию (наличие ограждений, приводов компрессоров, пусковых приборов пульта управления, заземления).

8.2 Следить за давлением на всасывающих и нагнетательных линиях, которое не превышает предела.

8.3 В случае нарушения режима установку обесточить.