Факторы, влияющие на выбор рабочего тела. Практические свойства рабочих тел

Практические свойства рабочих тел

1. Температура кипения рабочего тела.

При выборе рабочего тела температура кипения является определяющим фактором. По температуре кипения определяется давление кипения рабочего тела в испарителе. При рабочих температурах давление в испарителе желательно иметь выше атмосферного, чтобы избежать вакуума. Наименьшее давление, которое можно получить, например, в поршневом компрессоре примерно 0,01 МПа.

2. Давление в конденсаторе.

При обычных температурах окружающей среды давление конденсации не должно быть чрезмерно высоким. Снижение предельного давления в машине даст возможность облегчить конструкцию.

3. Отношение давлений:

Отношение давлений в поршневых компрессорах не должно быть выше 9. Если отношение больше 9, то увеличиваются потери в компрессоре и уменьшается коэффициент подачи, следовательно, необходимо увеличивать число ступеней сжатия.

4. Разность давлений.

Разность давлений определяет поршневую силу компрессора, по которой, в основном, рассчитываются детали компрессора на прочность.

5. Разность температур на всасывании в компрессор.

Эта величина предохраняет компрессор от гидравлического удара

где для R717 °C, для фреонов °C. Для сокращения потерь в цикле фреоновой машины применяют регенерацию.

6. Объёмная холодопроизводительность

Объёмная холодопроизводительность определяет габаритные размеры компрессора.

7. Критическая температура.

Критическая температура должна быть достаточно высокой, чтобы можно было бы осуществить процесс конденсации при температуре окружающей среды. Кроме того, при приближении к критической температуре уменьшается теплота парообразования, а значит и удельная холодопроизводительность .

8. Плотность и вязкость.

Плотность и вязкость желательно иметь самые небольшие для снижения гидравлических потерь в холодильной машине.

9. Растворимость хладагента в масле.

Если хладагент не растворяется в масле, то из компрессора меньше уносится масла в систему, но ухудшаются процессы теплообмена в аппаратах при оседании плёнки масла на их поверхности.

Растворимость хладагента в масле имеет свои преимущества: создаются благоприятные условия смазки компрессора, интенсивность теплопередачи в аппаратах не изменяется, так как слой масла смывается с поверхности, однако в сети холодильной машины циркулирует бинарный раствор, что уменьшает объёмную производительность.

10. Растворимость хладагента в воде.

Присутствие в холодильном агенте нерастворенной влаги вызывает опасность образования водного льда в дроссельных органах холодильной машины. Наименьшая растворимость наблюдается у фреонов.

11. Прочие факторы.

К прочим факторам относятся:

– взрывоопасность;

– токсичность;

– экономические требования;

– экологические требования.

Поскольку не существует холодильного агента, который отвечал бы всем перечисленным требованиям, применяют холодильные агенты, удовлетворяющие лишь наиболее важным требованиям.

6.2. Область применения наиболее распространённых рабочих веществ

Аммиак (R717) применяется в холодильных машинах при температурах конденсации °С и температурах кипения в одноступенчатых машинах до °C, в двухступенчатых – до °С. Высокие значения показателя адиабаты ; отношения давлений ; повышенные требования к технике безопасности ограничивают его применение. Аммиак широко используется в многоступенчатых центробежных компрессорах большой производительности, до °C. Вместо аммиака применяют хладоны R12, R134, R22, R502, R13B1.

Хладоны R12 и R134 применяют в одноступенчатых машинах всех типов при °C и °C. R502 и R22 – основные рабочие вещества машин с поршневым и винтовым компрессорами, работающие при °C и °C.

R13 является основным рабочим веществом каскадных холодильных машин с температурами °С.

7. Расчёт цикла паровой холодильной машины

Для расчёта цикла холодильной машины необходимо знать: полную холодопроизводительность , кВт; температуры кипения и конденсации рабочего тела; переохлаждение жидкости перед регулирующим вентилем и перегрев пара на всасывании в компрессор ; выбрать рабочее тело.

Температуры и устанавливают в зависимости от температур окружающей среды (воды или воздуха) и охлаждаемого объекта.

Если внешний источник вода, то температуру конденсации принимают на °С выше средней температуры воды, если внешними источниками является воздух, то на °С выше температуры воздуха.

При отводе теплоты от жидких сред температуру кипения рабочего тела принимают на °С ниже средней температуры охлаждаемой среды. Если охлаждаемая среда газообразная, то разность температур принимается равной °С.

Большую разность температур обычно принимают для фреоновых машин.

Температура переохлаждения рабочего тела перед регулирующим вентилем берётся на °C ниже температуры конденсации и это переохлаждение осуществляют, как правило, в конденсаторе.

Перегрев рабочего тела на всасывании в компрессор для аммиачных машин °C, для фреоновых – °С. Причём фреоновый цикл принимают регенеративным.

Приведённые разности температур являются ориентировочными. При более точных расчётах эти разности температур должны экономически обосновываться.

Наметив основные температуры, можно для выбранного рабочего тела построить цикл холодильной машины в термодинамической диаграмме и рассчитать его. Расчётный цикл паровой холодильной машины показан на рис. 9.