Системой охлаждения

Машины с двумя испарителями и насосно-циркуляционной

В двухступенчатой аммиачной холодильной машине с промежуточным сосудом хладагент поступает в испаритель в виде парожидкостной смеси (состояние 8 ). Несмотря на то, что степень сухости пара х ₈ может быть небольшой (0,1...0,3), удельный объем пара v _{1 "} значительно больше удельного объема жидкости v _8' (при t ₀= - 30°С отношение v _{1 "} /v _8' =653), т. е. значительная часть теплопередающей поверхности испарителя контактирует (омывается) не с жидкостью, а с паром. Вследствие этого теплопередающая способность испарителя существенно ухудшается.

Этого можно избежать подачей жидкого хладагента в испаритель насосом в большем количестве, чем необходимо для отвода тепловой нагрузки Q _И

Принципиальная схема насосно-циркуляционной двухступенчатой аммиачной холодильной машины с двумя испарителями (двумя температурами кипения), так называемой компаундной, и ее теоретический цикл на lg p - I диаграмме показаны на рис. 14.

РИС. 14. Принципиальная схема (а) и цикл на i, lg р- диаграмие (б) двухступенчатой аммиачной холодильной машины с двумя испарителями и насосной подачей хладагента

Температура кипения в испарителях И ₁ и И ₂ - соответственно t ₀₁ и t ₀₂ (например, - 30 и -10 °С). Хладагент подается в испарители насосами H₁ и Н ₂. Жидкий хладагент к насосам поступает под напором столба жидкости из циркуляционных ресиверов ЦР ₁ и ЦР ₂, которые выполняют роль не только сборников (ресиверов), но и отделителей жидкости и предохраняют компрессоры К.М ₁и КМ ₂ от попадания в них жидкого хладагента.

С помощью компрессоров в ресиверах поддерживаются необходимые давления кипения p ₀₁ и р₀₂, соответствующие заданным температурам кипения t ₀₁ и t ₀₂.

Пар из испарителя И ₁ вместе с избытком жидкости поступает в циркуляционный ресивер ЦР ₁, откуда всасывается компрессором КМ ₁, сжимается в нем до давления кипения р ₀₂ (процесс 1 - 2) и нагнетается в циркуляционный ресивер ЦР₂. Сюда же поступает пар из испарителя И ₂. Общий поток пара из ЦР ₂ всасывается компрессором KM ₁, сжимается до давления конденсации р _К (3 - 4) и нагнетается в конденсатор К.Д.

Жидкий хладагент из конденсатора проходит через регулирующий вентиль РВ ₂, дросселируется в нем (4' - 5) от давления конденсации р _К до давления кипения р ₀₂ и поступает в циркуляционный ресивер ЦР ₂. Образовавшийся при дросселировании пар (состояние 2") всасывается компрессором КМ ₂ вместе с паром, нагнетаемым компрессором KM ₁, и паром, образующимся в испарителе И ₂.

Часть жидкого хладагента из циркуляционного ресивера ЦР ₂ насосом H ₂ подается в испаритель И ₂, а часть - дросселируется в регулирующем вентиле РВ ₁ до давления кипения p ₀₁ и направляется в циркуляционный ресивер ЦP ₁. Отсюда образовавшийся при дросселировании пар вместе с паром из испарителя И ₁ всасывается компрессором KM ₁.

Как уже указывалось, насосы подают в испарители в несколько раз больше жидкого хладагента, чем нужно для отвода тепловой нагрузки.

Отношение массового потока хладагента, подаваемого насосом в испаритель, к массовому потоку образующегося в испарителе пара G _H /G _П =n называют кратностью циркуляции хладагента. Значение п зависит от особенностей конкретной холодильной установки.

Если известны тепловые нагрузки на испарители Q _и1 и Q _и2. то массовые потоки пара G _п1 и G _п2 можно найти из отношений:

G _п1=

G _п2=

В компрессор KM ₁, кроме массового потока пара G _п1, будет поступать также пар, образующийся при дросселировании в регулирующем вентиле РВ ₁. Общий массовый поток пара G _км1 (кг/с), всасываемого компрессором К.М ₁:

G _км1= G _п1+ G _км1 x ₆

или

G _км1=

Массовый поток пара G _км2 (кг/с), всасываемого компрессором КМ ₁.

G _км2= G _км1+ G _п2+ G _км2х₅

или

G _км2=

Схемы и циклы каскадных фреоновых холодильных машин

В ряде случаев, обычно для экспериментальных или других специальных целей, необходимы низкие температуры - порядка - 80...- 100 °С. Использование в этих случаях многоступенчатых холодильных машин, работающих на одном хладагенте, нецелесообразно.

Так, при работе на хладагенте среднего давления R12 или R22 давление кипения будет существенно ниже атмосферного, а удельный объем пара, всасываемого компрессором, очень большим. Поэтому компрессор нижней ступени будет иметь увеличенные габаритные размеры и металлоемкость.

Применение одного хладагента высокого давления невозможно из-за низкой критической температуры, а аммиак вообще нельзя использовать, так как его температура замерзания -78 °С.

Для получения низких температур эффективны так называемые каскадные фреоновые холодильные машины. Они представляют собой систему отдельных одноступенчатых или двухступенчатых машин, работающих на разных хладагентах.

РИС. 15. Принципиальная схема каскадной двухступенчатой фреоновой холодильной машины: PC - расширительный сосуд (необходим для сбора хладагента при остановке машины)

На рис. 15 показана принципиальная схема наиболее простой каскадной двухступенчатой фреоновой холодильной машины. Она состоит из двух одноступенчатых холодильных машин, одна из которых - нижняя ступень каскада - работает на хладагенте RI3, а другая - верхняя ступень - на хладагенте R22.

Обе ступени каскадной машины объединяет один общий аппарат конденсатор-испаритель КД-И. Он служит конденсатором для хладагента RI3 и испарителем для хладагента R22. В нем теплота конденсации RI3 передается кипящему R22.

Использование в нижней ступени RI3 позволяет иметь в испарителе низкую температуру кипения (до -80 °С) при давлении кипения р₀ выше атмосферного. Напомним, что нормальная температура кипения R13 t _н.к=-81,6 ^cС, а температура замерзания t _З= -180°С.

Сравнительно малый объем всасываемого пара v ₁ обусловливает небольшие габаритные размеры и металлоемкость компрессора нижней ступени.

Значительно меньше у RI3 по сравнению с R22 и отношение давлений р _К/ p ₀ Если принять температуру кипения t ₀= -80 °С, а конденсации в КД-И t _К = -40 °С, то отношение р _К/ p ₀ будет для R22 равно 10,2, для RI3—5,5, т. е. примерно в 2 раза меньше, что весьма существенно отражается на рабочих характеристиках компрессора.

Дата добавления: 2014-01-04