Каскадная холодильная машина

Холодильный цикл с несколькими ступенями сжатия можно осуществлять с помощью общих теплообменных аппаратов. Для одной машины такой аппарат может служить испарителем, а для другой – конденсатором.

Каскадной х. машиной называется система, объединяющая две или три машны.

КХМ - состоит из двух одноступенчатых парокомпрессионных машин, которые называются соответственно нижней и верхней ступенями каскада.

В ступенях каскада можно использовать различные хладагенты: в нижней х.а. свойства которого наиболее благоприятны в низкотемпературном диапазоне работы, в верхней- х.а. со свойствами отвечающими среднетемпературному диапазону работы. В испарителе И нижней ступени каскада хладагент кипит t ,отводя теплоту от охлаждаемого объекта. Пар в состоянии 1.1. засасывается компрессором КМ1, адиабатно сжимается в нём и в состоянии 2.1 направляется в водяной пром.холодильник ПХ 2.1’,а затем в испаритель-конденсатор И-К. Там охлаждается и конденсируется за счет отвода теплоты кипящим хладагентом верхней ступени каскада (2.1'-3.1). При этом температура конденсации хладагента нижней

Рис.20 Каскадная парокомпрессионная холодильная машина

ступени каскада t должна быть выше температуры кипения хладагента верхней ступени t (на 5-6 С). Жидкий хладагент в cocт 3.1 проходит ч/з ТРВ, где дросселируется до состояния 4.1. и снова поступает в испаритель.

В верхней ступени каскада осуществляется аналогичный цикл (1.2-2.2-3.2-4.2-1.2),но при более высоких температурах. 2.2-3.2. снятие перегрева, конденсация и небольшое переохлаждение жидкого х.а.

Если бы использовали один хладагент, то не было разности температур t=

t -t в И-К, то каскадная машина термодинамическм была бы эквивалентна 2-х ступенчатой машине с 2-х кратным дросселированнием. Однако необратимость процесса в реальном И-К, обусловленная конечной разностью температур, делает каскадную машину энергетически менее эффективной, чем с 2 х.а.

В нижнем каскаде циркулирует R13 с более низкой t , а в верхнем R-22.

Лекция №11

Компрессоры холодильных машин.

Компрессор – предназначен для постоянного отсасывания пара, образующегося в испарителе при кипении хладагента, сжатие и нагнетание его в конденсатор.

По холодопроизводительности условно делятся:

1) малые ( 15 кВт)

2) средние ( 15 120 кВт)

3) крупные ( 120 кВт)

По принципу действия и конструкции холод. компр. делятся на 2 группы :

1) объёмные – поршневые, роторные (с котящимся пластинчатым ротором) и винтовые;

2) лопастные – центробежные и осевые.

По характеру смазочного устройства различают:

1) с принудительной смазкой;

2) со смазкой разбрызгиванием;

3) цилиндр без смазки;

На судах флота рыбной промышленности наибольшее применение получили : поршневые, винтовые, ротационные (роторные) на х.а R 717, R 22, R 12.

К холодильным судовым компрессорам предъявляют повышенные требования: небольшая масса и габариты, высокие технические показатели, должны обладать высокой надежностью, долговечностью при эксплуатации, быть безопасными в работе, иметь высокую энергетическую эффективностью при различных режимах работы, иметь низкий уровень шума и вибрации, обладать высокой степенью автоматизации.

Основными характеристиками компрессора являются:

1) Холодопроизводительность компрессора – это холодопроизводительность машины, в составе которой данный компрессор обеспечивает массовую подачу х.а.

Холодопроизводительность машины – кол-во теплоты отводимое холодильной машиной от охлаждаемой среды в единицу времени.

теоретический без потерь: = + (22)

- удельная массовая холодопроизводительность кДж/кг

- удельная объемная холодопроизводительность кДж/кг

Действительные рабочие процессы в холод. компрессорах необратимы и сопровождаются объёмными и энергетическими потерями.

Объемные потери уменьшают подачу и холодопроизводительность реального компрессора и оцениваются коэффициентом подачи (наполнения) λ и рядом частных коэффициентов учитывающих необратимость процессов.

λ - представляет собой отношение действительной подачи компрессора

( объемной V или массовой M) к теоретической или отношение действительной холодопроизводительности к теоретической:

λ = = = = (23)

Для поршневых: λ =

- потери, связанные с наличием вредного пространства;

- объемные потери при дросселировании во всасывающих и нагнетательных трактах.

- потери связанные с подогревом х.а во всасывающем тракте и рабочей полости цилиндра за счет теплообмена пара со стенками.

- коэф. плотности, оценивающий объемные потери вызываемые утечками х.а из рабочей полости цилиндра.

Все энергетические потери увеличивают подводимую мощность и оцениваются эффективным КПД компрессора или электрическим КПД , и частным КПД учитывающий влияние на подводимую мощность отдельных видов энергетических потерь.

Энергетические потери в поршневых х.компр. делятся на внутренние (индикаторные), механические (трения в движущихся деталях) и электрические (в электродвигателях).

Индикаторный КПД: = = =

Показывает отношение удельной теоретической работы затрачиваемой на сжатие х.а в идеальном компрессоре, к удельной индикаторной работе в реальном компрессоре , или отношение теоретической (адиабатной) мощности кВт к индикаторной мощности кВт реального компрессора.