Аммиачной холодильной машины

Принципиальная схема одноступенчатой аммиачной холодильной машины показана на рис. 10, а, ее теоретический цикл (обратный круговой процесс) в i, lg p -диаграмме — на рис. 2, б и в s, T -диаграмме — на рис 2, в.

.Принципиальная схема включает лишь основные элементы машины, необходимые для осуществления ее цикла. Вспомогательные элементы (аппараты, арматуру и др.), которые могут играть существенную роль в обеспечении надежного и безопасного функционирования машины, на принципиальных схемах обычно не показывают.

Цифрами 1, 2, 3 и т.д. на принципиальной схеме и диаграммах обозначают так называемые характерные точки, соответствующие состоянию хладагента в начале или конце процесса, происходящего в холодильной машине или каком-либо ее элементе.

РИС. 10. Принципиальная схема (а) и цикл на i, lg p -диаграмме (б) и s, T -днаграмме (в) одноступенчатой аммиачной холодильной машины: КМ — компрессор; КД — конденсатор; И — испаритель; РВ — регулирующий вентиль

На рис. 10 точка 1 соответствует состоянию перегретого пара, всасываемого компрессором. В целяхпредотвращения «влажного хода» (попадания в цилиндр компрессора частиц жидкости) пар в этой точке должен быть перегрет, т.е. иметь температуру на 5...10 °С выше температуры насыщенного пара в точке 1".

Процесс перегрева пара 1" — 1 может происходить внутри испарителя, частично во всасывающем трубопроводе и во всасывающей полости самого компрессора. Обычно перегрев в трубопроводе при рассмотрении принципиальных схем и циклов не учитывают. На рис. 2 показано, что точка 1" Находится «внутри» испарителя.

Процесс сжатия пара 1 - 2 осуществляется в компрессоре. Пар сжимается от давления кипения p ₀ до давления конденсации p _к. Этот процесс, считают изоэнтропным (s =const), протекающим без трения между молекулами и без теплообмена с окружающей средой,— особый случай адиабатного процесса.

В точке 2 хладагент находится в состоянии сильно перегретого пара при давлении p _к. Для совершения процесса сжатия 1 — 2 необходимо затратить работу l в кДж/кг, которую можно, определить как разность энтальпий в конце и начале процесса:

l=i ₂ -i ₁

так как рост энтальпии пара пропорционален затраченной механической работе.

Для того чтобы осуществить процесс конденсации, необходимо сначала понизить температуру перегретого пара до температуры насыщенного пара при данном давлении p _к. Процесс охлаждения пара (сбив перегрева) 2 — 2" может происходить в конденсаторе и частично в нагнетательном трубопроводе. Точка 2" показана на рис. 10, а «внутри» конденсатора.

Процесс конденсации 2"—3', т.е. превращения насыщенного пара в насыщенную жидкость, происходит при постоянных давлении р _к и температуре t _к и сопровождается отдачей теплоты среде, охлаждающей конденсатор. Это скрытая или удельная теплота конденсации

r _КД =i _{2 "} -i _{3 '}

После завершения процесса конденсации при наличии соответствующих условий (необходимой теплообменной поверхности) жидкий хладагент может быть здесь же, в конденсаторе, переохлажден (процесс 3'—3) от температуры насыщенной жидкости до более низкой температуры при том же давлении p _к.

Так как процессы 2 — 2", 2"—3', и 3'—3 протекают в конденсаторе, общая удельная теплота q _КД в кДж/кг, отводимая в конденсаторе:

q _КД =i ₂ -i ₃

Переохлажденный жидкий хладагент поступает в регулирующий вентиль, где осуществляется процесс дросселирования 3—4 (см. тему 1). При этом давление падает от p _К до р ₀, а температура понижается от t ₃ до t _0.

В процессе дросселирования полезная работа не совершается, а энергия в виде теплоты передается хладагенту и расходуется на частичное испарение жидкости. Поэтому при неизменной энтальпии возрастает его энтропия.

Процесс кипения 4—1" хладагента происходит в испарителе при постоянных давлении p ₀ и температуре t _к и, так же как и процесс конденсации,является одновременно изобарическим и изотермическим. В процессах кипения 4—1" и перегрева 1" — 1 энтальпия хладагента возрастает от i ₄ до i ₁. Величину

q ₀ =i ₁ -i ₄

в кДж/кг называют удельной массовой холодопроизводительностыю машины.

Для рассмотренного цикла /— 2— 3— 4— 1 холодильный коэффициент

ε =,

а удельная теплота, отводимая в конденсаторе, равна сумме удельной массовой холодопроизводительности машины и работы сжатия:

q _КД =q ₀ +l.

Последнее уравнение отражает тепловой баланс холодильной машины, соответствующий первому закону термодинамики.

Принципиальная схема и цикл одноступенчатой

Дата добавления: 2014-01-04