КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Вопрос 3. Процессы в холодильных машинахДля искусственного охлаждения газов применяют следующие холодильные машины: паро- и газокомпрессионные, абсорбционные, пароводяные, эжекторные и термоэлектрические. В холодильных машинах продукты могут охлаждаться непосредственно хладагентом либо при помощи промежуточных хладоносителей, которые отводят теплоту от объектов охлаждения, находящихся вне холодильной машины, и отдают ее хладагенту. При использовании хладоносителей испаритель холодильной машины размещают в емкости, заполненной хладоносителем-рассолом. В результате испарения хладагента рассол охлаждается до заданной температуры и насосом подается в общий трубопровод, из которого насосом распределяется по охлаждающим элементам холодильника. Отработанный рассол собирается в общий трубопровод и вновь поступает на охлаждение в емкость. Для охлаждения до температур не ниже —15 °С используют раствор хлорида натрия. Парокомпрессионные машины. Принцип действия этих машин основан на сжатии хладагента компрессором и конденсации сжатого газа. В холодильных машинах, работающих с аммиаком и хладонами, не требуется создавать высокие давления. В отличие от аммиака хладоны не имеют раздражающего носоглотку запаха и взрывобезопасны. Такие машины применяют для охлаждения до —80 °С. Схема парокомпрессионной машины представлена на рис. 4. Она состоит из компрессора Км, конденсатора, дросселирующего вентиля В, испарителя И. Хладагент, циркулирующий в машине (рис.5), сжимается компрессором до рабочего давления по адиабате 1—2 до состояния насыщения и конденсируется при температуре Т в конденсаторе (линия 2—3), который охлаждается водой. Вода при этом отводит от хладагента теплоту Q= Q0 + L. После переохлаждения (линия 3—3') образовавшаяся жидкость поступает в дросселирующий вентиль, где дросселируется по изоэнтальпе (3—4 или У—4, если отсутствует переохлаждение) и испаряется затем в испарителе при температуре Т0 (линия 4—1) за счет теплоты Q0, отнимаемой от охлаждаемого объекта. Переохлаждение хладагента способствует увеличению отводимой теплоты Q0. Рис.4. Схема парокомпрессионной холодильной машины: Км — компрессор; К— конденсатор; В— дросселирующий вентиль; И— испаритель (состояние хладагента в точках 1...4 отображено на рис. 5 и рис. 6) Выше был описан процесс со сжатием в компрессоре влажного пара, но в большинстве случаев холодильные машины работают со сжатием сухого пара (рис.6). Процесс адиабатического сжатия пара в компрессоре отражается линией 1—2. Затем следуют охлаждение перегретого пара до состояния насыщения по изобаре 2—2', конденсация при температуре Т по изотерме 7—3', переохлаждение З'—З, дросселирование по изоэнтальпе 3—4 и испарение по изотерме 4—1. Рис.5. Цикл паракомпрессионной холодильной машины со сжатием влажного газа в компрессоре
Рис.6. Цикл паракомпрессионной холодильной машины со сжатием сухого пара Из сопоставления приведенных циклов работы парокомпрессионных машин следует, что термодинамический цикл с влажным паром ближе к циклу Карно и холодильный коэффициент для него выше. Однако при сжатии влажного пара в компрессоре возникает опасность гидравлического удара и снижается коэффициент подачи компрессора, что делает такой цикл менее выгодным по сравнению с циклом сжатия сухого пара. Коэффициент подачи компрессора, зависящий от степени сжатия р/р0, определяют на основании экспериментальных данных. Удельную холодопроизводительность (кДж/кг) можно определить из рис. 6:
(12)
а массовый расход циркулирующего в холодильной машине хладагента (кг/с) — по формуле
(13)
Холодильный коэффициент Рис.7. Схема газокомпрессионной холодильной машины:
точкам на диаграмме Т-s (см.рис.2)
Рис.8. Цикл газокомпрессионной холодильной машины
Рис.9. Схема абсорбционной холодильной машины:
охлаждается водой в холодильнике от температуры Т2 до Т3 по изобаре 2—3, охлажденный воздух расширяется адиабатически в детандере, при этом его температура снижается до Т4. Из детандера воздух поступает в теплообменник, в котором отнимает на низшем температурном уровне теплоту при постоянном давлении по изобаре 4—1. Эти машины характеризуются повышенным расходом энергии, их применяют только для создания температур ниже-100 °С. Абсорбционные холодильные машины. В этих машинах хладагентом служит водоаммиачный раствор. Их применяют для охлаждения до —60 °С. Машина состоит из кипятильника 1, который обогревается водяным паром, конденсатора 2, охлаждаемого водой, дросселирующих вентилей 3, 8, испарителя 4, абсорбера 5, теплообменника 7 и насоса 6 (рис.9). В кипятильнике из водоаммиачного раствора при нагревании выделяется большая часть газообразного аммиака, который под избыточным давлением поступает в конденсатор, где охлаждается водой и конденсируется при высокой температуре Т. При конденсации аммиак отдает теплоту Q охлаждающей воде. Сжиженный аммиак дросселируется в дросселирующем вентиле 3 (при этом его давление снижается) и испаряется в испарителе 4, отнимая теплоту от охлаждаемой среды на низком уровне Т0. После испарителя газообразный аммиак поступает в абсорбер, охлаждается и абсорбируется водой. Полученный высококонцентрированный раствор подается насосом в теплообменник, где нагревается, и затем в кипятильник. Неиспарившаяся часть аммиака (20 %) подается в теплообменник и затем через дроссельный вентиль поступает на орошение в абсорбер. В результате абсорбции газообразного аммиака, поступающего из испарителя, вновь получают концентрированный водоаммиачный раствор, поступающий в кипятильник, и процесс повторяется. В абсорбционной холодильной машине функции компрессора выполняет термокомпрессор, который состоит из кипятильника, абсорбера и теплообменника. Количество циркулирующего в машине водоаммиачного раствора можно определить из уравнений материального баланса термокомпрессора:
(15)
(16)
Пароводяные эжекторные холодильные машины. Здесь хладагент сжимается в паровом эжекторе, а пар конденсируется в конденсаторах смешения с водой или в поверхностных конденсаторах. Хладо-носителем здесь служат рассол или чистая вода. При помощи рассолов продукт охлаждается до —15 °С, а с помощью воды — до 5 °С. Схема пароводяной эжекторной холодильной машины приведена на рис. 10. Водяной пар высокого давления, поступающий в эжектор 2, отсасывает пар из испарителя 1. В результате этого давление в испарителе снижается до 250...500 Па и циркулирующий рассол охлаждается до -10...+15 "С. Охлажденный рассол откачивается насосом 5 и направляется на охлаждение объектов. Водяной пар из эжектора поступает в конденсатор смешения 3, где конденсируется и отводится в виде конденсата мокровоздушным насосом 4. У пароводяных эжекторных холодильных машин, работающих на воде, высокий холодильный коэффициент благодаря небольшой разности температурных уровней. Такие машины просты, надежны, компактны и удобны в эксплуатации.
Рис.10. Схема пароводяной эжекторной холодильной машины: 1-испаритель; 2-эжектор; 3-конденсатор смешения; 4,5-насосы
Дата добавления: 2014-01-04; Просмотров: 1886; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |