Замена детандера дроссельным вентилем

Детандер является довольно сложной и дорогостоящей машиной. С другой стороны, работа расширения жидкости в детандере очень мала (жидкость практически несжимаема). В связи с этим в реальных холодильных машинах детандер повсеместно заменен более простым дроссельным (регулирующим) вентилем. В этом случае работа расширения в детандере отсутствует (l_д = 0), а работа цикла становится равной работе компрессора l = l_к = i ₂ – i ₁. Цикл такой машины представлен на рис. 3.3. Здесь 3, 4 – процесс дросселирования (i = const).

Рис. 3.3. Цикл с дроссельным вентилем

Вследствие того, что неиспользованная работа детандера в соответствии с законом сохранения энергии переходит в виде тепла трения к холодильному агенту и вызывает частичное дополнительное парообразование в дроссельном вентиле, происходит некоторое уменьшение удельной холодопроизводительности, соответствующее площади b ', 4 ', 4, b. В то же время количество теплоты, отведенное в конденсаторе q_к (площадь а, 2, 3, b '), остается неизменным. Поэтому, исходя из теплового баланса цикла, приращение работы цикла численно должно быть равно уменьшению его холодопроизводительности.

Действительно, для цикла с детандером величина q_к эквивалентна площади а, 2, 3, b ' и равна:

.

Для цикла с дроссельным вентилем q_к также эквивалентна площади под линией 2, 3 (а, 2, 3, b '), но равна:

,

где D l – неиспользованная работа детандера.

Приравнивая правые части приведенных равенств, получим:

,

т.е. .

Холодильный коэффициент такого цикла будет меньше, чем у теоретического цикла в области влажного пара, т.к. числитель выражения уменьшится, а знаменатель увеличится на одну и ту же величину. Это свидетельствует о том, что теоретически замена детандера регулирующим вентилем невыгодна. Однако такая замена значительно упрощает холодильную машину и позволяет легко и удобно осуществлять регулирование ее работы. Поэтому в паровых компрессорных холодильных машинах она всегда имеет место.

Дата добавления: 2014-01-04