ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ И УСТРОЙСТВА ФРЕОНОВЫХ ХОЛОДИЛЬНИКОВ

 

Цель работы

Ознакомление с холодильной установкой, определение её основных рабочих параметров, построение цикла холодильной машины с переохлаждением и перегревом.

Задачи работы

1. Измерить рабочие параметры холодильной машины в установившемся режиме.

2. Определить характеристики холодильной машины и дать количественную и качественную характеристику полученных теоретического и экспериментального цикла.

 

Теоретические основы

Принцип действия холодильной машины.Холодильная машина состоит из компрессора-I, конденсатора-II, регулирующего вентиля-III и испарителя-IV, соединенных трубопроводами (рис. 8.1).

Рисунок 1 – Схема холодильной установки
Компрессор является основной частью холодильной машины. Для поддержания в испарителе заданной температуры кипения необходимо, чтобы давление в нем соответствовало этой температуре, для чего компрессор должен отсасывать все пары, образующиеся в испарителе.

Поршневой компрессор данной холодильной машины герметичный, состоит из одного цилиндра, внутри которого поршень совершает возвратно-поступательное движение. В крышке цилиндра расположены всасывающий и нагнетательный клапаны. Рабочий процесс компрессора завершается за один оборот вала или за два хода поршня. При движении поршня из левого крайнего положения в правое, открывается всасывающий клапан, и пары из испарителя засасываются в цилиндр. При обратном движении поршня пары сжимаются и через нагнетательный клапан выталкиваются в конденсатор.

Теоретический рабочий процесс компрессора изображается термодинамической диаграммой с координатами: i – энтальпия, LgР – логарифмическое давление пара.

 

Рис. 8.1. Схема работы холодильной установки

 

Прямая 5-1 характеризует процесс всасывания пара, протекающий при постоянном давлении Р0, равном давлению в испарителе. Кривая 1-2 характеризует процесс сжатия пара от давления Р0 до Рк. Объем пара, засасываемого компрессором, соответствует объему, описываемому поршнем Vh.

Действительный рабочий процесс компрессора отличается от теоретического величиной потерь, которые делятся на объемные и энергетические. К объемным потерям, относятся потери, вызванные наличием мертвого пространства, сопротивлением протеканию паров при всасывании и нагнетании, подогревом пара при сжатии, внутренними утечками пара через неплотности в компрессоре.

Объемные потери снижают производительность компрессора, энергетические – увеличивают затраты мощности.

В испарителе IV (рис.8.1) при температуре t0 и давлении Р0 жидкий холодильный агент кипит за счет отвода тепла от охлаждаемой среды. Пары хладагента, образующиеся в результате кипения, отсасываются компрессором I, сжимаются в нем до давления конденсации pк и нагнетаются в конденсатор II. Здесь пары охлаждаются до температуры конденсации и конденсируются, отдавая свое тепло воде или воздуху. Из конденсатора жидкий холодильный агент поступает в регулирующий вентиль IV, в котором давление понижается с pк до p0, а температура с tк до t0, а затем в испаритель, после чего цикл начинается сначала.

На рис. 8.2 в диаграмме lgP-i изображен теоретический цикл паровой холодильной машины.

Отрезку 4-5 соответствует процесс кипения холодильного агента в испарителе при температуре t0 и давлении Р0, в результате кото­рого происходит отвод тепла q0 от охлаждаемой среды.

Отрезок 1-2 характеризует адиабатическое сжатие паров в компрессоре до давления pк. На этот процесс затрачивается работа l. Отрезок 2-3 характеризует отвод тепла qк при постоянном давлении Рк в конденсаторе: отрезку 2-2' соответствует охлаждение пара до температуры конденсации; 2'-3 – непосредственно конденсация паров; 3-3' – переохлаждение до температуры, определяемой точкой 3'. Отрезку 3'-4 соответствует дросселирование холодильного агента, т.е. понижение давления от pк до p0. Это происходит без теплообмена с окружающей средой, поэтому выделившееся при дросселировании тепло компенсируется парообразованием. Величина парообразования зависит от свойств холодильного агента и разности температур до и после регулирующего вентиля.

Благодаря парообразованию в регулирующем вентиле, в испаритель будет поступать жидкость вместе с паром. При этом холодопроизводительность жидкого холодильного агента снизится. Чем больше пара, тем меньше тепла холодильный агент сможет отобрать от охлаждаемого объекта.

Удельная холодопроизводительность q0 в диаграмме изображается площадью a-4-5-b, а удельное тепло, отведенное от холодильного агента в конденсаторе qк, – площадью 2-3¢-4-1.

Удельную работу l, затраченную в компрессоре на совершение холодильного цикла, выражают площадью 4-1-2-3-3'. Практические расчеты по холодильным машинам осуществляются с помощью тепловых диаграмм в координатах lgР-i, в которых, подведенное и отведенное удельное тепло при постоянном давлении в испарителе и конденсаторе, а такие работа компрессора при адиабатическом сжатии определяются по разности теплосодержаний в начале и конце процесса.

Рис. 8.2.Термодинамическая диаграмма фреона R134а фреона