Цикл парокомпрессорной холодильной установки

Хладоагентами паровой холодильной установки являются пары легкокипящих веществ таких, как аммиак углекислота CO₂, сернистый ангидрид SO₂, хлорметан CH₃Cl, фреон. Наибольшее применение получили аммиак и фреоны.

Рисунок 9.3 - Принципиальная схема паровой холодильной машины

Парокомпрессорная холодильная установка работает следующим образом. Сжатый в компрессоре 3 (рис.9.3) до давления влажный (сухой) пар поступает в конденсатор (охладитель) 2, где за счет отдачи теплоты охлаждающей среде происходит полная конденсация пара (изобарно-изотермический процесс 4-1, рис. 9.4). Жидкость из конденсатора при давлении и температуре проходит через дроссельный вентиль 1, где она дросселируется до давления . Давление выбирается таким, чтобы соответствующая этому давлению температура насыщения была несколько ниже температуры охлаждаемого объема. Процесс дросселирования в вентиле 1 является необратимым и на - диаграмме изображается условной линией 1-2. После дроссельного вентиля влажный пар направляется в испаритель 4, где за счет теплоты, отбираемой от охлаждаемых тел, содержащаяся в нем жидкость испаряется (изобарно-изотермический процесс 2-3). Из испарителя пар высокой степени сухости направляется в компрессор 3, где адиабатно сжимается от давления до давления . В зависимости от состояния пара, выходящего из компрессора, возможны следующие циклы: на насыщенном паре (рис. 9.4,а); на влажном паре (рис. 9.4,б); на перегретом паре (рис. 9.4,в). Из компрессора пар направляется в конденсатор 4 и цикл замыкается.

а	б	в

Рис. 14.4. Цикл паровой компрессорной холодильной машины

В цикле Карно 1А34 процесс охлаждения хладоагента от температуры до температуры происходит по обратимой адиабате 1-А в детандере. Количество теплоты , отбираемое от холодного источника, в цикле парокомпрессорной установки изображается пл. а23b, а количество теплоты , отбираемого в цикле Карно, - пл. сА3b. Из рисунка видно, что пл. сА3b> пл. а23b. Потеря хладопроизводительности от замены детандера редукционным вентилем определяется пл.А2ас. Количество теплоты (пл.412аb), переданное в конденсаторе охлаждающей среде при постоянном давлении:

.

Теплота (пл.23bа), подводимая к хладоагенту в охлаждаемом объеме:

.

В цикле парокомпрессорной холодильной установки работа, затрачиваемая на привод компрессора 3:

.

Поскольку в процессе дросселирования , то работа, затрачиваемая в цикле, равна работе компрессора, то есть:

.

Подставляя значения и в выражение (9.3), получим:

. (9.4)

Литература: [2], с. 60-67; [5], с. 36-38; [6], с. 102-111; [8], с. 531-540; [9], с. 13-20; [10], с. 21-29.

Вопросы для самоконтроля

1. Изобразите цикл воздушной холодильной установки. Опишите процессы, происходящие в нем.

2. Изобразите цикл парокомпрессорной холодильной установки. Опишите процессы, происходящие в нем.

3. Поясните, как определить параметры в характерных точках цикла парокомпрессорной холодильной установки.

4. Чем характеризуется цикл парокомпрессорной холодильной установки на перегретом паре? На влажном паре?

5. Может ли быть осуществлен цикл парокомпрессорной холодильной установки на сухом насыщенном паре?