Цикл парокомпрессионной холодильной установки

Парокомпрессионная установка - это установка, в которой сжатие пара осуществляется при помощи компрессора. В качестве хладоагентов в парокомпрессионных установках используются аммиак или фреон. Температура кипения аммиака при атмосферном давлении составляет -34 ^оС, а, например, у фреона-12, являющегося хладоагентом в бытовых холодильниках, t_н = -29,8 ^оС при p = 1 бар. Следовательно, применение таких хладоагентов не требует вакуума, что значительно упрощает установку.

На рис. 8.3 приведена принципиальная схема парокомпрессионной установки.

Рис. 8.3

Сжатый в компрессоре К до давления p₂ пар поступает в охладитель ТО. Пар в охладителе ТО, отдавая теплоту во внешнюю среду при p₂= const, конденсируется. Дальше жидкость дросселируется, проходя через дроссель Др, в результате чего её температура понижается, энтропия растёт и кипящая жидкость переходит в состояние влажного пара . Из дросселя влажный пар поступает в холодильную камеру ХК, где забирает теплоту, нагревается, и его степень сухости увеличивается. Дроссель, называемый также редукционным клапаном, позволяет плавно регулировать температуру в холодильной камере путём изменения степени открытия вентиля, обуславливающей давление и температуру влажного пара на входе в холодильную камеру.

В холодильной технике обычно используются две схемы цикла:

· цикл с влажным ходом компрессора (рис. 8.4), в котором расход хладоагента рассчитывается так, чтобы из холодильной камеры выходил влажный пар, а на выходе из компрессора получался сухой насыщенный пар хладоагента;

цикл с сухим ходом компрессора (рис. 8.5), в котором из холодильной камеры выходит сухой насыщенный пар хладоагента, а компрессор работает в области перегретого пара.

Рассмотрим процессы цикла: 1–2 – процесс адиабатного сжатия пара в компрессоре; 2–3 – изобарный отвод теплоты от пара в окружающую среду; 3–4 – процесс дросселирования (i₃ = i₄); 4–1 – изобарно-изотермический подвод теплоты к хладоагенту в холодильной камере.

Определим q₁ , q₂ и e :

, (8.3)

, (8.4)

(8.5)

так как i₃ = i₄ .

Энтальпия определяется по диаграмме Т - s или по таблицам, составленным для соответствующих хладоагентов (аммиака или фреона). Недостатком аммиака как хладоагента является его токсичность и коррозионная активность по отношению к цветным металлам, поэтому в бытовых холодильниках он не используется. Фреон не токсичен и не взаимодействует с конструкционными материалами, однако он опасен с экологической точки зрения, так как, оказываясь в воздухе, уменьшает количество озона в верхних слоях атмосферы.

К следующему занятию курсанты должны:

ЗНАТЬ: термодинамическую основу расчета различных режимов работы компрессора и холодильника и выбора числа ступеней многоступенчатой машины.

УМЕТЬ: применять математический аппарат термодинамики к термодинамическому анализу работы компрессора и холодильника.

ИМЕТЬ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ: о процессах в компрессионной и холодильной установках как процессах политропного сжатия и расширения рабочего тела.

Задания на самоподготовку:

· конспект лекций

· задача на расчет числа ступеней многоступенчатой машины

Подпись автора

___________/ профессор каф. физики и теплообмена П.В. Скрипов

Лекция рассмотрена и одобрена на заседании кафедры

Протокол №_______ от «_____»_____________2006 г.

Зав. кафедрой физики и теплообмена