Турбокомпрессор – это многоступенчатая машина. Поэтому при тех же степенях повышения давления Р к/ Р 0, когда в ХМ с поршневыми и винтовыми компрессорами применяется одноступенчатое сжатие, турбокомпрессор позволяет реализовать многоступенчатые циклы. Это значительно уменьшает термодинамические потери в цикле. Особенно это важно для фреоновых ХМ, где велики потери от дросселирования.
На рис. 5.5 представлена технологическая схема рассматриваемой ХМ.
Рис.5.5. Технологическая схема турбокомпрессорной холодильной машины:
I – двухсекционный турбокомпрессор; II – конденсатор; III – поплавковый бак (экономайзер); IV – испаритель; Др1 – первая ступень дросселирования; Др2 – вторая ступень дросселирования
Технологическая схема более наглядно демонстрирует устройство и работу установки. Такие схемы обычно приводятся в технических регламентах на производствах.
На рис.5.6 приведена принципиальная схема и цикл в T, s –диаграмме.
Все обозначения и номера точек на этой схеме соответствуют технологической схеме. Процессы:
1-2 – отсасывание паров ХА из испарителя и первая ступень сжатия в секции низкого давления турбокомпрессора (от Р 0 до Р пр);
 |
Рис. 5.6. Принципиальная схема и цикл двухсекционной турбокомпрессорной ХМ с двумя ступенями дросселирования и неполным промежуточным охлаждением
2-3 – промежуточное охлаждение ХА между секциями за счет подмешивания насыщенных паров температурой Т пр отсасываемых из поплавкового бака (экономайзера);
3-4 – сжатие в секции высокого давления (от Р пр до Р к);
4-5 – охлаждение и конденсация ХА в конденсаторе (при Р к и Т к);
5-6 – первая ступень дросселирования (от Р к до Р пр) в дросселе Др1;
6-7 и 6-8 – отделение капельной жидкости от паров (сепарация) в поплавковом баке;
8-9 – вторая ступень дросселирования (от Р пр до Р 0) в дросселе Др2;
9-1 – испарение (кипение) ХА в испарителе при Р 0 и Т 0.
Промежуточное охлаждение снижает работу сжатия в секции высокого давления и, следовательно, уменьшает энергопотребление.
Ступенчатое дросселирование увеличивает холодопроизводительность машины и улучшает ее энергетические показатели. Расчеты показывают, что увеличение числа ступеней дросселирования больше трех не вызывает существенного увеличения энергетических показателей ХМ.
Тепловой расчет такого цикла начинается с определения значений Т 0, Р 0, Т к, Р к, а так же Р пр и Т пр (как и в предыдущих циклах). По заданной холодопроизводительности Q 0 определяется массовый расход рабочего вещества в секции низкого давления G I:
. (5.3)
Массовый расход рабочего вещества в секции высокого давления определяется по тепловому балансу промежуточного сосуда:
, (5.4)
откуда
. (5.5)
Состояние рабочего вещества в т.3 определяется из уравнения смешения рабочего вещества перед всасыванием в секцию высокого давления
. (5.6)
Определив узловые точки цикла с расходами G I и G II, можно сделать полный тепловой расчет холодильной машины [3, 6].
