Турбокомпрессорная холодильная машина с двумя секциями сжатия и двумя ступенями дросселирования

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].