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 p 2 пар поступает в охладитель ТО. Пар в охладителе ТО, отдавая теплоту во внешнюю среду при p 2 = 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 (i 3 = i 4); 4–1 – изобарно-изотермический подвод теплоты к хладоагенту в холодильной камере.
Определим q 1, q 2 и e:
, (8.3)
, (8.4)
(8.5)
так как i 3 = i 4.
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
профессор, д.т.н. __________________ / Н.М. Барбин
«_____»______________ 2006 г.
