Побудова циклу холодильної машини в термодинамічних діаграмах

Відомо, що найбільш вигідним циклом для аміачних холодильних машин є цикл з віддільником рідини, а для холодильних машин, що працюють на хладонах R134а і R22 – регенеративний цикл [1, 2, 3, 6]. Відповідно до цього слід вибрати цикл, для якого і визначити робочий режим.

Температури кипіння t₀ і конденсації t_к холодильного агента слід вибрати з урахуванням умов робота холодильника. Так, при системі охолоджування з безпосереднім кипінням агента в батареях камери

°С,

де t_в – температура повітря в камері, зазвичай t_в = t_ван [6, с. 86].

Температуру конденсації t_к вибирають, виходячи з типу конденсатора і умов його роботи. У конденсаторах, що охолоджуються водою, t_к, наприклад, залежить від температури і кількості води, що подається. Методика коректного вибору t_к для різних типів холодильних машин наведена в [6, с. 86-88]. З метою спрощення завдання в контрольній роботі рекомендують самостійно вибрати значення температури конденсації за приблизним співвідношенням

°С,

де t_н.в – температура зовнішнього повітря, яка наведена в умові завдання.

Для аміачної холодильної машини можна прийняти температуру переохолодження холодильного агента в переохолоджувачі рідини на 4...5 °С нижче за температуру конденсації

°С.

Перегрів пари агента в трубопроводах вважати рівним 5 °С:

°С,

де t_вс – температура пари, що всмоктується в компресор, °С.

У холодильних машинах, що працюють на хладонах і переохолодження рідкого холодильного агента, і перегрів пари перед всмоктуванням в компресор протікають в регенеративному теплообміннику. В цьому випадку задаються величиною перегріву пари хладона, а температуру переохолодження знаходять з рівняння теплового балансу теплообмінника [7, с. 28]

°С

Порядок побудови циклу одноступінчатого стиснення в T-s і P-i діаграмах показаний на рис. 3.

Рис. 3 – Побудова циклу холодильної машини.

Починати побудову циклу слід з нанесення ізобар P₀ і P_к, (які відповідають температурам кипіння t₀, конденсації t_к) і ізотерм t₀, t_к, t_п, t_вс. На перетині ліній t_вс і Р₀ знаходиться точка1' (рис. 3а), що характеризує стан всмоктуваної компресором пари. Через точку 1' проводять лінію постійної ентропії S = const до перетину з ізобарою Р_к в точці 2 (рис. 3б). Ця точка характеризує стан пари в кінці стиснення, а лінія 1'-2 – процес адіабатного стиснення в компресорі.

Ізобара Р_к від точки 2 до точки 4 характеризує процеси, що протікають в конденсаторі: 2-3 – охолоджування пари до стану насичення, 3-4 – конденсація.

При цьому ж тиску Р_к відбувається процес переохолодження рідкого холодильного агента (лінія 4-4', рис. 3в). Точка 4' визначає стан переохолоджуючої рідини перед регулюючим вентилем і знаходиться на перетині ізобари Р_к і ізотерми t_п. Процес переохолодження протікає в переохолоджувачі рідині аміачної машини, або регенеративному теплообміннику хладоної машини.

Процес дроселювання 4'-5 (рис. 3г) характеризується зниженням тиску і температури холодильного агента при незмінній ентальпії. Стану вологої пари після регулюючого вентиля відповідає точка 5, яка знаходиться на перетині лінії ентальпії, що проходить через точку 4', з ізобарою Р₀.

Процес кипіння (лінія 5-1) відбувається при постійному тиску Р₀ і температурі t₀у випарнику (рис. 3д).

Лінія 1-1' при тиску Р₀ характеризує процес перегріву пари до температури t_вс в трубопроводі (аміачна машина), або в теплообміннику (хладонова машина).

Відзначимо, що lgР,i-діаграми, необхідні для визначення параметрів вузлових точок, аміаку і хладонів наведені в додатку, проте, по можливості, рекомендується користуватися діаграмами, які є в різних підручниках, де вони представлені в крупніших масштабах.

Як приклад розглянемо методику визначення вузлових точок циклу, представленого на рис. 3д, при t_к = 35°, t₀ = –20°, холодоагент – R12. Спочатку визначимо параметри точок 1, 3, 4 і внесемо відповідні значення до табл. 7.

Таблиця 7

За таблицями насиченої пари R12 або по P, i-діаграмі визначимо значення Р₀ = 0,151 МПа, Р_к = 0,846 МПа і величини i₁ = 543, i₃ = 557 та i₄ = 434 кДж/кг. Задаємося температурою t_1', (нехай t_1' = t₀ + 25 °C = –20 + 25 = +5 °C) і визначаємо параметри перегрітої пари в точці 1' з t_1' = + 5 °C і P_1' = 0,151 МПа. Відповідні величини V_1', i_1', S_1' внесемо до табл. 7. Потім з точки 1' проводимо S = const до перетину з ізобарою Р_к = 0,846 МПа і визначаємо параметри точки 2. Для визначення параметрів точки 4' запишемо рівняння теплового балансу регенеративного теплообмінника

,

звідки:

кДж/кг.

За i_4' та Р_к з діаграми визначаємо t_4' = 20 °С.

Поиск по сайту: