Сухий хід компресора - студопедія
Особливістю розглянутих вище циклів з регулюючим вентилем і переохолодженням рідкого холодоагенту, є всмоктування компресором вологої пари і стиснення його до стану сухої насиченої пари, тобто «Вологий хід компресора». Такий режим роботи компресора теоретично є вигідним, тому що він наближає процес холодильної машини до ідеального циклу Карно (машини).
У практичних умовах компресор працює «сухим ходом», тобто всмоктує суху насичену або перегрітий пар (холодоагент). Для забезпечення сухого ходу компресора в схемі холодильної машини повинен бути доданий ще один елемент, допоміжний апарат - віддільника рідини, в який надходить холодоагент зі ступенем сухості стану точки 1 на діаграмі, де в результаті зменшення швидкості і зміни напрямку руху, крапельки рідини відокремлюються від утворюється пара. Рідина в цьому апараті стікає вниз, звідки надходить назад у випарник. Тут. вона додатково кипить при постійній температурі, що відповідає тиску, що віднімає тепло від охолоджуваного середовища в процесі 4-1.
Сухий хід в умовах дійсного процесу виявляється практично вигідним. По-перше, чим вище температура пара, засмоктуваного компресором, тим менше інтенсивний теплообмін пара зі стінками циліндрів, який зменшує холодопродуктивність компресора і збільшує витрату електроенергії на стиснення пари.
Тому на діаграмі практичного циклу холодильної машини, стиснення починається з точки.
По-друге, при сухому ході компресора виключається можливість гідравлічного удару в циліндрах при попаданні в них холодоагенту.
У практичних умовах, компресор засмоктує пар холодоагенту перегрітою на 5 ... 15 ° С вище - для аміаку, і на 20 ... 30 ° С - для хладону-12.
Принципова схема і цикл одноступінчатої аміачної холодильної машини
Принципова схема включає лише основні елементи машини, необхідні для здійснення її циклу. Допоміжні елементи (апарати, арматуру і ін.), Які можуть грати роль в забезпеченні надійного та безпечного функціонування машини, на принципових схемах зазвичай не показують.
Точка 1 відповідає стану перегрітої пари, що всмоктується компресором. З метою запобігання «вологого ходу» пар в цій точці має бути перегрітий, тобто мати температуру на 5 ... 10 0 С вище температури насиченої пари в точці 1 ".
Процес перегріву пара 1 "-1 може відбуватися всередині випарника, частково у всмоктуючому трубопроводі і у всмоктувальній порожнини самого компресора. Зазвичай перегрів в трубопроводі при розгляді принципових схем і циклів не враховують. На схемі показано, що точка 1 "перебувати« всередині »випарника.
Процес стиснення пари 1-2 здійснюється в компресорі. Пар стискається від тиску кипіння Р0 до тиску конденсації Рк. Цей процес вважають ізоентропним (s = const), що протікає без тертя між молекулами і без теплообміну з навколишнім середовищем, - особливий випадок адиабатного процесу.
У точці 2 холодоагент перебувати в стані сильно перегрітої пари при тиску Рк. Для здійснення процесу стиснення 1-2 необхідно затратити роботу l в кДж / кг, яку можна визначити як різницю ентальпій в кінці і на початку процесу:
Для того щоб здійснити процес конденсації, необхідно спочатку знизити температуру перегрітої пари до температури насиченої пари при тиску Рк. Процес охолодження пара (збивши перегріву) 2-2 "може відбуватися в конденсаторі і частково в нагнітальному трубопроводі.
Процес конденсації 2 "-3 ', тобто перетворення насиченої пари в насичену рідину, відбувається при постійному тиску Рк і температурі tк і супроводжується віддачею теплоти середовищі, охолоджуючої конденсатор. Це прихована або питома теплота конденсації.
Після завершення процесу конденсації при наявності відповідних умов рідкий холодоагент може бути тут же, в конденсаторі, переохолоджений (процес 3'-3) від температури насиченої рідини до більш низької температури при тому ж тиску Рк.
Так як процеси 2-2 ", 2" -3 'і 3' 3 протікають в конденсаторі, загальна питома теплота qкд в кДж / кг, що відводиться в конденсатор:
Переохолоджений рідкий холодоагент надходить у регулюючий вентиль, де здійснюється процес дроселювання 3-4. При цьому тиск падає від Рк до Р0. а температура знижується від t3 до t0.
В процесі дроселювання корисна робота не відбувається, а енергія у вигляді теплоти передається холодоагенту і витрачається на часткове випаровування рідини. Тому при незмінній ентальпії зростає його ентропія.
Процес кипіння 4-1 "холодоагенту відбувається в випарнику при постійних тиску Р0 і температурі t0 і, так само як і процес конденсації, є одночасно изобарического і ізотермічним. У процесах кипіння 4-1 "і програв 1" -1 ентальпія холодоагенту зростає від i4 до i1. Величину, в кДж / кг називають питомою масової холодопроизводительностью машини.
Питома теплота, відведена в конденсатор, дорівнює сумі питомої масової холодопродуктивності машини і раби стиснення:
Останнє рівняння відображає тепловий баланс холодильної машини, що відповідає першому закону термодинаміки.
Принципова схема і цикл одноступінчатої фреонової холодильної машини
Особливістю фреонових холодильних машин в порівнянні з аміачними є можливість використання компресорів з вбудованими електродвигунами (герметичних і безсальниковим), а також включення в схему регенеративного теплообмінника (РТО), що дозволяє підвищити ефективність роботи машини.
Пара з випарника направляється в РТО, де він омиває змійовик, усередині якого протікає рідкий холодоагент, що надходить з конденсатора. В результаті теплообміну пар, забираючи теплоту від рідини, перегрівається (процес 1 та -1то), а рідина всередині змійовика переохолоджується (процес 3-4).
Якщо знехтувати теплообміном з навколишнім середовищем, то тепловий баланс РТО можна представити у вигляді рівності:
Переймаючись перегрівом пара в РТО і визначаючи по діаграмі або таблиці перегрітої пари відповідні значення ентальпій, з рівняння теплового балансу РТО знаходять ентальпію i4. по якій визначають положення точки 4.
З РТО пар надходить в кожух компресора і, омиваючи обмотку статора вбудованого електродвигуна, ще більш перегрівається (процес 1ТО -1).
Величина перегріву залежить від ККД і потужності вбудованого електродвигуна. При побудові циклу величину # 920; КД приймають приблизно рівною 10 ... 15 0 С.