57. Требования к хладоагентам. Обозначения фреонов.

1.Давление насыщ-я при tн₁ (Р₁) должно быть больше атм.давл-я, чтобы исключить подсос воздуха (с утечками хладоагента бороться проще). Подсос воздуха вреден, т.к.: а)уменьшается теплопередача в конденсаторе и испарителе;б)водяные пары воздуха могут замерзнуть в трубках испарителя или раствориться в смазке компрессора, вызывая повышение темпер-ы ее замерзания;

2.Давление Р₁ не должно быть высоким из-за сложности обеспечения герметичности в испарителе (рефрижераторе). Хладоагент СО₂ – хуже, т.к. при tн₁ Р₁ = 2,64 МПа;

3.Холодильные агенты должны иметь большую теплоту парообр-я (конденсации), т.к. она определяет холодопроизводительность (малые значения этой теплоты у углекислого газа и фреонов); 4.Рабочее давление Р₂ (на выходе из конденсатора) должно быть значительно ниже критического (Ркр), а критическая температура хладоагента должна быть высокой. С этим плохо у углекислого газа СО₂ (t_кр = 31,35⁰С); 5.Хладоагенты не должны вызывать коррозию и разрушать смазку; 6.Хладоагенты должны быть безвредны при неизбежных утечках. Фреоны – галоидные производные насыщенных углеводородов (С_mH_n), полученных путем замены атома водорода (Н) атомами хлора и фтора. Обозначение фреонов: Последняя цифра – дописанное (а не прибавленное) число атомов фтора. 1 или 1 и 2 цифра – условное число углеводорода (для метана (m=1) – 1, для этана (m=2) – 11, для пропана (m=3) – 21). Число незамещенных атомов водорода суммируется с первой или первыми двумя цифрами. Фреон 11 (CFCl₃) – монофтортрихлорметан; Фреон 12 (CF₂Cl₂) – дифтордихлорметан; Фреон 22 (CHF₂Cl) – дифтормонохлорметан; Фреон 114 (С₂F₄Cl₂) – тетрафтордихлорэтан; Фреон 142 (С₂H₃F₂Cl) – дифтормонохлорэтан и т.д. На практике под термином «фреон» понимается фреон – 12. Достоинство фреонов: безвредность, химическая инертность, негорючесть и взрывобезопасность. Недостатки: способность к утечкам (малая вязкость) и растворение в масле (смазке). Перспективные хладоагенты: фреон-22 и фреон-142.

58. Циклы паровых компрес­сорных холодильных установок (ПКХУ). Холодильный коэффициент ПКХУ.

Принципиальная схема ПКХУ:1 – компрессор; 2 – охлаждаемое помещение (рефрижератор); 3 – дроссельный вентиль; 4 – конденсатор

Х олодильный цикл парокомпрессорной установки.Процессы:(1-2) – сжатие по адиабате влаж.пара в компрессоре и получение СНП или ПП. Степень перегрева не более 130-140⁰С из соображений прочности и термостойкости масла. Из компрессора (1) ПП поступает в конден-р (4); (2-3) – отдача теплоты перегрева при Р=const от ПП к охлаждающей воде или к окр.воздуху с понижением темп-ры до Тн₂.

(3-4) – отдача теплоты при конденсации ВНП, переводящей его в состояние КЖ (т. 4). Эта жидкость

подается к 3 – дрос-ому вентилю;(4-5) – дросселирование КЖ (при I=const) с понижением давления и темп-ры и превращение во ВНП с небольшой степенью сух-ти х₅=0,1…0,2;

(5-1) ВНП подается в рефрижератор, где при подводе теплоты от помещения при Р=const и темп-ре, он расширяется и увеличивает степень сух-ти х до 0,9…0,95 (т.1) далее этот пар засасывается в компрессор. Если ПКХУ обслуживает несколько потребителей холода, то ВНП подается после дросселя не в рефрижератор, а в испаритель, где отнимает теплоту от незамерзающего рассола: обычно это водные растворы хлорида натрия NaCl и калия KCl (так 22,4% раствор NaCl замерзает при темп-ре –21,2⁰С). Рассол с помощью насосов циркулирует м/у испарителем и охлаждаемым помещением.Удельная холодопроизводительность (или холодильный эффект) – это кол-во теплоты q₂, получаемой 1 кг хладоагента от охлаждаемого помещения (рассола). Кол-во теплоты, отдаваемой в конденсаторе 1 кг хладоагента: Внешняя работа, затрач-мая на 1кг хладоагента в цикле ПКХУ: При дроссел-нии большая часть кинет.эн-гии потока после сужения из–за наличия вихревых движений переходит в теплоту, которая воспринимается газом (или паром) и ведет к увеличению энтропии , а рабочее тело не возвр-ся в первонач. состояние (по Р и Т), несмотря на равенство скоростей и энтальпий.Т.о, процесс дроссел-ния, будучи по существу адиаб-м, яв-ся типично необратимым процессом с потерей энергии (диссипацией) на преодоление местного сопротивления. Графич. Изобр-е дроссел-ния (4 - 5) имеет условный характер (i=const только в нач. и конеч. состояниях, а м/у ними i переменна).

Положение т.5 на рис. 2 устанавливается из условия ,откуда равно .Здесь: т.7–условно принята за начало отсчета i.Если вместо дроссел-ния использовать адиаб-е расширение (в детандере – расширительном цилиндре) 4-6, а ВНП в компрессоре сжимать только до состояния СНП, то получим обратимый цикл Карно – идеальный цикл ПКХУ.

Детандер эффективнее (больше холодильный эффект), чем дроссельный вентиль, но с помощью дроссельного вентиля можно регулировать температуру охлаждения.

Рис.3.3. Обратимый цикл Карно в ПУВнешняя работа в обратном цикле Карно получается меньше на величину площади 5-5’-6’-6 (рис.2), т.е. на величину потери энергии на диссипации при дроссел-нии. Обозначение: ε – холодильный коэффициент – отношение удельной холодопроизв-ти q₂ к внешней работе А.

(3.4)

,– показатель энергет-кой эффект-ти.

Для холодильной установки, работающей по обратному циклу Карно: Т.о, установка с сернистым андигридом SO₂ будет экон -чнее установки на аммиаке NH₃, хотя q₂(NH₃)>q₂(SO₂). Для получения весьма низких темп-р (-40..-70⁰С) одноступенчатые ПКХУ непригодны из-за снижения η компрессора вследствие высоких темп-р в конце процесса сжатия. Для этих целей применяют либо специальный холодильный цикл, либо многоступенчатое сжатие.