Газокомпрессионная холодильная машина

T

S

Рис.2.Цикл газокомпрессионной холодильной машины.

В качестве хладагента используют газы (воздух). В этих машинах Т воздуха изобарически (линия 2-3) понижается за счет водяного охлаждения, и повышается (изобара 4-1) за счет отвода тепла от охлаждаемого материала.

На T – S диаграмме этого цикла изотермы конденсации и испарения заменяются изобарами охлаждения сжатого ( линия 2-3) и нагревания (линия 4-1) расширившегося воздуха.

Холодильный коэффициент газокомпрессионной холодильной установки рассчитывается по формуле:

(6)

где k – показатель адиабаты (C_p/C_v)

Он значительно ниже идеального цикла Карно.

Недостатком газокомпрессионной холодильной установки является то, что необходимо прокачивать по установке очень большие объемы воздуха (Q=mct) и тщательная его осушка.

Действительная одноступенчатая парокомпрессионная холодильнаяустановка.

Изображение цикла на p – V и t – s диаграммах.

А – компрессор; В – конденсатор; С – дроссельный вентиль; Д – испаритель; И – охлаждаемый объект..

Действительный цикл имеет 3 отличия от идеального цикла:

1. компрессор всасывает сухой насыщенный пар(или перегретый) и сжимает его в области перегретого пара;

2. расширительная машина(детандер) заменяется на дроссельный вентиль;

3. применяется переохлаждение конденсата ниже температуры конденсации.

Компрессор сжимает пары хладагента, поступающего из испарителя Д по адиабате

(1-2) от давления Р_исп до Р_конд и нагнетает их в противоточный конденсатор В, где происходит конденсация и переохлаждение.

Затем направляется в дроссельный вентильС. Регулированием степени открытия дроссельного вентиля можно изменять давление испарения Р_исп и Т_исп. Процесс дросселирования протекает по изоэнтальпе 3-4 без переохлаждения и по 3’4’ с переохлаждением. Дросселирование приводит к уменьшению холодопроизводительности на величину = площади 4589. Работа адиабатного расширения отдается теперь хладагенту в виде тепла, вызывающего бесполезное дополнительное парообразование при дросселировании.

Холодопроизводительность реальной холодильной машины (без переохлаждения) выражается площадью 4 1 10 9. Потеря холодопроизводительности м.б.несколько уменьшена путем переохлаждения жидкости ниже Т_конд. по изобаре 33'.

Холодопроизводительность увеличится на величину площади = 4’4 8' 9.

Для расчета технологических показателей холодильной установки воспользуемся диаграммой р-i (p-h).

Удельная холодопроизводительность:

₍₇₎

_{где i1 – энтальпия хладоагента на выходе из испарителя(на входе в компрессор),кДж/кг,}

_i^/_{4 - энтальпия хладоагента на входе в испаритель(на выходе из дросселя),кДж/кг.}

Удельная работа компрессора, кДж/кг

₍₈₎

_{где i2 – энтальпия хладоагента на выходе из компрессора (на входе в кондесатор),кДж/кг.}

_{Полная холодопроизводительность: кВт}

_, (9)

где G_х – расход хладоагента, кг/с

Теоретическая мощность компрессора, кВт

(10)

Действительная мощность:

N_Д = N/_компр.

_{Теоретический процесс сжатия протекает по адиабате(изоэнтропе 1-2) и следовательно,}

теоретический холодильный коэффициент:

_{или (11)}

₍₁₂₎

Действительный процесс сжатия протекает по политропе 1-2’

₍₁₃₎

₍₁₄₎

_{Энтальпия хладоагента после политропного сжатия:}

₍₁₅₎

_{По значению энтальпии на диаграмме определяется энтропия и температура хладоагента после политропного сжатия S’2 и Т’2.}

Эксергетический КПД:

; (16)

_где - - термический КПД цикла Карно:

; (17)

Т_х – температура холодильной камеры, К;

Т_ср – температура окружающей среды.

Для компрессорных холодильных машин к рабочему телу подводится поток механической энергии в форме работы и поток тепла от охлаждаемого тела. В окружающую среду отводится поток тепла из конденсатора, эксергия которого =0.

энергия входа = мощности компрессора. Отсюда эксергетический КПД:

(18)

_{или (19)}