1 Расчет рабочего цикла по t-s тепловой диаграмме

Рабочий режим холодильной установки характеризуется температурами конденсации t_к, кипения t₀, всасывания (пара на входе в компрессор) t_вс ,переохлаждения (жидкого хладоагента перед регулирующим вентилем) t_п,.

Температуру кипения хладоагента принимают в зависимости от температуры воздуха в охлаждаемом объекте. При непосредственном охлаждении температура кипения обычно на 7÷10 °С ниже температуры воздуха в камере, °С:

, (1.1)

Чтобы не вводить дополнительную температуру кипения, для отдельных камер увеличивают перепад температур до 12 °С, а иногда, наоборот, уменьшают до 5÷6 °С. Такие перепады рекомендуется принимать при температурах кипения ниже - 25 °С, а также для специализированных камер хранения яиц и фруктов, чтобы исключить подмораживание. При длительном хранении фруктов перепад температур может быть принят 3÷4 °С.

Для предприятий торговли и общественного питания ранее рекомендовали увеличивать перепад температур до 15÷19 °С, что было связано с малой поверхностью испарителей и низкими значениями коэффициентов теплопередачи. В настоящее время оптимальными считают перепады температур 8÷13 °С.

Температура конденсации в конденсаторах, охлаждаемых во­дой, зависит от температуры и количества подаваемой воды.

Оптимальной можно считать температуру конденсации, которая на 3÷5 °С выше температуры воды, отходящей с конденсатора, °С:

, (1.2)

В некоторых случаях температуру конденсации связывают со средней температурой воды, устанавливая разность температур 4÷6 °С.

Выбор разности температур должен быть экономически обоснован, чтобы затраты были минимальными. При этом учитывают такие факторы, как стоимость аппаратов, количество часов работы в год, стоимость электроэнергии и др. При высокой стоимости электроэнергии и продолжительной работе установки целесообразно уменьшить разность температур до 2 °С, при низкой – увеличить (значительно больше 5 °С).

Для машин, работающих на хладонах, средние разности температур между хладоагентом и водой примерно вдвое больше, чем для машин, работающих на аммиаке .

Нагрев воды на конденсаторах (от 2 до 6 °С) зависит от типа конденсатора. В установках торгового типа с прямоточным водоснабжением его можно увеличить до 8÷10 ,°С:

, (1.3)

Температура воды, поступающей на конденсатор, зависит от внешних условий: температура оборотной воды на 3÷4 °С выше температуры по мокрому термометру, температура воды в реках и озерах на 6÷8 °С ниже температуры наружного воздуха (точные данные можно получить по климатологическим справочникам).

Для конденсаторов воздушного охлаждения среднюю разность температур между конденсирующимся хладоагентом и воздухом принимают 8÷10 °С. Нагрев воздуха в конденсаторах крупных установок, работающих на аммиаке, принимают 6÷9 °С, а для малых установок, работающих на хладонах, 3÷4 °С.

В испарительных, конденсаторах вода не нагревается, и ее температура может быть принята равной температуре оборотной воды. Температуру конденсации при использовании испарительных конденсаторов устанавливают в зависимости от наружных условий и тепловой нагрузки. Для курсовых и дипломных проектов с достаточной точностью можно считать, что температура конденсации в них на 8÷11 °С выше температуры воды при тепловом потоке , °С:

, (1.4)

Температура переохлаждения хладоагента перед регулирующим вентилем выше температуры, подаваемой в переохладитель воды, на 3÷5 °С:

, (1.5)

Свежая вода подается на переохладитель, а затем добавляется к оборотной воде, поступающей в конденсатор.

В настоящее время проектные организации не включают в схему холодильных установок, работающих на аммиаке, водяные переохладители вследствие их малой эффективности. В курсовых и дипломных проектах в схеме предусматривают аппарат для переохлаждения аммиака перед регулирующим вентилем.

В холодильных машинах, работающих на хладонах, переохлаждение жидкого хладоагента достигается в теплообменниках. Температуру переохлаждения устанавливают из уравнения теплового баланса теплообменника по удельной энтальпии жидкого хладоагента.

Следует иметь в виду, что переохлаждение жидкого хладоагента может быть получено непосредственно в некоторых типах конденсаторов.

Для исключения влажного хода компрессора пар перед компрессором перегревается. В машинах, работающих на аммиаке, перегрев может быть получен либо непосредственно в испарителе, если его заполнение регулируется по перегреву пара, либо в трубопроводе на пути к компрессору в результате притока тепла от внешней среды. Для машин, работающих на аммиаке, безопасность работы обеспечивается при перегреве пара на 5÷15 °С:

, (1.6)

В машинах, работающих на хладоне-12, перегрев пара на всасывании позволяет, кроме того, улучшить объемные коэффициенты компрессора. Для таких машин нормальным считается перегрев пара на всасывании в компрессор - 30 °С. Для машин, работающих на хладоне-22, влияние перегрева несколько меньше, чем для машин, работающих на хладоне-12, а при низких температурах кипения для хладона-22 большие перегревы могут привести к нежелательным последствиям.

В компрессорах со встроенными электродвигателями, которые охлаждаются всасываемым хладоагентом, перегрев осуществляется частично за счет тепла, выделяемого электродвигателем.

В рассольных схемах температуру кипения хладоагента принимают на 5÷6 °С ниже температуры рассола, которую, в свою очередь, принимают на 8÷10 °С ниже температуры воздуха в камере. Остальные температуры выбирают так же, как и для системы непосредственного охлаждения. Обычно полная схема одноступенчатой парокомпрессионной холодильной машины включает элементы, представленные на рис. 1.1.

1-компрессор; 2-испаритель; 3-конденсатор; 4-маслоотделитель;5-маслосборник; 6-рессивер; 7-воздухоотделитель; 8-переохладиталь; 9-газовый фильтр; 10-сосуд с водой; 11-терморегулирующий вентиль;12-жид*костный фильтр; 13-регулирующий вентиль.

Рисунок 1.1 - Схема компрессионной холодильной установки.