Расчетная часть

Массовый расход холодильногь агента, сжимаемого в первой ступени компрессора G^I, кг/с, определяется по формуле,

, (17)

где Q₀ – холодопроизводительность компрессора, кВт.

Массовый расход холодильногь агента, сжимаемого во второй ступени компрессора G^II, кг/с, определяется по формуле,

. (18)

Энтальпия рабочего вещества i₃, кДж/кг, при всасывании во вторую ступень компрессора

. (19)

Мощность двигателя компрессора N, кВт, определяется по формуле

. (20)

Теоретическаяий холодильный коэффициент

. (21)

Контрольные вопросы

1. В каких случаях используют двухступенчатые холодильные машины?

2. Каково устройство и принцип действия двухступенчатой холодильной машины?

3. В чем заключается отличие полного и неполного промежуточного охлаждения?

4. Каковы способы переохлаждения жидкого хладагента?

5. Как влияет повышение температуры конденсации на холодопроизводительность холодильной машины?

6. Как изменится холодопроизводительность машины при повышении температуры кипения на 2 градуса?

Лабораторная работа № 4 Определение основных характеристик каскадной холодильной установки

Ц е л ь р а б о ты : 1. Изучение устройства и принципа действия каскадной холодильной установки.

2. Приобретение практических навыков расчета основных характеристик каскадной холодильной установки.

Р е к о м е н д у е м а я л и т е р а т у р а : [1, 2, 3,5].

Теоретические сведения

В ряде случаев, обычно для экспериментальных или других специальных целей, необходимо получать низкие температуры – порядка -80...-150 °С. Использование в этих случаях многоступенчатых холодильных машинбнецелесообразно и невыгодно вследствие очень низкого давления кипения.

Так, при работе на хладагенте среднего давления R12 или R22 давление кипения будет существенно ниже атмосферного, а удельный объем пара, всасываемого компрессором, очень большим. Поэтому компрессор нижней ступени будет иметь увеличенные габаритные размеры и металлоемкость.

Применение одного хладагента высокого давления невозможно из-за низкой критической температуры, а аммиак вообще нельзя использовать, так как его температура замерзания -78 °С.

Для получения низких температур эффективны каскадные холодильные машины. Они представляют собой систему отдельных одноступенчатых или двухступенчатых машин, работающих на разных хладагентах.

На рис. 6 показана принципиальная схема наиболее простой каскадной двухступенчатой фреоновой холодильной машины.

Рис. 6. Принципиальная схема каскадной двухступенчатой

фреоновой холодильной машины

Она состоит из двух одноступенчатых холодильных машин, одна из которых – нижняя ступень каскада – работает на хладагенте R 13, а другая – верхняя ступень – на хладагенте R 22.

Обе ступени каскадной машины объединяет один общий аппарат конденсатор-испаритель КД-И. Он служит конденсатором для хладагента R 13 и испарителем для хладагента R 22. В нем теплота конденсации R 13 передается кипящему R 22.

Использование в нижней ступени R 13 позволяет иметь в испарителе низкую температуру кипения (до -80 °С) при давлении кипения р₀ выше атмосферного. Напомним, что нормальная температура кипения R 13 t_н.к=-81,6 ^cС, а температура замерзания t_З= -180°С.

Сравнительно малый объем всасываемого пара v₁ обусловливает небольшие габаритные размеры и металлоемкость компрессора нижней ступени.

Значительно меньше у R 13 по сравнению с R 22 и отношение давлений р_К/p₀. Если принять температуру кипения t₀= -80 °С, а конденсации в КД-И t_К = -40 °С, то отношение р_К/p₀ будет для R22 равно 10,2, для R 13 – 5,5, т. е. примерно в 2 раза меньше, что весьма существенно отражается на рабочих характеристиках компрессора.