Цель работы

Целью работы является проведение индивидуального расчёта одноступенчатого цикла ПКХМ и теплового расчета одноступенчатого поршневого холодильного компрессора, поскольку основные параметры компрессора неразрывно связаны с работой всей холодильной установки, а также изучение и выбор элементов конструкции холодильной установки.

Одноступенчатая парокомпрессионная холодильная машина

Простая одноступенчатая паровая компрессионная холодильная машина, схема которой приведена на рис. 1, включает четыре основных элемента: компрессор (КМ) с приводом от мотора (М), конденсатор (КД), регулирующий вентиль (РВ) и испаритель (И). Характерные точки цикла на схеме обозначены цифрами 1, 2, 3, 4. В цикле реализуются следующие процессы: 1→2 – сжатие в компрессоре; 2→3 – конденсация; 3→4 – расширение в регулирующем вентиле и 4→1 – кипение в испарителе.

За счет кипения рабочего тела в испарителе И при низкой температуре охлаждения t₀, от внешних тел отводится теплота охлаждения Q₀, кВт – полезная холодопроизводительность. Пары рабочего тела из испарителя засасываются в компрессор КМ, сжимаются и нагнетаются в конденсатор КД.

Рис. 1. Принципиальная схема парокомпрессионной машины

В нем теплота Q_к отводится от конденсирующегося рабочего тела к охлаждающей среде, которая при этом нагревается. В качестве охлаждающей среды служит, как правило, окружающий воздух. После конденсатора жидкое рабочее тело проходит через регулирующий вентиль (дроссель) РВ, где давление его падает и температура рабочего тела снижается. Рабочее тело частично испаряется и полученная парожидкостная смесь возвращается в испаритель И, т.е. цикл замыкается. По типу организации охлаждения внешних тел различают холодильные машины с непосредственным охлаждением и машины с промежуточным хладоносителем. Примером машин с непосредственным охлаждением могут служить бытовые холодильники, в которых испаритель размещён непосредственно в охлаждаемом объёме. В промышленности и на спортивных сооружениях чаще используются холодильные машины и установки с промежуточным хладоносителем. Такие установки включают как собственно ПКХМ для охлаждения жидкости (обычно называется чиллер), так и дополнительную систему «косвенного» охлаждения, в которой насосами перекачивается вода или специальный рассол, переносящий холод от испарителя к потребителям.

Температура кипения однокомпонентного (простого) рабочего тела в испарителе (t_и) зависит только от давления кипения (p_и), а оно определяется, в первую очередь, совместной работой компрессора КМ и регулирующего вентиля РВ. Регулируя производительность КМ и РВ можно поддерживать температуру кипения такой, чтобы объект охлаждения поддерживался при нужных условиях. Например, для понижения температуры кипения t_и нужно понизить давление p_и, для чего можно повысить производительность компрессора КМ или уменьшить расход рабочего тела через регулирующий вентиль РВ.

Температура конденсации (t_к) хладагента и соостветствующее ей давление конденсации (p_к), зависят главным образом от температуры окружающей среды, которой охлаждается конденсатор. Чем она ниже, тем ниже будут температура t_к и давление p_к. Величины p_и и p_к в основном определяют нагрузку на компрессор и его работоспособность: производительность, потребляемую мощность, масштабы потерь и т.д.