5. Определение расчетной схемы и рабочего цикла холодильной машины

Для судовых установок большой холодопроизводительности становится важным вопрос повышения их экономичности. Одним из способов повышения экономичности является использование регенеративного теплообмена. Поскольку температура насыщенного пара на выходе из испарителя ниже температуры жидкого хладагента на выходе из конденсатора даже при наличии поверхностного переохлаждения, то имеются все условия для реализации теплообмена между ними. Направив потоки хладагента, находящиеся в разных процессах холодильного цикла, в общий теплообменник, который в этом случае называется регенеративным, получают с одной стороны переохлаждение жидкого холодильного агента, а с другой – перегрев его паров. При этом переохлаждение жидкого холодильного агента увеличивает удельную холодопроизводительность, а перегрев паров – увеличивает работу сжатия. Однако при этом гарантируется «сухой ход» компрессора на всех режимах работы холодильной установки. Правда, увеличивается температура рабочего тела после компрессора, что требует увеличения теплообменной поверхности конденсатора для отвода теплоты перегретого пара. К тому же увеличивается средняя температура процесса отвода теплоты в окружающую среду, а значит, увеличивается внешняя необратимость цикла. Наконец, при регенерации уменьшается коэффициент подачи компрессора.

Таким образом, регенеративный теплообмен обуславливает ряд качественно противоположных эффектов, поэтому решение об энергетической целесообразности регенерации теплоты в холодильном цикле принимают на основании, рассчитываемого для конкретных условий работы холодильной установки.

По регенеративному циклу работает установка с регенеративным теплообменником РТО (рис. 4.1 б). Обычно РТО устанавливается после конденсатора или ресивера в СХУ. На рис. 4.1 в показано сравнение сухого цикла 7-2'-4-6' и регенеративного 1-2-5-6. Удельная холодопроизводитель­ность сухого цикла q_ос= h₇ - h_6' ; регенеративного q_{о рто}= h₇ - h₆ = q_ос+(h_6'- h₆)= q_ос+∆q_о.

Из сравнения видно, что дополнительное охлаждение жидкости в РТО приводит к увеличению удельной холодопроизводительности цик­ла q_о на величину ∆q_о, а перегрев пара - к увеличению затрачиваемой работы ℓ на ∆ℓ (см. рис. 4, в). Регенерация целесообразна в случае, когда она приводит к увели­чению холодильного коэффициента, т. е. когда соблюдается условие ∆q_о/q_ос>∆ℓ/ℓ. Для СХУ, работающих на хладагенте R-22, примене­ние регенерации практически не изменяет величину холодильного ко­эффициента.

Из определенного ранее температурного режима в диаграмме h-lg P строится цикл и определяются параметры в узловых точках, которые заносятся в таблицу 4.1.

По полученным данным определяются удельная массовая холодопроизводительность, кДж/кг:

- сухого цикла q_ос= h₇ - h_6' ; и цикла с РТО q_{о рто}= h₇ - h₆

- увеличение удельной холодопроизводительности ∆q_о= q_{о рто}- q_ос .

Удельная теоретическая (адиабатная) работа сжатия в компрессоре (работа затраченная на цикл), кДж/кг l = h_2' – h₇;

дополнительная работа цикла с РТО ∆ℓ= l_РТО – l= (h₂ – h₁)- (h_2' – h₇);

В зависимости от решения выражения о целесообразности применения регенерации:

определяется расчетная схема и рабочий цикл СХУ.