4. Будова і характеристика компресійних парових холодильних машині

При помірному охолодженні в якості холодильних агентів зазвичай використовують гази, критичні температури яких вищі температури оточуючого середовища. За нижню межу температур, які досягаються з допомогою помірного охолодження, умовно приймають температуру - 100°С, яка може бути досягнута в холодильному циклі з етиленом в якості холодильного агенту.

В ідеальній компресійній холодильній машині (рис.4.1), цикл роботи якої відповідає зворотному циклу Карно, компресор 1 засмоктує пари холодильного агенту, стискає їх до заданого тиску, при якому вони можуть бути зріджені охолодженням водою, і нагнітає пару в конденсатор II. Стиснення супроводжується нагріванням пари від температури Т0 до температури Т. Конденсація пари в конденсаторі II протікає ізотермічно при температурі Т. Рідкий холодильний агент поступає із конденсатора в розширювальний циліндр (на рисунку 4.1 замість розширювального циліндра, використовуваного в ідеальному циклі, показаний дросельний вентиль III, що використовується в реальному циклі), в якому адіабатично розширюється, набуваючи температури Т0, яка відповідає тиску випаровування. Дальше рідкий холодоагент випаровується при постійній температурі у випаровувачі IV, віднімаючи тепло від охолоджуваного середовища (напрямок руху охолоджуваного середовища, яке омиває поверхню теплообміну випаровувача, показано стрілками). Пара при температурі Т0 засмоктується компресором 1 і цикл повторюється знову.

Двоступеневі і триступеневі машини. В деяких технологічних процесах вимагаються більш низькі температури, ніж ті, для отримання яких можуть бути ефективно використані одноступеневі компресійні холодильні машини. По цим причинам для отримання відносно низьких температур використовують більш складні двохступеневі і триступеневі холодильні машини. Так, шляхом двоступеневого стиснення аміачної пари отримують температури до - 50°С, а шляхом триступеневого - до -70°С.

В двоступеневій компресійній холодильній машині (рис.4.2) пара холодильного агенту при тиску р засмоктується із випаровувала І, стискається компресором в циліндрі низького тиску II до деякого проміжного тиску рі і через холодильник III поступають в посудину-відділювач IV, де вони барботують через шар киплячого рідкого холодоагенту. При цьому внаслідок часткового випаровування рідини пара охолоджується до температури насичення, відділяється від рідини і в насиченому стані засмоктується в циліндр високого тиску V. Дальше вони стискаються до тиску р2 і направляються в конденсатор VI. Рідина, що утворилася в результаті конденсації пари, проходить через дросельний вентиль VII, за допомогою якого здійснюється її дроселювання до тиску р1. при цьому тиску рідина направляється в посудину-відділювач IV, де охолоджує пару, що поступає при цьому ж тиску із холодильника III.

Крім частини рідини, що випарувалася і приєдналася до пари, направленої на стиснення в циліндр V, остальна частина рідкого холодоагенту проходить через другий дросельний вентиль VIII, дроселюється до тиску р і поступає у випаровував І, де віднімає тепло від охолоджуваного середовища. Пара, яка виходить при тиску р, засмоктується в циліндр низького тиску II.В двоступеневій холодильній машині ступені стиснення в циліндрах низького і високого тиску значно нижчі, ніж в одноступеневій, тому об'ємний коефіцієнт корисної дії компресора відповідно вищий [5]