29. Воздушная компррссионная холодильная установка

Применение воздуха в качестве хладоагента желательно вслед­ствие его большой доступности и абсолютной безвредности для организма человека.

Работа системы производства холода, где в качестве хладо­агента используется воздух (рис. 4.3), состоит в следующем. Воздух от производственных объектов хладопотребления 1 засасывается воздушным компрессором 5, затем подвергается сжатию, в резуль­тате чего его температура и давление повышаются. Из компрессора сжатый воздух поступает в охладитель 4, где он охлаждается про­точной водой, поступающей из системы производственного водо­снабжения, при р=const и приобретает температуре охлаж­дающей воды. Из охладителя хладоагент направляется в расшири­тель 3 (детандер), где его давление снижается (к примеру, до атмо­сферного). При расширении воздух совершает работу, в результате чего его температура снижается. После расширителя воздух на­правляется в систему распределения холода 2 и оттуда — к потре­бителям 1.

В sT-координатах компрессионный цикл представлен на рис. 4.4.

Холодильный коэффициент: Холодильный коэффициент в цикле Карно:

Сравнительные расчеты выявляют отрицательные стороны воздуха как хладоагента при использовании его в поршневых маши­нах. Основной его недостаток — низкая хладопроизводительность, что влечет за собой его большие расходы и, в конечном итоге, повы­шенные капитальные затраты при сооружении системы производ­ства и распределения холода. В настоящее время при использова­нии в качестве хладоагента воздуха (разделение воздуха в цикле Капицы) применяют не поршневые, а турбокомпрессоры, которые по свойственному им принципу работы при достаточной компакт­ности обладают высокой производительностью.

30. Парожидкостная компрессионная холодильная установка

Хладоагентом в такой установке служит легкокипящая жидкость, которая (при атмосферном давлении 105 Па) кипит при температуре Т≤0 °С.

При рассмотрении цикла воздушной холодильной машины было установлено, что перенос теплоты лучше всего выполнять по изо­терме. Однако, используя воздух в качестве носителя холода, осуществить это нельзя. Другое дело, если в качестве хладоагента применить легкокипящую жидкость, причем для сообщения и отвода теплоты воспользоваться процессами кипения и конденсации, протекающими по изотермам, если р=const. При выборе низкокипящего хладоагента используют жидкости, позволяющие полу­чать низкие температуры при сравнительно умеренном давлении.

Дополнительным преимуществом при использовании низкокипящих хладоагентов является возможность понижения темпера­туры не расширением с производством работы в детандере, а мятием. Так как мы имеем дело с влажным паром, его мятие будет сопровождаться значительным снижением температуры вследствие снижения давления. В воздушной холодильной машине дросселирование дало бы очень незначительный температурный эффект.

Работа парожидкостной компрессионной холодильной уста­новки происходит в сравнительно небольшом температурном интер­вале Тв...Тн (верхний температурный предел Тв ограничен критиче­ской температурой рабочего агента, а нижний Тн — температурой тройной точки).

Практически между хладоагентом (за дроссельным вентилем) и потребителем холода вводят промежуточный хладоноситель. Как уже говорилось выше, используются водные растворы солей СаСl2 и NaCl. В этом случае смесь пара и жидкости хладоагента поступает в трубы 2 испарителя 6 (см. рис. 4.6).