15. Регенеративный цикл
Охлаждение жидкого рабочего вещества перед дроссельным вентилем можно осуществить за счет холодного пара, идущего из испарителя, то есть применить регенерацию.
Холодный пар рабочего вещества, выходящий из испарителя в состоянии ά, направляется в регенеративный теплообменник, где он нагревается (процесс ά – 1) за счет теплого рабочего вещества, выходящего из конденсатора, которое при этом охлаждается (процесс 3 – 4).
В результате регенерации удельная холодопроизводительность увеличивается на величину Δq0 = i6 – i5, но одновременно увеличивается и работа компрессора на Δlk = площадь 1 – 2 – в – ά.
Эффективность этого метода зависит от отношения Δq0/Δlk, то есть от термодинамических свойств рабочего вещества.
Поэтому регенеративный цикл применяется для рабочих веществ с относительно большими потерями, связанными с дросселированием и относительно малыми потерями, связанными с перегревом рабочего вещества. Такими рабочими веществами является большинство хладонов.
Для веществ, имеющих большие относительные потери от перегрева, например аммиака, применяют схему с водоохлаждаемым теплообменником.
Большинство хладонов имеют хорошую растворимость с маслом, поэтому для хладоновых холодильных машин с поршневыми компрессорами перегревание пара перед всасыванием его в компрессор имеет особое значение. При этом происходит более полное отделение масла, вследствие чего энергетические и объемные коэффициенты компрессора улучшаются.
При отсутствии перегрева рабочего вещества перед всасыванием в компрессор попадают капли масла, содержащие растворенное в них рабочее вещество и капли жидкого рабочего вещества. В процессе обратного расширения в компрессоре происходит выделение рабочего вещества из капель масла и уменьшение полезного объема всасывания. Капли жидкого рабочего вещества, уходящие из испарителя, уменьшают холодопроизводительность машины и могут привести к гидравлическому удару, поэтому регенеративный теплообменник является еще и защитой поршневого компрессора холодильной машины от гидроудара.
Кроме того, попадание капель масла и жидкого рабочего вещества способствует значительной интенсификации теплообмена между паром и стенками цилиндра компрессора и приводит к дополнительным потерям.
Таким образом, применение регенерации с перегревом рабочего вещества перед его всасыванием для хладоновых холодильных машин с поршневыми компрессорами объясняется не только термодинамическими, но и эксплуатационными преимуществами.
16. Термодинамические характеристики рабочих веществ.
К термодинамическим характеристикам хладагентов относятся критические параметры Pkp; Tkp; Vkp, температура кипения при атмосферном давлении Tн, температура затвердевания Тз, постоянная Трушона (М rн / Тн, где М – молярная масса кг/моль, rн – удельная теплота парообразования при давлении 0,1 МПа), теплоемкости, энтропия S и энтальпия.
В области насыщенного пара термодинамические свойства определяются зависимостью давления от температуры P = f (t)
Термодинамические характеристики рабочих веществ влияют на температурыне режимы работы холодильных машин, эффективность термодинамических циклов, показатели и характеристики холодильных машин и компрессоров.
Теплофизические свойства рабочих веществ влияют на интенсивность тепломассопереноса в аппаратах холодильных машин, на сопротивление при движении газообразных и жидких хладагентов системе.
Они определяют значения необратимых потерь в процессах тепломассопереноса и транспортировки рабочих веществ и в конечном итоге определяют энергетическую эффективность и конструктивные особенности холодильной машины.
Для тепломассообмена в аппаратах с высокой интенсивностью желательно иметь хладагенты с высокими значениями теплопроводности, плотности, теплоты парообразования и малыми значениями вязкости.
На сопротивление при циркуляции хладагента в системе влияют вязкоть и плотность.
Массовый расход хладагента зависит от теплоты парообразования и уменьшаемая с ее ростом.
Для уменьшения расхода энергии на перекачивание хладагента желательно иметь возможно большие значения теплоты парообразования и наименьшие значения вязкости.
Теплоотдача при кипении и конденсации возрастает (при остальных равных условиях) по мере уменьшения с ростом Ркр при кипении и с понижением Ркр при конденсации.