IV. ВиВчення будови і робочого процесу парової компресійної холодильної установки.
4.1. Мета роботи
1. Ознайомитись з будовою і принципом дії парової компресійної установки.
2 Розрахувати і побудувати теоретичний цикл парової компресійної установки по заданим параметрам.
4.2. Підготовка до роботи
В сільськогосподарському виробництві для зберігання, а також переробки продукції, особливо продукції тваринництва, широко застосовується її охолодження. Охолодження може відбуватись з допомогою льоду, природного або штучного, суміші льоду і солі (льодосоляне охолодження). Зручним і економічним є машинне охолодження - з допомогою холодильних машин. Найбільш поширені парові компресійні машини. Холодильні машини призначені для охолодження тіл до температури нижче температури навколишнього середовища. В принципу роботи холодильних машин лежить II закон термодинаміки. Холодильна машина — це теплова машина і для її роботи треба мати два джерела теплоти — вище і нижче з різними температурами, а робоче тіло повинно здійснювати термодинамічний цикл. Для холодильних машин це зворотний цикл (рис. 7).
Для холодильної машини нижчим джерелом теплоти є тіло, яке треба охолодити (наприклад, в побутових холодильниках це продукти, які з ньому знаходяться). Верхнім джерелом теплоти є навколишнє середовище - повітря того приміщення, де знаходиться холодильник.
Здійснюється зворотний цикл так. Теплота q2 відбирається від продукту охолодження (НДТ) і передається робочому тілу, яке розширюється (процес 1a2). Для того, щоб відбувся самодовільний процес теплообміну між НДТ і робочим тілом, треба щоб температура робочого тіла в процесі його розширення була нижче температури НДТ (продукту охолодження). Тоді теплота сама собою піде від тіла більш теплого (НДТ) до тіла менш теплого (робочого тіла). В парових компресійних машинах робоче тіло (воно називається холодильним агентом) при здійсненні циклу змінює свій агрегатний стан: з рідини перетворюється в пару, а потім пара конденсується в рідину.
Рис. 7. Зворотний цикл
На початку процесу розширення 1a2 холодильний агент - рідина, а в кінці процесу - пара. Тобто, в процесі 1a2 холодильний агент приймає теплоту від продукту охолодження, кипить (як правило, при t < 0, °С) і перетворюється в пару.
Відібрану від продукту охолодження теплоту q2 треба передати навколишньому середовищу. Для цього холодильний агент стискується в процесі 2б1. В результаті його температура підвищується до температури, більшої за температуру навколишнього середовища. Тоді теплота сама собою піде від більш теплого тіла (стисненого гарячого холодильного агента) до менш теплого (повітря приміщення, де знаходиться холодильна машина).
На початку процесу 2б1 холодильний агент знаходиться в пароподібному стані при
t < 0, °С, при здійсненні процесу пара перегрівається, а потім конденсується при температурі, більшій температури навколишнього середовища. При конденсації холодильний агент віддає теплоту q1. При чому q1 = q2 + lц Де lц - робота, витрачена на стиснення холодильного агента.
Таким чином, в процесі здійснення циклу холодильної машини два рази теплота сама собою переходить від більш теплого до більш холодного тіла: в процесі 1а2 від продукту охолодження до робочого тіла і в процесі 2б1 від робочого тіла до навколишнього середовища. В результаті теплота переходить від холодного тіла (продукту охолодження) до теплого (навколишнього середовища), але вже не сама собою, а з допомогою витрати енергії зовні - роботи lц, затраченої на стиснення робочого тіла. Робота lц, є компенсацією за передачу теплоти від холодного тіла до теплого.
Ефективність циклу холодильної машини оцінюється холодильним коефіцієнтом, який визначає, скільки теплоти відібрано від холодного тіла на одиницю витраченої роботи:
