3.5 Выбор хладоносителей

В холодильных установках крупных холодильников промышленности и торговли в качестве хладо носителей используют в основном рассолы : водные растворы хлористого натрия NaCl и хлористого кальция СаСl2. Последний предпочтительнее из-за более низкой температуры замерзания и меньшей коррозионной активности. Однако он дороже, чем NaCl. Для снижения коррозионной активности в рассолы добавляют специальные ингибиторы, например, кальтозин. Для специальных целей, где требуется хладоноситель с особо низкой температурой, используют этиленгликоль, трихлорэтилен или дихлорметан (R30). Однако их стоимость значительно выше стоимости рассолов.

5.Схемы и циклы паровых компрессорных холодильных машин

5.1.Классификация паровых компрессионных холодильных машин.

Паровые компрессионные холодильные машины.

Паровыми называются холодильные машины, в которых хладагент меняет свое агрегатное состояние, циркулируя по системе. В зависимости от элемента машины холодильный агент может быть в виде насыщенной жидкости, влажного пара, перегретого пара, охлажденной жидкости и т.д. Компрессионными являются холодильные машины, у которых для получения низких температур расходуется механическая энергия. В паровых компрессионных холодильных машинах хладагент совершает обратный термодинамический цикл. Отвод теплоты от охлаждаемых объектов осуществляется за счет кипения холодильного агента в испарителе. На предприятиях торговли и общественного питания такие холодильные машины нашли наибольшее применение по сравнению с другими типами машин. В зависимости от температур и давлений кипения и конденсации паровые компрессионные холодильные машины бывают одноступенчатыми, двухступенчатыми, многоступенчатыми и каскадными.

5.2.Одноступенчатые холодильные машины.

Схемы и циклы одноступенчатых паровых

компрессионных холодильных машин.

Схема и цикл с расширением и сжатием в области влажного пара.

А Б В

Рисунок 5.1.Схема и цикл одноступенчатой холодильной машины с сжатием и расширением в области влажного пара.

Цикл с расширением рабочего вещества осуществляется в холодильной машине, состоящей из компрессора, конденсатора, детандера и испарителя (см.рисунок 5.1.). Влажный пар холодильного агента состояния т.1 выходит из испарителя и поступает на всасывание в компрессор. В компрессоре влажный пар адиабатически сжимается при постоянной энтропии в процессе 1 – 2 от давления кипения Р_о до давления конденсации Р_к. Причем точка 2, характеризующая состояние хладагента в конце сжатия, лежит на правой пограничной кривой. Для осуществления процесса сжатия затрачивается работа сжатия l_сж. После компрессора сжатый насыщенный пар направляется в конденсатор, где конденсируется при постоянной температуре Т_к и постоянном давлении Р_к в процессе 2 – 3 за счет теплообмена с внешней охлаждающей средой (водой или воздухом). При этом от холодильного агента отводится теплота конденсации q_к. В процессе конденсации образуется насыщенная жидкость, которая затем поступает в детандер. В детандере хладагент адиабатически расширяется в процессе 3 - 4 от давления конденсации Р_к до давления кипения Р_о при постоянной энтропии с совершением полезной работы расширения l_р. После детандера холодильный агент направляется в испаритель, где жидкость кипит (испаряется) при постоянной температуре Т_о и постоянном давлении Р_о в процессе 4 - 1, отнимая теплоту q_о от охлаждаемой среды. Образовавшийся при кипении влажный пар всасывается компрессором и цикл повторяется вновь.

Схема и цикл с перегревом пара и переохлаждением жидкого

холодильного агента перед дросселированием.

Для увеличения холодопроизводительности действительных холодильных машин поддерживается режим, при котором в испарителе выкипает весь жидкий холодильный агент. Для гарантированного исключения попадания жидкости в компрессор всегда пар хладагента перед всасыванием перегревается. В холодильных установках предприятий массового питания для сжатия пара как правило применяются поршневые компрессоры. Попадание даже небольшого количества жидкости в полость цилиндров может вызвать гидравлический удар и аварию всей холодильной машины, так как жидкость практически не сжимаема. Поэтому «сухой ход» – это обязательное условие работы компрессора холодильной машины. Кроме того с целью снижения необратимых потерь при дросселировании в реальных холодильных машинах жидкий хладагент перед дроссельным устройством охлаждается. Это повышает удельную холодопроизводительность цикла и холодильной установки в целом. Перегрев пара перед всасыванием в компрессор осуществляется или во всасывающем трубопроводе, или в самом испарителе, или в специальном аппарате – регенеративном теплообменнике. Охлажение жидкого холодильного агента паред дросселированием может происходить или в специальном переохладителе, или в самом конденсаторе, или также в регенеративном теплообменнике. В малых хладоновых холодильных машиных торговли и общественного питания как правило используется регенеративный теплообменник. Схема и цикл холодильной машины с регенеративным теплообменником показаны на рисунке 5.4.

Рисунок 5.4 – Схема и цикл холодильной машины с регенеративным теплообменником.

После испарителя насыщенный пар холодильного агента состояния т.1′ направляется в регенеративный теплообменник, где перегревается в процессе 1′ - 1″ за счет теплообмена с теплым жидким холодильным агентом, идущим из конденсатора. Перегретый пар всасывается компрессором, в котором адиабатически сжимается в процессе 1″ - 2″ от давления кипения Р_о до давления конденсации Р_к. При этом его температура повышается. Сжатый горячий пар подается в конденсатор. где сначала охлаждается до температуры насыщения, а затем конденсируется в общем процессе 2″ - 3′. Образовавшаяся в процессе конденсации жидкость поступает в ренегеративный теплообменник, в котором охлаждается в процессе 3′ - 3″ за счет теплообмена с холодным паром, выходящим из испарителя. Охлажденный жидкий хладагент дросселируется в процессе 3″ - 4″ от давления конденсации Р_к до давления кипения Р_о. После дросселирования холодильный агент поступает в испаритель, где жидкость кипит в процессе 4″ - 1′, отводя теплоту от охлаждаемой среды. Пар, образовавшийся при кипении, перегревается в регенеративном теплообменнике, всасывается компрессором и цикл повторяется вновь.