Построение цикла холодильной машины

Принципиальная схема аммиачной холодильной установки.

 

вода

К_д 2

 

2

3’ (3)

 

РВ КМ

 

4 4 1” 1

U

 

 

Рис.1. Хладоагент

 

Особенности при формировании функциональной схемы холодильной установки.

 

Одним из требований, которым должна отвечать схема холодильной установки, является эффективное удаление из системы вредных примесей: воздуха, грязи, масла, влаги. Первые два вида примесей не дают значительных особенностей функциональной схемы, вторые два вида принципиально влияют на формирование схемы холодильной установки и зависят, в основном, от вида хладагента.

 

Отделение масла в аммиачных холодильных установках.

 

Масло от аммиака отделяется перед конденсатором. Наиболее эффективный способ отделения масла в холодильных установках с поршневым компрессором является пропуск его через слой жидкого аммиака в барботажном маслоотделителе. Удаление

 

 

нерастворенного в аммиаке масла возможно из всех аппаратов и сосудов, в которых оно осаждается за счет большей, чем у жидкого аммиака плотности. Масло, скопившееся в нижней части аппарата, периодически перепускается в маслосборник.

 

2. Расчет холодильного цикла и выбор компрессионного оборудования.

Выбор оптимальных параметров режима работы холодильной установки.

 

Основными показателями работы холодильной установки являются: холодопроизводительность, расход электроэнергии, удельный расход электроэнергии, расход воды. Эти величины зависят от температурного режима работы холодильной установки.

 

Расчет рабочего процесса холодильной установки.

 

Для построения процесса в диаграмме lgP-h обычно определяют конкретные параметры: температуру кипения хладагента, температура конденсации, температура всасывания, температура переохлаждения.

1. Температура кипения хладагента в испарителе при закрытой рассольной схеме охлаждения:

t₀=t_p^cp-Δt

Разность температур принимаем равной 5˚С

Охлаждение рассола в испарителе: Δt_P=t_P’—t_P”=2˚С → t_P’=t_P”—Δt_P=-8+2=-6˚С

t₀= -7 -5 = -12˚С

2. Температура конденсации паров хладагента зависит от температуры и количества воды, подаваемой в конденсатор.

Примем разность температур между выходящей и входящей водой конденсатора:

Δt_B=t_B’’—t_B’=4˚С

Температура конденсации: t_K=t_B^cp +Δt,

где Δt=4˚С

, где =0,4

для г. Иваново: =t^С_РАСЧ=30˚С φ^С _РАСЧ=56%

˚С

t_B’’=36+4=40˚С

t_K=(36+40)/2+4=42˚С

3. Температура переохлаждения перед регулирующим вентилем:

t_П=t_К ^–Δt_П,

где Δt_П=4˚С

t_П=42 - 4=38˚С

4. Температура всасывания:

t_ВС=t₀ +Δt_ВС,

где Δt_ВС =7˚С

t_ВС= -12+7= -5˚С

 

Построение цикла холодильной машины

Прежде всего определяем по диаграмме значения и по температурам, соответствующим кипению и конденсации:

- для =>

- для =>

Проводим на диаграмме две горизонтальные прямые – изобары (рис. 2).

Пересечение изобары кипения с кривой насыщенного пара (точка 1) показывает состояние хладагента на выходе из испарителя. Перегрев пара во всасывающем трубопроводе или регенеративном теплообменнике перед компрессором происходит при до (без учета потерь давления на трения и местные сопротивления). Поэтому точка 1 лежит на пересечении изобары и изотермы в области перегретого пара.

Рис. 2. Цикл холодильной машины.

 

При сжатии в компрессоре давление пара повышается до , а сам процесс сжатия считается адиабатическим, поэтому точка 2 конца сжатия лежит на пересечении адиабаты, проведенной из точки 1, и изобары . Температуру этой точки называют температурой нагнетания компрессора. Из компрессора перегретый пар поступает в конденсатор, где сначала охлаждается до состояния насыщения (точка ), а затем конденсируется при постоянной температуре до жидкого состояния (точка ).

 

По построенному циклу определяем параметры хладагента:

Таблица 1.

№ точки	Давление Р,МПа	Температура, ˚С	Энтальпия, кДж/кг	Удельный объем, м3/кг	Состояние
1’	0,28	-12		0,450	СНП
	0,28	-5		0,485	ПП
	1,65			0,110	ПП
2’	1,65			0,078	СНП
3’	1,65			--	жидкость
	1,65			--	переохл. жидк.
	0,28	-12		0,075	ВНП
4’	0,28	-12	612,5	0,08	ВНП

Характеристики цикла.

2.4.1. Характерные процессы цикла.

Действительный цикл холодильной установки состоит из отдельных, следующих друг 1'-1-перегрев пара на всасывании в компрессор при Р₀=const;

1-2 –адиабатическое сжатие в компрессоре от Р₀ до Р_К при S=соnst;

2-2"-снятие перегрева пара в конденсаторе при Р_К=соnst;

2"-3'-конденсация пара в конденсаторе при Р_К=соnst;

3'-3 –переохлаждение жидкости при Р_К=соnst;

3-4 –дросселирование в терморегулируемом вентиле от Р_К до Р₀ при h=соnst;

4-1"-кипение жидкости в испарителе при Р₀=соnst и t₀= соnst.

 

2.4.2. Характерные показатели.

По параметрам узловых точек, определяются следующие показатели:

1. Удельная холодопроизводительность хладагента,

q₀=h_1’ – h₄=1675-590=1085 кДж/кг

2. Удельная работа сжатия в компрессоре

l=h₂–h₁=1930-1725=205 кДж/кг

3. Удельная тепловая нагрузка на конденсатор

q_К=h₂–h_3'=1930-608=1322 кДж/кг

 

4. Холодильный коэффициент цикла

Холодильный коэффициент цикла –это КПД цикла, который выражается в виде отношения поглощенной от охлаждаемого объекта теплоты к энергии, израсходованной при этом компрессором.

 

 

5. Масса циркулирующего хладагента, кг/с

G₀=Q₀/q₀=155/1085=0,142 кг/с

где Q₀ –холодопроизводительность холодильной установки, кВт.

6. Действительный объем пара, засасываемый компрессором

V₀=G₀·υ₁=0,142∙0,485=0,0689 м³/с

где υ₁ –удельный объем всасываемого пара, м³/кг

 

7. Объемная холодопроизводительность

q_υ=q₀/υ₁=1085/0,485=2237,11 кДж/м³

 

Описание компрессоров.

 

Холодильные компрессоры серии П являются непрямоточными, одноступенчатыми, многоцилиндровыми машинами, работающими, в основном, при синхронной частоте вращения вала 1500 об/мин (24 с^-1).

 

 

2.5.1. Производительность холодильной установки, выбор типа и количества компрессоров.

Холодопроизводительность холодильной установки характеризуется количеством теплоты, отводимой от охлаждаемого объекта. Эта теплота расходуется на превращение в пар определенного количества хладагента в испарителе.

Холодопроизводительность компрессора –объем пара, отсасываемого из испарительной системы группой компрессоров. Различают теоретическую или стандартную холодопроизводительность компрессора.

1. Действительная холодопроизводительность компрессора может быть рассчитана по формуле:

Q₀=Q_ОТ·λ=V_h·q_υ·λ

В технической документации на холодильные компрессоры указывается стандартная холодопроизводительность. Это действительная холодопроизводительность компрессора при стандартных условиях его работы. В качестве стандартного режима принимаются следующие температуры:

Вид компрессоров	t0	tВС	tК	tП
Аммиачные	-15	-10

 

2. Стандартная холодопроизводительность:

Q_0ст=Q₀

По полученной величине Q_{0 СТ} выбираем компрессор П-165

Марка	Диаметр цилиндра, мм	Ход поршня, мм	Теоретическая объемная подача, м3/с	Частота вращения с-1	Холодо- производи- тельность	Мощность, кВт
П-165	115,0	82,0	0,125		207,0	59,0

 

 

Холодильный компрессор типа П

 

3. Количество компрессоров холодильной установки:

Принимаем n=1шт и n_РЕЗ=1шт.

Число компрессоров с учетом резерва: n_ОБЩ = n + n_РЕЗ =1+1=2

4. Массовый расход холодильного агента на один компрессор: