Описание процессов в охлаждаемой холодильной установке

В данной лабораторной работе необходимо будет изучить процесс непосредственного охлаждения аппарата от начальной температуры (наружного воздуха) до рабочей температуры и определить коэффициент теплопередачи системы охлаждения.

При работе холодильной машины скорость изменения температуры помещения (аппарата) t_пм определяется разностью между теплопритоком Q_п и теплоотводом Q_о

(2.1)

где С – коэффициент тепловой емкости, представляющий количество теплоты, которую необходимо подвести к объекту или отвести от него, для того чтобы изменить температуру помещения (аппарата) на один кельвин.

Здесь теплоприток

(2.2)

где k₁ – коэффициент теплопередачи ограждения, F₁ - площадь ограждения, t_н – температура наружного воздуха (окружающей среды), t_пм – температура воздуха в помещении.

При включении системы охлаждения возникает теплоотвод

(2.3)

где k₂ - коэффициент теплопередачи системы охлаждения, F₂ – площадь испарителя системы охлаждения, t_o – температура хладоагента в испарителе (принять равной температуре кипения фреона R – 134a при нормальном давлении).

Для температуры аппарата t_пм получаем уравнение

(2.4)

Приходим к уравнению

(2.5)

где

(2.6)

(2.7)

Решение уравнения имеет вид

(2.8)

где - постоянная интегрирования, переменная , постоянная времени .

Отсюда вытекает, что

(2.9)

(2.10)

(2.11)

где равновесная температура охлаждаемого помещения

(2.12)

(2.13)

Таким образом видим, что в охлаждаемом помещении (аппарате) с течением времени разница между текущей и равновесной температурой убывает по экспоненциальному закону. При достижении равновесия (t_пм = t_{пм.равн.}) теплоприток равен теплоотводу, а скорость изменения температуры равна нулю. Экспериментальное определение равновесной температуры t_пм.рав. позволяет оценить коэффициент теплопередачи системы охлаждения

(2.14)

(2.15)

(2.16)

(2.17)

Лабораторное задание

Часть I. Определение равновесной температуры и коэффициента теплопередачи охлаждающих приборов

а) Ознакомиться с правилами электробезопасности.

б) Ознакомиться с холодильным оборудованием, используемым в данной работе, изучить схему холодильника.

в) Произвести определение начальных значений температуры окружающей среды t_н = t_пм.

г) Поместить термометры в холодильные установки и включить питание.

д) Произвести определение зависимости температуры в помещении от времени охлаждения холодильной установки t_пм().

е) Доложить преподавателю о проведенной работе. Получить разрешение на дальнейшее выполнение работы.

ж) Построить график t_пм (), определить экспоненциальный участок.

з) Оценить равновесную температуру t_{пм.равн}.

и) Определить температуру кипения фреона R -134a по диаграмме.

к) Измерить площадь испарителей системы охлаждения F₂.

л) Оценить величину k₂, используя результаты работы №1.

м) Зная значения равновесной температуры и коэффициентов теплопередачи, рассчитать теоретическую зависимость температуры в помещении от времени в процессе непосредственного охлаждения. Изобразить зависимость графически. Сравнить с эмпирической кривой.