Цикл пкхм у діаграмі Lg р–і

Теоретичний цикл парової компресійної холодильної машини у діаграмі Lg Р–і показано на рисунку 4.2. Компресор стискує адіабатичне (процес 1-2) сухий чи трохи перегрітий пар до тиску Р_к відповідного температурі конденсації t_к холодоагенту, та нагнітає його у конденсатор. У конденсаторі холодоагент, віддаючи тепло зовнішньому повітрю, з початку охолоджується до стану сухого насиченого пару (процес 2–2), потім конденсується (процес 2–3) та переохолоджується (процес 3–3). Рідкий холодоагент потім поступає до ТРВ, де він дроселюється (процес 3– 4) з пониженням тиску з Р_к до Р₀ та у вигляді вологого пару поступає в випаровувач. Тут холодоагент повністю переходить в пароподібний стан (процес 4–1), отримавши необхідне тепло від охолодженої середи (повітря). З випаровувача пари холодоагенту засмоктуються у компресор.

Рисунок 4.2 - Теоретичний цикл парової компресійної холодильної машини у діаграмі LgР–і

Для побудови циклу холодильної машини необхідно знати температуру вузлових точок 1; 2; 3; 4 та величини тисків випаровування та конденсації робочого тепла.

Тиск конденсації визначається по манометру, а випарювання – по мановакууметру (рисунок 1).

Вимірювання температур холодоагенту в місцях, відповідних вузловим точкам циклу, виконується за допомогою манометричних термометрів.

Визначення характеристик холодильної машини

Показники роботи холодильної машини визначають по значенню параметрів холодоагенту, відповідних вузловим точкам циклу.

Теоретична холодопродуктивність 1 кг холодоагенту, що циркулює в машині, визначиться, як:

q₀=i₁ - i₄ кДж/кг (1)

Літерою ”і” позначена ентальпія холодоагенту в точці циклу, відповідних індексам цієї букви. Відповідні значення ентальпій у крапках 1 та 4 необхідно знайти на діаграмі LgР–і

i₁ = кДж/кг i₄= кДж/кг

q₀= кДж/кг

Теоретична холодопродуктивність 1м³ пари холодоагенту, яка всмоктана компресором

q_v=q₀ / v₁ кДж/м³ (2)

де v₁ - питомий об’єм всмоктаного пару (м³/кг), котрий знаходять по діаграмі (ізохору, котра проходить через точку 1) чи з таблиць для насиченого пару.

v₁= м³/кг q_v= кДж/м³

Кількість тепла, що відводить машина від середовища, що охолоджуэться за 1 годину (холодопродуктивність установки)

Q₀=V_д·q_v кДж /годину (3)

Q₀=

Дійсний об’єм V_д можна виразити через об’єм, описуваний поршнем V_h

V_д=V_h· (4)

де  – коефіцієнт подачі компресора.

Теоретичний об’єм, описуваємий поршнем, визначається по розмірам циліндру

м³/годину (5)

де D – діаметр циліндра, м;

S – хід поршня, м;

n – число обертів валу компресору в хвилину, об/годину;

Z – число циліндрів.

Данні для підстановки в останню формулу беруться з паспорту установки чи шляхом замірів чи з варіанту завдання.

Коефіцієнт подачі  характеризує зменшення продуктивності компресору в реальному процесі по зрівнянню з теоретичною продуктивністю. Коефіцієнт подачі залежить від величини шкідливого простору, опору при всмоктуванні та нагнітанні, теплообміну між холодоагентом та стінками циліндра компресору, нещільностей у клапанах та поршневих кільцях. Точне значення цього коефіцієнта визначають на основі даних випробувань при різноманітних режимах роботи компресора.

Коефіцієнт подачі можна оцінити за формулою

=_с_п_щ (6)

де _с – об’ємний коефіцієнт, який враховує вплив шкідливого простору на об’ємну продуктивність компресору.

_п – коефіцієнт підігріву, який враховує зниження об’ємної продуктивності через теплообмін між робочим агентом та стінками циліндру, а також з-за опір всмоктаного клапана компресора.

_щ – коефіцієнт щільності, який враховує зниження продуктивності з-за протікання робочого агенту із простору з більш високим тиском в простір з меншим тиском.

Об’ємний коефіцієнт компресора обчислюють за формулою

(7)

де С – коефіцієнт шкідливого простору (С=0,03 0,05);

m – показник політропи розширення середи, замкненої у шкідливому просторі компресора (m=0,9 1,1).

Р_к = Мпа Р₀= Мпа

Коефіцієнт підігріву у першому приближені визначають за формулою

_п=T₀ /T_к (8)

де T₀ та T_к – відповідно абсолютні температури кипіння та конденсації.

T₀ = ºК та T_к= ºК

_п=

Коефіцієнт щільності можна приймати рівним 0,95 0,98.

Тоді коефіцієнт подачі дорівнюватиме

l=

Ккількість холодоагенту, який циркулює в системі за одну годину

G=Q₀/q₀ кг/годину (9)

G=

Об’єм пари холодоагенту, що всмоктується компресором за годину

V=G·v₁ м³/годину (10)

V=

Теоретична робота компресора, яка витрачається на здійснення холодильного циклу

AL=G· (i₂ – i₁) кДж/годину (11)

AL=

Теоретична потужність, витрачена у компресорі

N_T=AL/3600 кВт (12)

N_T=

Індікаторна потужність компресора, тобто потужність, витрачену у циліндрі компресора

N_i=N_T/_i кВт (13)

N_i=

де _i – індикаторний ККД компресора

Індикаторний ККД можна приблизно визначити за формулою

_i=_n+0,0025t₀ (14)

де _n – коефіцієнт перегріву;

t₀ – температура випаровування у ⁰C, t₀= ⁰C.

_i=

У останню формулу величину t₀ необхідно підставляти з відповідним знаком.

Повна чи ефективна потужність компресора, тобто потужність на валу компресора

N_e=N_i / _м кВт (15)

де _м – механічний ККД, який знаходиться у межах 0,85 0,95.

N_e=

Потужність електродвигуна

кВт (16)

де _n – ККД – передачі (0,96 0,99);

_вл – ККД електродвигуна / в залежності від типу коливань у межах 0,8 0,9 (в залежності від типу коливається у межах 0,8 0,9).

Ефективність роботи холодильної машини прийнято оцінювати холодильним коефіцієнтом, під котрим розуміють відношення кількість тепла, віднятого від охолодженої середи, до витраченої на це роботи, вираженої у теплових одиницях

=Q₀ / AL (17)

=

Для порівняння холодильних машин необхідно їх холодопродуктивність визначати при однакових умовах роботи. В якості порівняльних умов прийняті так звані ”стандартні” умови. ”Стандартні” умови характеризуються наступними температурами: кипіння t₀= –15^oC, конденсації t_к=30^oC, переохолодження t_п=25^oC, всмоктування t_вс=15 ^oC, (пар перегрітий на 30ºC).

Перерахунок холодопродуктивності дійсного циклу до умов ” стандартного ” виконують за формулою:

кДж/годину (18)

де _СТ – коефіцієнт подачі компресора при умовах ”стандартного” циклу,

– удільна об’ємна холодопродуктивність холодоагенту при умовах ”стандартного” циклу.

Величини _СТ та визначають по формулам (2), (6–8) для параметрів холодоагенту, відповідних ”стандартному” циклу.

Висновки:

1. Компресор –

2. Конденсатор –

3. Повітроохолоджувач –

4. Ресивер –

5. Терморегулюючий вентиль –

6. Фільтр-осушувач –