76

Тема 5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ХОЛОДИЛЬНЫХ УСТАНОВОК

Холодильные установки предназначены для получения «холода», т.е. для охлаждения тел до температуры ниже температуры окружающей среды. Холодильные установки бывают:

−компрессионные (парожидкостные, газожидкостные, газовые), Уиспользующие механическую (электрическую) энергию для повышенияТдавления рабочего тела (хладагента);

−абсорбционные, использующие тепловую энергию; Н

−струйные, использующие кинетическую энергиюБструи пара или газа.Принципиальная схема аммиачной компрессионнойй холодильной установ-

ки изображена на рисунок 5.1. Из			дкости
				теля IV пары хладагента (например,
		спар			) направляются в компрессор I,
пары аммиака NH3 – легко кипящей ж
альном случае считаем, ч опроцесссжатия в компрессоре 1-2', реальный про-
где за счет затраты энергии (механической) от двигателя V, потребляющего
		потерь
электрическую энергию, ни сжимаются от давления р0 до давления рк. В иде-
	и
из			в компрессоре 1-2. Сжатые до давления рк
цесс с учетом внутренн х
о
пары аммиака при температуре перегрева t2 направляются в конденсатор II, ох-
лаждаемый в д й		системы оборотного водоснабжения. При этом считаем,

что процесс хлаждения и конденсации паров происходит при постоянном давлеении ( роцесс 2-3). Жидкий хладагент с давлением в точке 3 направляется в Рдросс льный вентиль III, где давление падает от давления в конденсаторе до давл ния в испарителе. Процесс дросселирования (3-4) – изоэнтальпийный, т.е. i3 =i4 . В точке 4 получается смесь жидкого хладагента и его паров. Эта смесь

направляется в испаритель, где жидкий хладагент испаряется при постоянном давлении р0, а значит и температуре t 0, отбирая теплоту из окружающей среды (процесс 4-1). Непосредственное охлаждение хладагентом (аммиаком), особен-

77

охлаждающая

Т

Рк

вода

II

3

2

I

t2

2'

2

III

IV

V

tк

3

Ро

1

УS

4

VI

t0

4

1

Т

VII

i=const

Рисунок 5.1 - Принципиальная схема и цикл в T,s –диаграмме

Б

простейшей компрессионной холодильной установки

но пищевых продуктов, медикаментов, используется редкоН. Чаще в испарителе

й

охлаждается за счет испарения аммиака так называемый рассол (раствор NaCl

и

или CaCl2), которые затем насосом VI направляются в рассольные батареи, на-

р

ходящиеся в охлаждаемом помещен

VII.

Расчет холодильной

установки

т ебует определения удельных энтальпий

т

хладагента в характерных чках цикла, для этого используются фазовые диа-

и

граммы хладагента. На рисунке 5.1 изображен цикл 1-2-3-4-1 компрессионной

холодильной установки на T,s- диаграмме хладагента (ХА):

з

го

или температуре t0;

− точка 1 – сухой насыщенный пар ХА при давлении р0

п

− (1-2’) и (1-2) – процессы теоретического (адиабатного обратимого) и дейст-

вительн

р цессов сжатия ХА в компрессоре;

−

(2-3) – роцесс в конденсаторе при рк = const;

Р

−

точка 3 – конденсат (насыщенная жидкость) при давлении рк;

−

(3-4) – процесс дросселирования (i3 =i4 );

− (4-1) – процесс кипения ХА в испарителе при ро = const.

78

В процессах (1-2) - затрачивается работа на сжатие ХА, (2-3) - отводится теплота от ХА к охлаждающей воде, (4-1) – подводится теплота к ХА из окружающей среды, например, от рассола.

Расчет цикла компрессионной холодильной установки (КХУ) ведется на

1 кг ХА.										У
	Удельная работа, затраченная в компрессоре на сжатие 1 кг ХА, кДж/кг,
								Н			(5.1)
			l = i		− i				Т
				2		1
	Удельная холодопроизводительность КХУ, кДж/кг,
			qo	= i1 − i4			Б				(5.2)
						й
	Удельная тепловая нагрузка конденсатора, кДж/кг,
			qк	и							(5.3)
				= i2 − i3
			р
	Уравнение энергетического баланса ассмотренной КХУ
		о		+ l = qк							(5.4)
		т	qo
									холодильный ко-
	Для оценки эффек ивнос и работы КХУ используется
эффициент		з
		и	ε =		qo						(5.5)
	п				l
е
	5.2 Методыповышения эффективности компрессионной холодильной
установки
Р

Основными методами повышения эффективности КХУ являются: переохлаждение конденсата ХА; сухой ход компрессора; многоступенчатое сжатие. Перечисленные выше методы повышения эффективности КХУ рассмотрены в

[7].