Кузнецов-18.51

вентиле жидкий хладоагент дросселируется до давления испарения ð 0											при посто-
янной энтальпии			( h3 = h4 ), после чего поступает в испаритель, где испаряется
(4 – 1') и несколько перегревается (1' – 1).
		Др.		Конд.
								Комп.
				Исп.
			Рис. 5. Схема холодильной установки
				2	ln p
		3'	tк, рк 2 '				3	3'	tк, рк		2 ' 2
		3	l				0				1
						=					=
=	0		t0, р0		x						x
		4		1
								t0	, р0
x							4				1
			1'	x						1'
									q		l
			q0	=						0
				1
				s							h
			а					б
		Рис. 6. Теоретический цикл холодильной установки:
			а − Ts-диаграмма; б− lnp h-диаграмма
Количество тепла, подведенного к 1 кг холодильного агента в испарителе
может быть выражено через энтальпии точек 1 и 4:

20

отведенного в охладителе, кДж/кг, −

q0 = h1 − h4 ;

(22)

отведенного в конденсаторе, кДж/кг, −

qê= h 3− h 4;

(23)

затраченная в цикле работа, кДж/кг, −

l = h2 − h1 .

(24)

Теоретический холодильный коэффициент рассчитывается по формуле:

ε =	q0	=	h1 − h4	(25)
	l h2 − h1

Холодильный агрегат (рис. 7) собран на базе компрессора 1 типа 2ФВ-4/4,5 (заводской шифр − КБУ1-00) холодопроизводительностью 2930 кДж/ч при частоте вращения вала n равной 450 ì èí −1 .

На компрессоре установлены два двухходовых игольчатых вентиля, шпиндели которых перемещаются вдоль корпуса и уплотнены сальниками из резиновых колец. Вентили имеют тройники для присоединения трубок от регулятора давления 5 типа РД-1 и манометров 6, 7. При вращении шпинделя до отказа по ходу часовой стрелки проход фреона в линию закрывается, при этом открывается проход к тройнику. В среднем положении шпинделя фреон поступает в линию и затем − к тройнику. При вращении шпинделя до отказа против хода часовой стрелки проход к тройнику закрывается, при этом открывается проход в линию.

Компрессор соединен клиноременной передачей с асинхронным трехфазным электродвигателем 2 типа А-41-4 мощностью 1,7 кВт.

Конденсатор 3 типа КТР-4м с водяным охлаждением предназначен для охлаждения, конденсации и переохлаждения фреона и одновременно является основанием для крепления компрессора и электродвигателя.

Испаритель 4 изготовлен в виде змеевика из медной трубки диаметром 12 мм, помещенного в цилиндрический кожух, служащий емкостью для охлаждае-

21

мой проточной воды, которая подается снизу, а сливается в канализацию в верхней части кожуха.

Для интенсификации теплообмена и предотвращения обмерзания змеевика внутри испарителя устанавливается съемная мешалка 22, имеющая электрический привод.

					Водопровод
18			6	7		20
13						15
		10
	14			1
11	22					12
					2
19		5	РД-1		16	21
	4
					3
	S		8
		ТРВ			17
					В канализацию

Рис. 7. Схема лабораторной холодильной установки

Дросселирование холодильного агента осуществляется в терморегулирующем вентиле (ТВР) типа ТРВ-2М с внутренним уравниванием (рис. 8), его термосистема состоит из термобаллона 16, капиллярной трубки 12 и полости над мембраной 10. При увеличивании температуры перегрева паров фреона, выходящих из испарителя, повышаются температура термобаллона, прикрепленного к всасывающему трубопроводу после испарителя, и давление фреона в термосистеме ТРВ-2М.

Мембрана 10 прогибается вниз, нажимает на толкатели 13, которые воздействуют на иглодержатель 14, сжимают пружину 5 и опускают иглу 6, увеличивая проходное сечение между иглой и седлом 7. Фреон поступает в TPB через фильтр 9, размещенный во входном штуцере, дросселируется в клапане,

22

заполняет корпус 15 и пространство под мембраной и через выходной штуцер попадает в испаритель.

Опускание иглы и увеличение открытия клапана будут происходить до тех пор, пока давление фреона, заполняющего термосистему и действующего на мембрану сверху, не будет равно сумме давления фреона, имеющегося в корпусе, и усилия пружины.

8 9 10

			11 12
	7	13
		14
	6
		15	16	70
	5
	4
	3
	2
	1	100		15

Рис. 8. Терморегулирующий вентиль

При остановке компрессора движение паров фреона в испаритель прекратится, температура на выходе из испарителя уравняется с температурой кипения, т.е. перегрев исчезнет. Давление фреона над и под мембраной будет одинаковым, и усилием пружины клапан закроется.

ТРВ настраивают винтом 4, который ввернут в ходовую гайку 3. На крышке ТРВ указано направление вращения винта для увеличения открытия или закрытия клапана. При вращении винта в сторону открытия давление в испарителе возрастает, а температура снижается. И наоборот, если винт вращать в направлении закрытия, то можно получить при незначительном давлении кипения более низкую температуру в испарителе.

23

В состав лабораторной установки (см. рис. 7) входят контрольно-измери- тельные приборы:

мановакуумметр 6 − для измерения давления всасывания в компресссор ð 0 ;

манометр 7 – давления нагнетания компрессора ð ê; термометр 8 – температуры переохлаждения конденсата tï ; термометр 9 – температуры кипения фреона t0 ; термометр 10 – температуры перегрева фреона t1 ;

мерные бачки 11 и 12 со шкалами – расхода проточной воды соответственно через испаритель и конденсатор;

термометры 13 и 14 – температуры воды на входе t'è и выходе t"è из испарителя;

термометры 15 и 16 – температуры воды на входе t'ê и на выходе t"ê из конденсатора;

вентиль 17 – для отсоединения системы от ресивера; краны 18 и 19 – для регулирования расхода вода через испаритель;

краны 20 и 21 – для регулирования расхода воды через конденсатор.

3.2. Порядок проведения опытов

Перед пуском установки необходимо убедиться в ее исправности, надежности всех соединений, целостности контрольно-измерительных приборов.

Пуск установки производится в следующем порядке (см. рис. 7):

1)набрать воду в мерные баки с помощью кранов 19 и 21, установить необходимый расход воды через испаритель и конденсатор;

2)установить шпиндель нагнетательного вентиля компрессора в среднее положение;

3)открыть жидкостной вентиль 17 на полтора − два оборота;

4)включить мешалку 22;

5)провернуть компрессор oт руки на два – три оборота;

6)включить электродвигатель компрессора;

7)постепенно открыть всасывающий вентиль компрессора, если появятся стуки в цилиндре, вентиль закрыть.

24

Через 15 – 20 мин после пуска установки приступают к ее испытаниям. Различные режимы работы агрегата задаются настройкой ТРВ, а также изменением расхода и температуры проточной воды через испаритель и конденсатор.

Остановка холодильной машины производится в следующем порядке:

1)закрыть жидкостной вентиль 17;

2)закрыть всасывающий вентиль компрессора;

3)выключить электродвигатель компрессора;

4)закрыть нагнетательный вентиль компрессора;

5)закрыть краны 18 − 21 проточной воды;

6)выключить мешалку 22.

После установки необходимого режима следует вести запись показаний всех контрольно-измерительных приборов и фиксировать расход воды через испаритель и конденсатор. Снятие показаний приборов производится через каждые 5 мин (на каждом режиме – не менее трех раз), по которым рассчитывается среднее значение показаний для каждого режима испытаний. Затем сле-

дует перейти

на другой режим работы холодильной установки,

выждать

10 – 12

мин для стабилизации процессов и продолжить замеры.

Отсчет показаний приборов (их среднее значение) представить в табл. 4.

Т а б л и ц а

4

Результаты измерений и расчетов

Фреон

Испаритель

Конденсатор

Электро-

двигатель

Режим

Опыт

τ, мин

ð 0 ,

ð ê,

tï ,

t0 ,

t1,

t'è ,

t''è ,

Ì è ,

t'ê,

t''ê,

Ì ê,

U,

I,

МПа

МПа

оС

oC

oC

oC

oC

кг

oC

oC

кг

Вт

А

1

2

3

Среднее значение

3.3. Обработка результатов опытов

25

По средним значениям параметров фреона в характерных точках строятся теоретические циклы для каждого режима работы холодильной установки в Ts- и lnp h-диаграммах, используя данные прил. 1 – 3.

Точка 1 (см. рис. 6) определяется давлением ð 0 и температурой перегрева паров фреона в испарителе t1 . Сжатие паров фреона считаем адиабатным, поэтому, проведя через точку 1 адиабату до пересечения с изобарой, получим точку 2, определяющую состояние перегретых паров в конце процесса сжатия.

Процесс в конденсаторе протекает при постоянном давлении ð ê, на участке 2 – 2' происходит охлаждение перегретого пара до температуры конденсации tê, затем холодильный агент конденсируется (2 – 3') и далее переохлаждается до температуры переохлаждения t3 . Точка 3 характеризует состояние фреона перед регулирующим вентилем, в котором он дросселируется при постоянной энтальпии. Пересечение изоэнтальпы 3 – 4 с изобарой ð 0 дает точку 4, далее идет изобарно-изотермический процесс испарения (4 – 1) до пересечения с граничной линией x = 1. В испарителе осуществляется перегрев пара (процесс 1' – 1), и цикл на этом замыкается.

Холодопроизводительность 1 кг фреона, кДж/кг,

q0 = h1 − h4	(26)
представлена на Ts-диаграмме площадью под процессом 4 – 1,	а на lnp h-диа-

грамме – отрезком изобары 4 – 1.
Аналогично определяются теоретическая работа 1 кг агента и тепло,	от-
данное 1 кг фреона охлаждающей воде в конденсаторе, кДж/кг:
l = h2 − h1 ;	(27)
qê= h 2− h .	(28)

Работу адиабатного сжатия паров фреона-12 в компрессоре можно определить (для контроля) по формуле, кДж/кг:

26

						k−1
	k		pê k
l = 98			p0u1					-1	,	(29)
	k -1
			p0

где p0 , pê - абсолютное давление начала и конца процесса сжатия, МПа; υ1 - удельный объем пара в точке 1, ì 3/êã;

k = 1,14 – показатель адиабаты для фреона-12. Теоретический холодильный коэффициент цикла

e =	q0	.	(30)
	l

Тепловой баланс конденсатора

		= G(h	- h ) =	G c(t" - t'	)
Q	ê			ê ê	ê,	(31)
			2 3	hê

где Gê- расход охлаждающей воды в конденсаторе, кг/ч; с - теплоемкость воды, кДж/(кг×К);

G - часовое количество циркулируемого хладоагента, кг/ч; ηê - КПД конденсатора.

Аналогично составляется тепловой баланс испарителя:

Q0 = G(h	2 - h	4 ) =	G	c(t"	- t	' )
				è è		è	,	(32)
				hè

где Gè - расход проточной воды через испаритель, кг/ч; ηè – КПД испарителя.

Принимая ориентировочно ηè равным 0,65, определяем весовое количество хладагента, всасываемое компрессором за 1 ч, кг/ч:

G =	Q		ê	=	G c(t" - t'		)
					ê	ê		,	(33)
	q				h (h
		ê				- h )
					ê	2	3

27

или

G =

Q

0

− h4 ) =

G c(t" − t

' )

(h2

è

è

è

.

(34)

q0

ηè(h 2 − h 4)

Объем пара, всасываемого компрессором за 1 ч, ì 3/êã,

V = Gυ1 ,

(35)

где

υ1 – удельный объем рабочего тела в точке 1.

Объем, описываемый поршнями компрессора за 1 ч, ì 3/êã,

V

= 30πD2Sn ,

(36)

ï

где

D = 40 –

диаметр цилиндра, мм;

S = 45 –

ход поршня, мм;

n – частота вращения вала компрессора, мин−1.

Коэффициент подачи компрессора

λ =

V

.

(37)

Vï

Удельная холодопроизводительность установки, кДж/(кВт·ч),

Ê

=

Q0

.

(38)

Ný

Мощность, потребляемая электродвигателем Ný , определяется по

формуле:

=

Ný

3UI cos ϕ ,

(39)

где U и I – линейное напряжение и ток электродвигателя, замеряемые вольт-

метром и амперметром.

Номинальное значение

cosφ

при

100

%

загрузке

электродвигателя

А-41-4 равно 0,82.

Результаты расчетов представить в виде в табл. 5.

28

Т а б л и ц а 5

Результаты расчетов

q0,

qê

l,

Q0,

Qê

N

,

Ný

,

G,

V,

К,

Режим

êÄæ

êÄæ

êÄæ

ε

êÄæ

êÄæ

òåî ð

êã

ì

3

λ

êÄæ

кВт

кВт

êã

÷

êÂò ×÷

÷

êã

êã

÷

÷

1

2

3

По результатам обработки опытных данных (см. табл. 4, 5) построить графические зависимости часовой Q0 и удельной К холодопроизводительностей от температуры испарения хладоагента t0 при различных значениях тем-

пературы конденсации t .

ê

3.4Содержание отчета

1)Схема и описание лабораторной установки.

2)Таблицы результатов испытаний.

3)Ts- и ph-диаграммы циклов для всех режимов работы холодильной установки.

4)	Графики Q	0	=	∫	(t	0	) и Ê	=	∫	0	ê
									(t	)	при различных значениях t .
5)	Ответы на контрольные вопросы.

3.5.Контрольные вопросы

1)Зависит ли теоретический холодильный коэффициент от рода хладоагента?

2)Как изменяется холодопроизводительность установки от температуры конденсации?

3)Какие вещества применяются в качестве промежуточных теплоносителей при температурах ниже 0° С?

4)Почему нагнетательный патрубок компрессора имеет больший диаметр?

29