- •Глава 1. Термодинамические основи
- •Глава 2. Конструкция холодильних машин 96
- •Глава 3. Регулирование. Автоматизации работьі. Защита холодильних машин и установок кондиционирования воздуха 187
- •Глава 8. Система отопления и водоснабжения
- •Глава 1. Термодинамические основьі холодильних машин
- •1.1. Физические принципи получения низких температур
- •1.2. Основньїе параметри и единицьі их измерения
- •1.3. Первьій и второй закони термодинамики
- •1.4. Агрегатное состояние вещества
- •1.5. Обратньїй цикл Карно
- •125,6 Єтеор _ _ 3,73
- •1.6. Классификация и теплотехнические основи работьі холодильних машин
- •1.7. Рабочий процесс паровой компрессорной холодильной машини
- •1.8 Рабочий процесс и основньїе параметри поршневого компрессора
- •1.9. Холодопроизводительность компрессора и установки
- •1.10. Мощность компрессора и знергетические козффициентьі
- •1.11. Рабочие процесом парових двухступенчатьіх компресспоннмх холодильних машин
- •1.12. Холодильнме агентм и холодоносители
- •1.12.1 Холодильнме агентм
- •1.12.2. Теплоносители
- •Глава 2. Конструкция холодильних машин 2.1. Компрессорьі холодильньїх машин
- •2.1.1. Классификация поршневих компрессоров
- •2.1.2. Конструкция компрессоров
- •Оптимальньїе значения висоти подьема замьїкающего злемента клапана
- •2.1.3. Винтовьіе и роторньїе холодильнме компрессорьі
- •2.2. Устройство поршневих хладоновьіх компрессоров
- •2.2.1 Компрессор 2н2-56/7,5-105/7
- •2 Х 90° V-образное
- •2.2.2. Автоматический запорньїй вентиль
- •2.2.3. Компрессор 2фуубс-18
- •Технические характеристики компрессора 2фуубс-18
- •2.2.4. Компрессор типа V
- •2.2.5. Повьішение надежности и зкономичности компрессоров
- •2.2.6. Характерніше неисправности и требования безопасности при обслуживании компрессоров
- •И способи их устранения
- •2.3. Теплообменньїе и вспомогательньїе аппаратьі 2.3.1. Назначение теплообменников холодильних установок
- •2.3.2. Классификация и устройство конденсаторов
- •2.3.3. Теплопередача в конденсаторах и тепловой расчет
- •2.3.4. Классификация испарителей
- •2.3.5. Теплопередача в испарителях и воздухоохладителях
- •2.3.6. Конструкция испарителей подвижного состава
- •2.3.7. Характерньїе неисправности теплообменньїх аппаратов
- •2.3.8. Расчет испарителей
- •2.3.9. Вспомогательньїе аппаратьі
- •Глава 3. Регулирование. Автоматизация работьі. Защита холодильних машин и установок кондиционирования воздуха
- •3.1. Принципи автоматизации холодильних установок
- •3.2. Основньїе понятия об автоматическом регулировании
- •3.3. Классификация и основньїе злементьі приборов автоматики
- •3.4. Регуляторьі заполнения испарителя хладагентом
- •3.5. Терморегулирующие вентили
- •3.6 Приборьі регулирования давления
- •3.7 Приборьі регулирования температури
- •3.8. Исполнительньїе механизмьі
- •Глава 4. Холодильное оборудование пассажирских вагонов
- •4.1. Установка кондиционирования воздуха мав-іі
- •Вьібор ступеней охлаждения
- •4.2 Установка кондиционирования воздуха укв-31
- •4.3. Шкафьі-холодильники вагонов-ресторанов и охладители питьевой води
- •4.3.1. Шкафь-холодильники
- •4.3.2 Водоохладители
- •Глава 5. Хладоновьіе установки рефрижераторного подвижного состава
- •5.1. Основньїе характеристики хладоновьіх холодильних установок
- •5.2. Холодильньїе установки секции 2в-5 и арв
- •5.2.1. Холодильно-нагревательньїй агрегат раь-056/7
- •5.3 Холодильнме установки секций 5-бмз
- •5.4. Холодильная установка вагона для перевозки живой рьібьі
- •Глава 6. Жидкоазотная система охлаждения грузов (жасо)
- •6.1. Зарубежньїе разработки
- •6.2. Отечественньїе разработки жасо для железнодорожного транспорта
- •6.2.1. Крупнотоннажньїй рефрижераторний контейнер с азотной системой охлаждения
- •6.2.2. Система охлаждения в ажв
- •Основнье характеристики цистернь транспортной криогенной цтк - 1/0, 25
- •6.2.3. Макетньїй образец ажв
- •Глава 7. Зксплуатация и техническое обслуживание хладоновьіх
- •7.1. Зксплуатация и техническое обслуживание холодильного оборудования рефрижераторного подвижного состава
- •7.1.1. Холодильно-нагревательньїе установки вр-1м
- •7.1.2 Холодильно-нагревательная установка гаь-056/7
- •7.1.3. Установка кондиционирования воздуха мав-п
- •7.1.4. Установка кондиционирования воздуха укв-31
- •7.1.5. Шкафьі-холодильники
- •7.2. Техническая диагностика холодильньгх установок
- •7.3. Техника безопасности при обслуживании, ремонте и испьгтаниях холодильньгх установок
- •7.3.1. Общие положения
- •7.3.2. Правила техники безопасности
- •Глава 8. Система отопления и водоснабжения рефрижераторного подвижного состава и пассажирских вагонов
- •8.1.2. Рефрижераторная пятивагонная секция типа бмз
- •8.2. Вентиляция воздуха в пассажирских вагонах
- •8.2.1. Особенности системи вентиляции с рециркуляцией воздуха
- •8.2.2. Основи расчета и вьібора параметров системи вентиляции
- •8.3. Система отопления рпс и пассажирских вагонов
- •8.3.1. Рефрижераторная пятивагонная секция типа 2в-5
- •8.3.2. Рефрижераторная пятивагонная секция типа бмз
- •8.3.3. Система отопления купейного и некупейного вагонов постройки Тверского вагоностроительного завода (твз)
- •8.3.4. Система отопления купейного вагона постройки Германии
- •8.4. Системьі водоснабжения рпс и пассажирских вагонов
- •8.4.1. Рефрижераторная пятивагонная секция типа хб-5
- •8.4.2. Рефрижераторная пятивагонная секция типа бмз
- •8.4.3. Водоснабжение пассажирских вагонов
- •8.4.4. Система водоснабжения купейного вагона модели 61-4179 постройки твз
- •Литература
1.4. Агрегатное состояние вещества
Агрегатное состояние вещества (твердого, жидкого, газообраз-ного) зависит от внешних условий — температурь и давления. При определенном изменении зтих условий в теле меняется форма связи между молекулами и оно переходит из одного агрегатного состоя-ния в другое. Например, если лед нагревать, то через некоторое вре-мя он обратится в воду, а при дальнейшем нагревании — в пар. Если же от водяного пара отнимать тепло, то он сначала сконден-сируется в воду, а в дальнейшем затвердеет и обратится в лед.
Переход однородного тела из одного агрегатного состояния в другое происходит при постоянной температуре, зависящей от физических свойств вещества и условий перехода его из одного состо-яния (фазь) в другое. Постоянство температурь при переходе тела, например, из твердого состояния в жидкое и из жидкого в парооб-разное, обьясняется тем, что тепло, используемое на изменение агрегатного состояния тела, расходуется на преодоление сил сцепле-ния между молекулами, на увеличение потенциальной знергии час-тиц его. А приращение потенциальной знергии не сопровождается ощутимьм нагревом. Тепло, воспринимаемое телом, остается в скрьтом виде.
Переход тела из одного агрегатного состояния в другое — физи-ческий процесс.
Изменение агрегатного состояния тела сопровождается вьделе-нием или поглощением соответствующего количества тепла, рас-ходуемого на внутреннюю работу по перегруппировке молекул. Для получения холода имеют значение такие изменения агрегатного состояния тела, которье протекают при низких температурах и со-провождаются поглощением тепла из охлаждаемой средь .
Переход химически однородного тела из одного агрегатного со-
стояния в другое характеризуется диаграммой (рис. 1.5). При подво-де тепла к жидкости по достижении определенной температурь на-чинается парообразование, т.е. постепенное превращение жидкости в пар. Переход тела из жидкого состояния (фаза II) в газообразное (фаза III) при постоянной темпе-
ратуре с подводом тепла назь -вается процессом кипения. Зто-му процессу предшествует про-цесс испарения жидкости, усили-вающийся с повьшением темпе-ратурь . Обратньй процесс пре-
вращения пара в жидкость, про-текающий с отьемом того же ко-
личества тепла, назьвается кон-
Кипение происходит при та- 1 ™*Р<™™»» »
кой температуре, когда упру- р
гость образующихся паров жид- Рис. 1.5. Диаграмма фазовьіх состояний
денсацией.
кости становится равной давле
нию в окружающем жидкость пространстве. Следовательно, температура кипения зависит от физических свойств жидкости и опре-деляется давлением паров над ней. С понижением давления паров снижается и температура кипения жидкостей. Температура кипе-ния жидкости есть одновременно температура ее насищенного пара при данном давлении.
У всех жидкостей температура кипения возрастает с повишени-ем давления и снижается с его уменьшением.
При кипении парообразование происходит не только на свобод-ной поверхности жидкости, но и во всей ее массе с подьемом пу-зирьков в пространство над поверхностью.
Испарение происходит практически при любих, в том числе и низких температурах; пари образуются над откритой поверхностью жидкости. Жидкость испаряется, когда упругость ее паров ниже давления в окружающем пространстве. В хладотехнике часто под термином «испарение» понимают процесс кипения жидкости.
Теплотой испарения називают количество тепла (кДж/кг), не-обходимое для превращения 1 кг жидкости при данном давлении и неизменной температуре в сухой насищенний пар.
Конденсация — зто процесс перехода пара в жидкое состояние при охлаждении или при сжатии и охлаждении одновременно. Для такого изменения агрегатного состояния давление и температура пара должни бить ниже критических, при которих исчезает разли-чие между жидкостью и паром. Если температура пара будет више критической, то данное вещество не может бить обращено в жидкое состояние, какое би високое давление ни создавалось.
Теплота конденсации — зто количество тепла, которое необхо-димо отвести от 1 кг пара для перехода его в жидкое состояние. Температура конденсации зависит от физических свойств вещества и давления конденсирующихся паров; в процессе конденсации она остается постоянной. Температура конденсации жидкости равна температуре ее кипения.
Переход вещества из твердого состояния (см. фазу I, рис. 1.5) в жидкое при подводе необходимого количества тепла називается плавлением (обратний процесс — затвердевание). Точка пересече-ния линий испарения и плавления в координатах давление — температура (точка Л) називается тройной точкой. Давление и температура однокомпонентного вещества в тройной точке (ра, Та) яв-ляются термодинамическими константами (постоянньми) зтого ве-щества. Например, для тройной точки водь зти константь таковь : Та = 273, 16 К; рА = 0, 00062 МПа. В тройной точке имеет начало линия возгонки, или сублимации.
Сублимация — зто процесс перехода некоторьіх твердьіх веществ в парообразное состояние непосредственно, минуя жидкую фазу. Такими физическими свойствами обладают летучие вещества (например, сухой лед), парь которьх имеют значительное давление уже при температурах ниже точки плавления. Теплота сублимации — зто количе-ство тепла, необходимое для перехода 1 кг вещества в пар при посто-янном давлении и неизменной температуре, минуя жидкую фазу.
Линии фазовьіх превращений в координатах давление—температура являются изображениями термодинамического равновесия двух-фазовьіх систем (см. рис. 1.5): линия кипения изображает равновесие пара и жидкости; линия плавления — равновесие жидкой и твердой фаз; линия сублимации—равновесие пара (газа) и твердой фазьі. Каж-дая линия фазовьх превращений характеризует зависимость темпера-турь данного фазового превращения от давления (и наоборот).
По мере повьшения давления различие удельньх обьемов и других физических характеристик равновесньх злементов — кипящей жидкости и сухого насьщенного пара уменьшается, а вместе с тем уменьшается и значение теплоть испарения. В критической точке К (конечная точка на линии испарения) исчезают основньїе разли-чия между жидкостью и ее паром. Удельнье обьемь и прочие характеристики кипящей жидкости и сухого насьщенного пара при зтом равнь , а скрьтая теплота испарения обращается в нуль. Па-раметрьі критической точки следующие: Ркр — критическое давле-ние, при котором и вьше которого жидкость не может бьть пре-вращена в пар; Ткр — критическая температура, при которой и вьіше которой пар не может бьть сконденсирован.
Теплота, расходуемая на внутреннюю работу по преодолению сил, удерживающих молекуль жидкости, назьвается скрьтой или удельной теплотой парообразования Ь. Аналогично теплота других изотермических превращений вещества (плавления, сублима-ции), протекающих без изменения температурь , назьвается скрь -той теплотой плавления или сублимации. Удельная теплота парообразования води очень велика — 2256 кДж/кг при температуре 373 К. У других жидкостей (спирт, аммиак, ртуть) она различна, но в несколько раз меньше.
Конденсация пара наступает при охлаждении его до температури кипения данной жидкости или несколько ниже зтой температури. Если температура кипения конкретной жидкости очень низка, но необходимо сконденсировать пар при более високой темпера-туре, то его следует сжать до такого давления, которому соответ-ствует температура кипения, равная вибранной температуре кон-денсации. Именно такой способ широко применяется в холодиль-ной технике. Регулируя давление, при котором происходит кипе-ние, можно регулировать (изменять) температуру охлаждения. Зтот принцип охлаждения положен в основу работи паровой компрес-сионной и абсорбционной холодильних машин.
Для поддержания непреривного кипения жидкости необходимо виполнить два условия — довести жидкость до требуемой температури кипения и сообщить ей скритую теплоту парообразования. Для превращения в пар жидкости массой т потребуется следующее количество тепла: йп = тЬ.
При конденсации пара благодаря отдаче скритой теплоти парообразования происходит виделение такого же количества тепла йк = - тЬ. Принято считать количество тепла положительним, если тело его получает, и отрицательним, если отдает.
При повишении температури удельная теплота парообразования уменьшается. Сухой насищенний пар получается при полном испарении (википании) всей нагреваемой жидкости. Сухой насищенний пар — зто физическое тело неустойчивого состояния; даже незначительний отвод от него тепла при постоянном давлении при-водит к частичной конденсации и переходу во влажний пар. Влаж-ний пар — зто смесь сухого насищенного пара с жидкостью, т.е. с мельчайшими взвешенними капельками жидкости. Состав зтой смеси определяется массовим содержанием сухого пара х в 1 кг смеси, називаемим степенью сухости или паросодержанием. Характе-ризуется влажний пар также массовим содержанием жидкости в 1 кг смеси, равним (1 - х) и називаемим влажностью пара. Состоя-ние влажного пара определяется его давлением или температурой и степенью сухости.
Нагревание сухого насьщенного пара при постоянном давлении приводит к повьшению его температурь и переходу в состояние перегретого пара. Перегретьй пар имеет температуру более вьсо-кую, чем насьщенньй пар того же давления. Плотность перегрето-го пара ниже плотности насьщенного пара при одинаковьх значе-ниях давления и температурь .