5. Принцип работы кондиционера

Самостоятельно подготовить раздел: Описание основных элементов и общего принципа работы кондиционера.

В состав кондиционера входят следующие основные элементы: компрессор, конденсатор, испаритель, дроссель.

6. Расчет теплообменных аппаратов, входящих в систему кондиционирования кабины локомотива

6.1 Конструкторский расчет испарителя

В испарителе происходит передача тепла от охлаждаемого объекта к испаряющемуся (кипящему) холодильному агенту (фреону). Из смесительной камеры воздух с температурой t_см, ⁰С, охлаждается в испарителе кондиционера до температуры t_п, ⁰С, проходя вдоль трубок, в которых кипит фреон.

Таким образом, первый теплоноситель в теплообменнике (испарителе) – воздух, который охлаждается, второй – кипящий фреон.

Испаритель представляет собой теплообменный аппарат, состоящий из труб, изогнутых в виде змеевика, в которых «течет» холодильный агент (фреон). По принципу действия испаритель аналогичен конденсатору.

Исходные данные для расчета:

- Теоретический холодильный коэффициент для всех вариантов принимаем ε_Т =0,88

- Коэффициент теплопередачи испарителя, k, Вт/м²К, см. в Приложении 2 табл. 2 для выбранного кондиционера

- Холодопроизводительность кондиционера, Q_конд, Вт, см. в Приложении 2 табл. 2 для выбранного кондиционера

- Температура кипения фреона см. в Приложении 2 табл. 2 для выбранного кондиционера

- Температура точки смеси t_см, ⁰С

- Температура точки притока t_п, ⁰С

1. Рассмотрим схемы движения теплоносителей (воздух – жидкий кипящий фреон) в испарителе для трех следующих способов: прямоток, противоток, перекрестный ток (рисунок 3)

Рисунок 3 – схемы движения теплоносителей

Используя конкретные значения изменения начальных и конечных температур воздуха и фреона построить схемы изменения температур рабочих теплоносителей при прямотоке и противотоке для испарителя (рисунок 4):

t₁^/ - начальная температура первого теплоносителя – воздуха (температура точки смеси t_см, ⁰С)

t₁^// - конечная температура первого теплоносителя – воздуха (температура точки притока t_п, ⁰С)

t₂^/ - начальная температура второго теплоносителя – фреона (температура точки кипения фреона)

t₂^// - конечная температура второго теплоносителя – фреона (температура точки кипения фреона)

Рисунок 4- Характер изменения температур рабочих теплоносителей при прямотоке и противотоке

2. Определить по каждой схеме, Δt_б и Δt_м и рассчитать по формуле средний логарифмический температурный напор для каждой схемы (прямоток, противоток):

_, ⁰_{С (21)}

Рассчитать для прямотока, противотока:

3. Определить площадь поверхности испарителя по формуле:

, м² (22)

Рассчитать для прямотока и противотока:

4. Сравнить полученные результаты и сделать вывод о том, какая схема предпочтительнее, наиболее экономична.

6.2 Конструкторский расчет конденсатора

Конденсатор холодильного агрегата является теплообменным аппаратом, в котором хладагент (фреон) отдает тепло окружающей среде. Пары хладагента, охлаждаясь до температуры конденсации переходят в жидкое состояние. Конденсатор представляет собой трубопровод изогнутый в виде змеевика, внутри которого двигаются пары фреона. Змеевик охлаждается снаружи окружающим воздухом, который подается с помощью вентилятора. Итак, первый теплоноситель в теплообменнике (конденсаторе) – пары фреона, которые охлаждаются, второй – наружный воздух.

Исходные данные для расчета:

- Теоретический холодильный коэффициент для всех вариантов принимаем ε_Т =0,88

- Коэффициент теплопередачи конденсатора, k, Вт/м²К, см. в Приложении 2 табл. 2 для выбранного кондиционера

- Холодопроизводительность кондиционера, Q_конд, Вт, см. в Приложении 2 табл. 2 для выбранного кондиционера

- Температура конденсации паров фреона см. в Приложении 2 табл. 2 для выбранного кондиционера

- Температура наружного воздуха t_н, ⁰С

1. Разработать схемы движения теплоносителей (наружный воздух - пары фреона) в конденсаторе для трех следующих способов: прямоток, противоток, перекрестный ток (рисунок 3)

Используя конкретные значения изменения начальных и конечных температур наружного воздуха и фреона построить схемы изменения температур рабочих теплоносителей при прямотоке и противотоке для конденсатора (рисунок 3, рисунок 4):

t₁^/ - начальная температура первого теплоносителя – фреона (температура конденсации паров фреона на входе в конденсатор)

t₁^// - конечная температура первого теплоносителя – фреона (температура конденсации паров фреона на выходе из конденсатора)

t₂^/ - начальная температура второго теплоносителя – воздуха (температура наружного воздуха на входе в конденсатор, t_н, ⁰С)

t₂^// - конечная температура второго теплоносителя – воздуха (температура наружного воздуха на выходе из конденсатора, (t_н+8 ⁰С))

2. Определить площадь поверхности конденсатора по формуле, м²:

, м² (23)

Рассчитать для прямотока, противотока:

3. Сравнить полученные результаты и сделать вывод о том, какая схема предпочтительнее, наиболее экономична.