21. Схема и цикл компрессионной установки.

На рис. 24-1 представлена схема холодильной компрессионной уста­новки. В холодильной камере 5 с помощью хладагента поддерживает­ся установленная температура. Для того чтобы хладагент мог отобрать теплоту от холодильной камеры, т. е. охладить ее, он должен иметь температуру ниже температуры охлаждаемой камеры. Температуру хладагента снижают, пропуская его через дроссельный клапан 3.

При дросселировании хладагент переходит в состояние влажного насыщенного пара и в таком состоянии поступает в трубки испарителя 4 холодильной камеры.

Находясь в термическом контакте с охлаждаемыми телами холо­дильной камеры, хладагент, отбирая от них теплоту, испаряется и, охлаждая таким образом камеру, удаляется из нее в виде почти сухого

пара.

Однако в камеру все время проникает теплота. Это происходит в то время, когда камера открывается для загрузки и выгрузки пред­метов, предназначенных для охлаждения. Теплота также поступает в камеру с за­гружаемыми в нее предметами, имеющими температуру выше температуры камеры. И, наконец, теплота попадает в камеру из-за несовершенной изоляции ее от внешней сре­ды. Поэтому для поддержания в холодиль­ной камере постоянной температуры нужно непрерывно отводить всю поступающую в нее теплоту.

Чтобы использованный хладагент мож­но было бы опять направить в холодиль­ную камеру для ее охлаждения, его нужно подготовить и привести в состояние влаж­ного насыщенного пара. Для этого вышед­ший из испарителя хладагент направляют в компрессор 1, где он сжимается до состояния перегретого пара.

Перегретый в компрессоре пар направляется в конденсатор 2, там он охлаждается, затем конденсируется и в состоянии влажного насы­щенного пара опять поступает в дроссельный клапан, и цикл повто­ряется.

Рассмотрим рабочий цикл компрессионной холодильной установки на pv- и Ts-диаграммах (рис. 24-2).

Примем, что в холодильной камере с заключенными в ней предме­тами установлена некоторая температура ниже 0° С, которую нужно поддерживать постоянной.

Начнем рассмотрение цикла с подготовки рабочего тела (напри­мер, аммиака), предназначенного для охлаждения холодильной ка­меры. Примем, что жидкий аммиак в точке 1 (рис. 24-2, а и б) имеет параметры T_1. р₁ и степень сухости х = 0. Температуру аммиака сни­жают с Т₁ до Т₂, пропуская его через дроссельный клапан. При дрос­селировании аммиак переходит в состояние влажного насыщенного пара со степенью сухости порядка х = 0,1. Давление его при этом по­нижается от p1 до р₂

Процесс дросселирования на pv- и Ts-диаграммах изображается линией 1-2. При расширении рабочего тела в расширительной машине с отдачей работы процесс протекает по линии 1-2'.

После дроссельного клапана аммиак поступает в испаритель холо­дильной камеры, где он при р₂ = const и Г₂ = const получает теплоту q2. Процесс отвода теплоты из холодильной камеры протекает по ли­нии 2-3 с увеличением энтропии s и объема и (аммиак, отбирая тепло­ту от холодильной камеры, испаряется и расширяется). Процесс охлаждения камеры продолжается до тех пор, пока вся жидкость практически не превратится в пар (точка3). В этом состоянии степень сухости пара х =1. Пар имеет ту же величину энтропии, что и сухой насыщенный пар при более высокой температуре T1.

Покидая холодильную камеру, каждый килограмм аммиака уно­сит с собой теплоту q₂, численно равную пл. 2аб32 (рис. 24-2, б). Из испарителя аммиак направляется в компрессор, где сжимается при s = const (адиабатно) до состояния перегретого пара с давлением р_г и температурой выше температуры T1 (точка 4). На сжатие 1 кг пара затрачивается работа /_к, равная разности энтальпий пара после ком­прессора i₄ и до него i3, т. е. 1_К= i₄ — i3 На pv-диаграмме эта работа измеряется пл. 12341, а на Ts-диаграмме работа компрессора 1_К соот­ветствует пл. 14'4301.

Перегретый в компрессоре пар с параметрами точки 4 направ­ляется в конденсатор. Там он сначала охлаждается при р = const (линия 4-4'} до температуры насыщения T1 (точка 4'), а затем конденси­руется (линия 4'-1) при постоянных температуре и давлении. Выделя­ющаяся при этом теплота q1 = q2 + 1_К отбирается средой, охлаждаю­щей трубки конденсатора. В качестве охлаждающей среды используют окружающий воздух или воду, имеющих температуру 15—20° С.

Из конденсатора аммиак снова направляется в дроссельный кла­пан, и цикл повторяется.