- •Лабораторный практикум по холодильному оборудованию
- •Содержание
- •Теоретические основы функционирования холодильной машины
- •Лабораторная работа № 1 «Исследование температурных режимов и теплопереноса в теплообменных аппаратах холодильной машины»
- •Лабораторная работа № 2 «Исследование давлений в теплообменных аппаратах холодильной машины»
- •Результаты наблюдений
- •Лабораторная работа № 3 «Анализ изменения удельного расхода электроэнергии и коэффициента рабочего времени холодильной машины»
- •Лабораторная работа № 4 «Расчет холодопроизводительности испарителя холодильной машины»
- •Лабораторная работа № 5 «Расчет холодопроизводительности конденсатора холодильной машины»
Лабораторная работа № 1 «Исследование температурных режимов и теплопереноса в теплообменных аппаратах холодильной машины»
Включить стенд, зафиксировав время включения, и через каждые 3…5 минут записывать показания датчиков температур в таблицу. Эксперимент продолжать до момента создания в камере испарителя температур, соответствующих заданным. Замеры температур продолжать при работающем и отключенном мотор - компрессоре. Время включения (работы) и отключения компрессора заносить в таблицу. Вычислить интенсивность изменения температур в теплообменных аппаратах:
(18)
По опытным данным построить графики изменения температуры в отдельных точках
(19)
и интенсивности изменения температур в отдельных точках
(20)
По формуле (1) вычислить количество тепла, подведённого в испарителе к холодильному агенту за время эксперимента по средней температуре (Т0)ср (рабочее тело R12).
По формуле (2) вычислить количество тепла, отведённого от холодильного агента в конденсаторе, по средней температуре (Тк)ср за время эксперимента по трём датчикам температур на конденсаторе.
По формуле (3) вычислить работу, затраченную в холодильной машине на передачу тепла с одного уровня на другой.
По формуле (4) или (5) вычислить холодильный коэффициент .
По формуле (6) или (7) вычислить коэффициент преобразования .
Построить диаграмму «энтропия-температура» (S-T) для холодильного цикла.
Лабораторная работа № 2 «Исследование давлений в теплообменных аппаратах холодильной машины»
Включить стенд, зафиксировав время включения, и через каждые 1-5 минут записывать показания манометров (периодически переключая точки замера) в табл. 1. Зафиксировать время отключения мотор-компрессора терморегулятором и продолжить записывать давления через каждые 3-5 минут до момента включения мотор-компрессора. Эксперимент продолжать до тех пор, пока значение температуры в низкотемпературном отделении стенда не достигнет заданной. По результатам эксперимента построить графики изменения давлений в испарителе, конденсаторе и других точках системы во времени (работы и остановки мотор-компрессора). Вычислить и построить графики интенсивности изменения давлений (рис. 5) в отдельных точках холодильного агрегата по формуле:
(21)
Таблица 1
Результаты наблюдений
Время включения и отключения компрессора |
Время, мин |
Давление на манометре (МПа) |
|
1 |
2 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 5. Изменение давлений (Р):
1 – давление нагнетания;
2 – давление всасывания.
Построить диаграмму холодильного цикла «энтальпия-давление» по полученным значениям давлений.
Лабораторная работа № 3 «Анализ изменения удельного расхода электроэнергии и коэффициента рабочего времени холодильной машины»
На первом этапе лабораторной работы изучается изменение удельного расхода электроэнергии при различных условиях работы холодильной машины в следующем порядке.
Включить стенд. Убедившись в установившемся режиме работы холодильной установки, произвести 5…6 измерений величин, указанных в журнале наблюдений (таблица 2).
Осуществить новый режим, соответствующий работе холодильной установки при повышенном давлении конденсации. Температура кипения t0 холодильного агента в новом режиме должна остаться неизменной, как и в предыдущем режиме. Снятие показаний производить во время всего испытания при всех режимах работы установки и заносить в журнал наблюдений (табл. 2).
Таблица 2
Журнал наблюдений
|
Начало режима |
Конец режима |
|
|
Давление |
Температура |
||
№ режимов |
Время |
Показания счетчика W1 |
Время |
Показания счетчика W2 |
Продол- житель- ность |
Расход W= W2–W1 |
всас.пара Рвс кипения Р0 нагнет.пара Рнагн конденсации Рк |
всас.пара tвс кипения t0 нагнет. пара tнагн конденсации tк воздуха в камере tкам |
|
ч,минин |
квт,ч |
ч,мин |
квт,ч |
ч,мин |
квт,ч |
МПа |
°C |
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
II |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Определить холодопроизводительность компрессора
, кВт (22)
где – коэффициент подачи компрессора, – объём, описываемый поршнями компрессора, м3/сек, – удельный объём пара при входе в компрессор, м3/кг, – удельная массовая холодопроизводительность рабочего тела:
, кДж/кг (23)
где – энтальпия пара R12, поступающего в компрессор, – энтальпия жидкости перед регулирующим вентилем.
Величины , и , зависят от температуры кипения.
Найти холодопроизводительность испарителя
, кВт (24)
где – коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2К), – поверхность испарителя, м2, – температура кипения, К (°С), - температура камеры, К (°С)
Рассчитать количество выработанного холода
, кДж (25)
где – время одного режима, ч.
Вычислить потреблённую мощность
, кВтч.
Определить удельный расход электроэнергии на выработку 1 кДж холода
, кВтч/кДж (26)
Результаты расчетов для всех замеренных режимов свести в таблицу 3 и построить графики изменения холодопроизводительности, эффективной мощности и удельного расхода электроэнергии в зависимости от температуры кипения и конденсации.
Таблица 3
Результаты обработки опытных данных
№ ре- жи-ма |
Длитель ность режима |
Уд. массовая холодо-произво-дитель-ность q0 |
Кол-во выработанного холода Q0 |
Потребляемая мощность Ne |
Уд. расход эл. энергии на 1 кДж холода |
Поверхность испарителя F0 |
Холодопроизводительность испарителя Qu |
Поверхность конденсатора Fк |
Холодопроизводительность конденсатора Qк |
|
ч |
кДж/кг |
кВт |
кВт |
кВтч/кДж |
м2 |
кВт |
м2 |
кВт |
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
II |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
На втором этапе лабораторной работы изучается изменение расхода электроэнергии и коэффициента рабочего времени холодильной машины при различных условиях работы холодильной машины в следующем порядке.
Установить переключатель термореле в заданное положение. Для данного положения реле произвести испытание 2-3 полных циклов.
Произвести измерение температур воздуха внутри камеры испарителя и около нее, времени работы, времени стоянки компрессора и времени рабочего цикла, произвести измерение потребляемой мощности компрессором и расхода электроэнергии за время работы одного цикла; эти величины определяются для нескольких циклов при заданной величине теплопритока и для различных коэффициентов рабочего времени компрессора.
Установить термореле в другое положение, повторить наблюдения и произвести записи данных измерения в журнал наблюдений.
По окончании испытания определить для каждого режима среднюю условную холодопроизводительность; средний коэффициент рабочего времени; часовой расход электроэнергии, потребляемой компрессором; удельную эффективную холодопроизводительность.
Средний коэффициент рабочего времени
, (27)
где – суммарное время работы холодильной машины в течение испытания одного режима, ч; – суммарное время циклов одного режима, ч.
Холодопроизводительность компрессора при заданной величине теплопроходимости .
, Вт (28)
где – площадь поверхности холодильного шкафа, м2, – коэффициент теплопередачи через стенку шкафа, Вт/м2К.
Средняя условная холодопроизводительность
, кВт (29)
Средний часовой расход электроэнергии, потребляемой компрессором:
по измеренной мощности
, Втч (30)
где – средняя мощность, потребляемая компрессором в течение заданного режима, Вт;
по измеренному расходу электроэнергии:
, Втч (31)
где – средний расход электроэнергии за режим в Втч, при этом W2 и W1 соответственно показания счётчика в момент выключения и включения компрессора, Втч; – среднее время цикла, ч.
Средний действительный холодильный коэффициент
(32)
Удельная эффективная холодопроизводительность
, кВт/(кВтч) (33)
Результаты расчета свести в таблицу, провести анализ режимов работы холодильной установки и сделать выводы и предложения по мерам повышения экономичности работы холодильной установки.