22

Центр дистанционного обучения

Рис.7 Фрагмент диаграммы p – i. К расчету двухступенчатой машины умеренного охлаждения

На рис.7 представлен фрагмент диаграммы p – i с кривой сухого насыщенного пара (СНП) и уровнями давлений р2 (после первой ступени компрессора К1) и р3 (после второй ступени компрессора К2). Состояние рабочего тела после первой ступени изображается точкой 2 в области перегретого пара.

Изобарическое (р2 = const) охлаждение происходит по горизонтали – влево от точки 2, желательно до состояния 3 на линии сухого насыщенного пара. В этом случае удельная (на 1 кг РТ) адиабатическая работа сжатия 3–4 в К2 составит ∆ . Если охладить РТ удается только до состояния 3’ в области перегретого пара, то сжатие 3’–4’ приведет к повышенным адиабатическим затратам энергии ∆п ∆ . Дело в том, что при изобарическом удалении вправо от линии СНП адиабаты идут все более полого, потому и затраты энергии на сжатие газа от р2 до р3 возрастают. Причина: по мере перемещения вправо по изобаре р2 увеличивается температура пара, а с ней и объем газа, засасываемого в ступень К2. Поскольку компрессор – машина объемного действия, то рост засасываемого объема газа сопровождается увеличением энергии на его сжатие. Поэтому и следует

Центр дистанционного обучения

Приведем пример, температура РТ в состоянии 2 после сжатия в К1 на практике обычно находится на уровне от 80 до 120 ˚С. Охлаждение РТ холодной водой и холодным воздухом в некотором промежуточном теплообменнике (холодильнике) возможно до температуры 30 – 40 ˚С, тогда как в числовом примере точке 3 отвечает температура РТ – 15˚С. Иначе говоря, РТ после его охлаждения в холодильнике остается перегретым – в состоянии 3’. Если в К2 сжимается

перегретый пар, то говорят о двухступенчатой машине

с неполным внутренним охлаждением. Если удается,

использовав внутренние возможности цикла, охладить РТ до состояния сухого насыщенного пара (точка 3), то

говорят о двухступенчатой машине с полным

внутренним охлаждением. Последняя отличается более

Центр дистанционного обучения

Центр дистанционного обучения

Паровой поток G, сжимаемый во второй ступени компрессора К2, складывается из потоков:

–G1 – после компрессора К1;

–∆G – из испарившейся жидкости в сепараторе при снятии теплоты перегрева с потока G1;

–G3 – при дросселировании переохлажденного РТ через вентиль Др2;

–G2 – после испарителя И2.

1 - 2 – адиабатическое (s = const) сжатие от р1 до р2 потока сухих паров РТ в первой ступени компрессора;

2 – 3’ – изобарическое (р2 = const) охлаждение потока перегретого РТ в промежуточном холодильнике;

3’ – 3 – изобарическое (р2 = const) охлаждение потока перегретого РТ с одновременным испарением части (∆ жидкости в сепараторе и получением сухого насыщенного (поток G1+∆G);

3 – 4 – адиабатическое (s = const) сжатие от р2 до р3 потока сухих паров РТ во второй ступени компрессора;

Центр дистанционного обучения

4 – 7 – изобарические (р3 = const) процессы с потоком G в холодильнике-конденсаторе: 4 – 5 – охлаждение перегретых паров РТ, 5 – 6 – изотермическая (T = const) конденсация паров, 6 – 7 – переохлаждение жидкого РТ;

7 – 8 – дросселирование (i = const) переохлажденного жидкого потока G в вентиле Др2 с падением давления от р3 до р2;8 – 3, 8 – 9 – изобарическая (р2 = const) и изотермическая (T = const) сепарация на паровую (точка 3, поток G3) и жидкую (точка 9) фазы;

const) испарение жидкостного потока G1 в испарителе И1;

Центр дистанционного обучения

Заметим: жидкостной поток в состоянии 9 (перед дросселированием в вентиле Др1) не переохлаждают – нечем;

При расчете двухступенчатой холодильной машины с полным внутренним охлаждением по диаграмме p – i отсчитывают энтальпии характерных состояний РТ (они обусловлены свойствами выбранного РТ). Значения р1, р2 и р3 известны, так как заданы соответствующие температурные уровни. Холодопроизводительности Q1 и Q2 диктуются потребителями холода и рассчитываются исходя из потоков охлаждаемых сред и диапазонов изменения их температур. Определению подлежат потоки РТ в различных точках цикла (значит, и производительности ступеней компрессора), мощности на первой и второй ступенях компрессора, расходы охлаждающей среды в холодильниках.

Потоки РТ определяются из тепловых балансов, аналогичных рассмотренным ранее. Не повторяя детально все стадии анализа, приведем результаты – там, где они очевидны: