- •Конспект лекций
- •"Холодильное оборудование"
- •7.090221
- •Введение
- •Лекция 1. Области применения и физические принципы получения низких температур
- •1.1. Области применения искусственного холода
- •1.2. Физические принципы получения низких температур
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Литература: [1, с. 5...31; 2, 7] Лекция 2.Термодинамические основы искусственного охлаждения
- •2.1. Принцип работы холодильной машины
- •2.2. Рабочие вещества холодильных машин
- •2.2.1. Требования, предъявляемые к холодильным агентам
- •2.2.2. Классификация, свойства и области применения холодильных агентов
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Литература: [1, с. 32...45; 2, с. 6...35] Лекция 3. Циклы и схемы компрессорных холодильных машин
- •3.1. Циклы и схемы газовых холодильных машин
- •3.2. Циклы и схемы паровых компрессорных одноступенчатых холодильных машин
- •3.2.1. Цикл в области влажного пара с детандером
- •Замена детандера дроссельным вентилем
- •Сжатие в области перегретого пара
- •3.2.2. Принципиальная схема и цикл аммиачной холодильной машины с отделителем жидкости
- •3.2.3. Принципиальная схема и цикл фреоновой холодильной машины с регенеративным теплообменником
- •3.3. Циклы и схемы холодильных машин с многоступенчатым сжатием
- •3.3.1. Циклы и схемы двухступенчатых холодильных машин
- •Низкотемпературная холодильная машина на базе винтового компрессора
- •3.4. Принципиальная схема и цикл двухкаскадной холодильной машины
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Литература: [1, с. 52...96; 2, с. 35...50] Лекция 4.Компрессоры холодильных машин
- •4.1. Классификация и маркировка компрессоров
- •4.2. Объемные и энергетические потери в компрессоре
- •4.3. Холодопроизводительность компрессора
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Литература: [1, с. 97; 2, с. 90...162] Лекция 5.Теплообменные аппараты холодильных машин
- •5.1. Конденсаторы
- •5.1.1. Тепловой расчет и подбор конденсаторов
- •5.2. Испарители
- •5.2.1. Расчет и подбор испарителей
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Литература: [1, с. 281...343; 2, с. 166...207] Лекция 6.Вспомогательное оборудование холодильных машин
- •6.1. Аммиачные холодильные машины
- •6.2. Фреоновые холодильные машины
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Литература: [2, с. 221...236; 4, с. 130...137] Лекция 7. Кип и автоматика холодильных машин
- •7.1. Классификация и маркировка холодильных машин и агрегатов
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Литература: [1, c. 470...490; c. 256...271] Лекция 8.Теплоиспользующие холодильные машины
- •8.1. Пароэжекторные холодильные машины (пэхм)
- •8.2. Абсорбционные холодильные машины (ахм)
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Литература: [1, с. 387...420, 2; с. 282...299] Лекция 9. Холодильники. Классификация, устройство и планировки
- •9.1. Устройство и планировки холодильников
- •9.2. Тепло- и гидроизоляция холодильников
- •Телоизоляционные материалы
- •Вопросы для самоконтроля
- •Литература: [2, с. 320-359; 3, с. 168-182, с. 207-214]. Лекция 10. Основы проектирования холодильников
- •10.1. Определение строительной площади холодильника и выбор его планировки
- •10.2. Расчет теплопритоков в камеры холодильника
- •Вопросы для самоконтроля
- •Литература: [2, с. 415-431; 3, с. 250-264]. Лекция 11. Системы охлаждения холодильников (сох)
- •11.1. Безнасосные системы с непосредственным кипением холодильного агента
- •11.2. Насосно-циркуляционные системы охлаждения
- •11.3. Системы с промежуточным хладоносителем (рассольные сох)
- •11.4. Камерные приборы охлаждения, их конструкции и методика подбора
- •Вопросы для самоконтроля
- •Литература: [2, с. 393-415; 3, с. 33-55]. Лекция 12. Оборудование для охлаждения пищевых продуктов
- •12.1. Камеры охлаждения
- •12.2. Оборудование для охлаждения рыбы и жидких пищевых продуктов
- •Вопросы для самоконтроля
- •Литература: [5, с. 83-85; 6, с. 19-60]. Лекция 13. Технологическое оборудование для замораживания в воздухе
- •13.1. Классификация и устройство камерных морозилок
- •13.2. Воздушные морозильные аппараты
- •13.2.1. Морозильные аппараты тележечного типа
- •13.2.2. Конвейерные морозильные аппараты
- •13.2.3. Флюидизационные морозильные аппараты
- •Вопросы для самоконтроля
- •Литература: [6, с. 92]
- •Лекция 14. Современные аппараты интенсивного замораживания
- •14.1. Аппараты бесконтактного замораживания Плиточные аппараты
- •Роторные аппараты
- •Морозильные аппараты барабанного типа
- •14.2. Аппараты контактного замораживания пищевых продуктов
- •Вопросы для самоконтроля
- •Двухступенчатые, r22
- •Компрессоры российского производства
- •Поршневые компрессоры фирмы «Йорк Рефрижерейшн»
- •Винтовые компрессоры фирмы «грассо Рефрижерейшн»
- •Технические параметры среднетемпературных агрегатов на базе полугерметичных поршневых компрессоров Bitzer (Данные для хлаДона r404а)
- •Приложение в Конденсаторы холодильных машин
- •1. Горизонтальные кожухотрубные
- •2. Вертикальные кожухотрубные
- •3. Испарительные
- •Приложение г Перечень тем самостоятельных работ студентов
- •Приложение д тесты
- •Литература
- •Содержание
Вопросы для самоконтроля:
1. В чем отличие конструкции прямоточного компрессора от непрямоточного?
2. Расшифруйте марки компрессоров в холодильных агрегатах А165-1-3, Вх230-2-2.
3. Что такое коэффициент подачи компрессора? Как его определяют для конкретного компрессора?
4. Какая мощность компрессора больше NiилиNe? Почему?
5. Когда холодопроизводительность компрессора выше летом, или зимой?
6. Неизвестна марка компрессора. Как определить его холодопроизводительность на каком-то режиме?
7. Что представляет собой графическая характеристика холодопроизводительности компрессора?
8. Нарисуйте индикаторную диаграмму идеального компрессора. В чем отличие такой диаграммы для реального компрессора?
Литература: [1, с. 97; 2, с. 90...162] Лекция 5.Теплообменные аппараты холодильных машин
К ним относятся конденсаторы, испарители, а также испарители-конден- саторы каскадных холодильных машин. Важнейшее требование к ним – высокая интенсивность теплопередачи, что предопределяет хорошие массогабаритные показатели аппаратов и холодильной машины в целом.
5.1. Конденсаторы
Конденсатор предназначен для охлаждения перегретого пара, вышедшего из компрессора, до состояния насыщения, его конденсации и (в некоторых случаях) переохлаждения конденсата ниже температуры конденсации. В этом аппарате теплота, полученная холодильным агентом в испарителе и компрессоре, отводится в окружающую среду.
По роду теплоотводящей среды конденсаторы можно разделить, на две большие группы: с воздушным и водяным охлаждением. Промежуточное положение занимают оросительные и испарительные конденсаторы, в которых теплота отводится одновременно водой и воздухом [2, с. 180].
К конденсаторам с водяным охлаждением (проточные конденсаторы) относятся горизонтальные и вертикальные кожухотрубные, двухтрубные, элементные и пакетно-панельные конденсаторы. Их конструкции хорошо известны. Отвод теплоты в таких конденсаторах осуществляется за счет нагрева воды на 4...7 С, которая циркулирует внутри труб благодаря напору, создаваемому насосом.
В оросительных конденсаторах основная часть теплоты отводится также за счет нагрева воды, а некоторая часть теплоты идет на испарение воды в воздух. В испарительных конденсаторах обеспечиваются условия более интенсивного тепломассообмена воды и воздуха (за счет работы вентилятора), однако расход воды здесь значительно меньше.
Воздушные конденсаторы делятся на конденсаторы с принудительным и свободным движением воздуха. Первый тип представляет собой агрегат, состоящий из теплопередающей системы труб и вентилятора с автономным приводом, или с приводом от двигателя компрессора. Конденсаторы со свободным движением воздуха не имеют вентилятора, они проще в изготовлении и дешевле, имеют лучшие акустические показатели. Однако теплоотдача в них хуже, поэтому они работают при более высоких давлениях и температурах конденсации. Область применения конденсаторов со свободным движением воздуха ограничена малыми, преимущественно бытового назначения, холодильными машинами.
Интенсивность теплообмена в различных типах конденсаторов различна. Наиболее интенсивный теплообмен в проточных конденсаторах, наихудший – в воздушных со свободным движением воздуха. Количественной характеристикой интенсивности теплообмена в конденсаторе может служить величина плотности теплового потока (удельной тепловой нагрузки):
.
Ниже приведены среднестатистические значения для различных типов конденсаторов.
-
Тип конденсатора
qF, Вт/м2
проточный
оросительный
испарительный
воздушный
5000...6200
4100...5200
2000...2300
60...200
Очевидно, что при одной и той же тепловой нагрузке на конденсатор теплопередающая поверхность, например, испарительного конденсатора должна быть более чем в два раза большей по сравнению с проточным, а воздушного – на порядок больше испарительного.
Среди холодильных машин средней и большой холодопроизводительности наибольшее распространение получил горизонтальный кожухотрубный конденсатор (рис. 5.1)
пар
NH3 жидкость
NH3
Рис. 5.1. Горизонтальный кожухотрубный четырехходовой аммиачный конденсатор: 1 – корпус, 2 – трубные решетки (доски), 3 – теплопередающие трубки, 4 – крышки, 5 – конденсационный горшок, 6 – предохранительный клапан, 7 – перегородки в крышке
Пары аммиака поступают сверху в межтрубное пространство корпуса, где, соприкасаясь с холодной поверхностью теплопередающих трубок, охлаждаются до температуры конденсации и конденсируются. Образовавшиеся капли жидкого аммиака падают вниз и через конденсационный горшок 5 отводятся из конденсатора.
Холодная вода подается в нижнюю часть конденсатора. Движется по трубам она обычно со скоростью 0,5...1,2 м/с, поэтому, чтобы подольше задержать ее внутри конденсатора (ведь она должна успеть прогреться на 4...7 С!) последние, как правило, выполняются многоходовыми. В рассматриваемом случае конденсатор выполнен четырехходовым: с помощью перегородок 7 в крышках вода трижды будет менять направление своего движения, пока не покинет конденсатор. Постепенное продвижение воды в верхнюю часть конденсатора обеспечивает принцип противоточного движения воды и аммиака.
В подавляющем большинстве случаев в проточных конденсаторах применяют оборотную систему водоснабжения. Она предполагает многократное использование воды для отвода теплоты из конденсатора. Подогревшись в конденсаторе, вода поступает на какое-либо водоохлаждающее устройство (градирня, брызгательный бассейн, фонтан), где охлаждается и с помощью насоса вновь подается в конденсатор. Необходимый объемный расход воды можно определить из уравнения:
(5.1)
где Qк– тепловая нагрузка на конденсатор, равная сумме холодопроизводительности компрессора и его индикаторной мощности, Вт:
; (5.2)
, c– плотность воды и ее удельная теплоемкость, соответственно кг/м3и Дж/(кг·К);
tвых,tвх– соответственно, температура воды на выходе и входе в конденсатор, °С.