12. Принципиальная схема паровой компрессорной установки

Рис.91. Работа паровой компрессорной установки связана с испарением, повышением давления и последующей конденсацией холодильного агента, который циркулирует по замкнутой системе. Она состоит из компрессора, испарителя, конденсатора, регулирующего вентиля. В испарителе жидкий хладагент кипит при t_и соответствующей созданному давлению. Тепловой поток, необходимый для испарения, хладагент берет из окружающей среды, тем самым охлаждая ее. Следствием такого теплообмена является изменение агрегатного состояния хладагента, пары отсасываются компрессором, в котором они сжимаются до давления соответствующего температуре конденсации t_к и под таким давлением подаются в конденсатор. В нем в результате взаимодействия с холодной водой хладагент конденсируется и через регулирующий вентиль подается в испаритель. Происходит дросселирование хладагента от Р_к до Р_и, а также регулируется расход хладагента , требуемого для. В установке циркулирует одно и тоже количество хладагента.

В теплосиловых установках, где тепло преобразуется в работу наиболее эффективным является прямой цикл Карно. Обратный цикл Карно совершается в холодильных машинах. Для осуществления такого процесса затрачивается механическая работа или тепло. Рабочее тело отводит при относительно низких температурах тепловой поток от охлаждаемых тел. И изображение обратного кругового процесса в термодинамических диаграммах, характеризуется противоположным направлением движения часовой стрелки.

15. Хладагенты

Требования:

Все требования предъявляемые к хладагентам делят на 4 группы:

1. Термодинамическое свойство.t_иР_иt_кt_п, теплота испарения, удельная холодопроизводительность, температура замерзания.t_иt_к– должны быть такой, чтобы давление в испарителе не было ниже атмосферного (для того, чтоб не образовался вакуум 2-3 атм.).t_к– должна быть такой, чтобы давление в конденсаторе не превышало 12-15 атм. Теплота испарения должна быть как можно больше, так как она определят холодопроизводительность одного кг хладагента, и чем больше теплота парообразования, тем меньше требуется циркулирующего хладагента. Объемная холодопроизводительность 1 м3 хладагента также должна быть как можно больше. Она достигается при большой плотности и большой теплоемкости хладагента. Чем больше объемная холодопроизводительность тем меньше размеры компрессора, компактнее вся установка и меньше затраты энергии на преодоление сопротивления.

2. Физико-химические. Объемный вес, вязкость, коэффициент теплопроводности, химическая стойкость при контакте с металлами, смазочными маслами, воздухом при всех температурах и давлениях. Желательно, чтобы объемный вес и вязкость были не большими. Важным свойством является устойчивость хладагента к растворению маслами. Необходимо чтобы хладагент обладал малой растворимостью.

3. Физиологические. Безвредным и легко обнаруживаемым в воздухе.

4. Экономические.Должен выпускаться в больших масштабах по низкой цене.

Классификация хладагента

Все хладагенты делят на 3 группы: высокого, среднего и низкого давлений. К первой относят: углекислота, этан, пропан, этилен, фреон 13 (трифтормонохлорметан). Хладагенты высокого давления в установках кондиционирования не применяют, т.к. их давление 25-70 атм. не применяется.

Среднее: аммиак, фреон 12 (дифтордихлорметан), фреон 22 (дифтормонохлорметан), хлористый метил. В установках кондиционирования применяют, т.к. давление конденсации не превышает 15 атм.

Низкого: фреон 114 (тетрафтордихлорэтан), фреон 11 (монофтортрихлорметан). Давление испарения находится в области глубокого вакуума, а давление конденсации чуть выше атмосферного. Общим недостатком считают малую объемную холодопроизводительность.

Свойства основных хладагентов

Аммиак. Самый старый с 1875г. Токсичен с острым запахом бесцветный газ. Этот хладагент обладает хорошими термодинамическими качествами, имеет большую объемную холодопроизводительность (518 ккал/м3). ПДК в рабочих помещениях 0,02 г/м3. При содержании его в воздухе от 16-27% взрывоопасен. Не коррозируют черные металлы, а в присутствии влаги коррозируют цветные. Утечку обнаруживают по запаху или лакмусовой бумажке. Аммиак почти не растворяется в масле, но интенсивно поглощается водой. Широко применяют в поршневых компрессорных и абсорбционных установках. Это дешевый хладагент, но мало отвечает физиологическим требованиям.Фреон 12. Примерно, 100 лет. В нем вредные действия хлора нейтрализуются фтором. Не имеет цвета и запаха. Благодаря отсутствию водорода не горит, взрывобезопасен. Примерно, в 4 раза тяжелее воздуха, в термодинамическом отношении уступает аммиаку. Рраб в 1,5 ниже чем в аммиачной установке. Недостатки: малая теплота испарения, меньшая по сравнению с аммиаком холодопроизводительность. Так как фреон 12 не имеет запаха, то обнаружить утечку довольно трудно. Галоидный искатель, либо обмасливают места. Обладают способностью проникать через мельчайшие неплотности в тех местах, где воздух и аммиак проникнуть не могут. Меньшая объемная холодопроизводительность по сравнению с аммиаком приводит к большим размерам компрессоров. Растворимость воды во фреоне 12 ничтожна. Не растворенная вода замерзает, забивает узкие проходы в вентилях, поэтому перед заполнением машины ее необходимо тщательно осушить. Не содержащий влаги фреон12 нейтрален ко всем материалам, не коррозирует, но интенсивно растворяется в масле, вязкость которого резко снижается. Поэтому для смазки компрессора используют специальные вязкие масла. Стоимость значительно выше аммиака. Перевозят его в жидком виде в баллонах, окрашенных алюминиевой краской.

Фреон 22. Не имеет ни цвета, ни запаха, Не горит, не взрывается. По термодинамическим свойствам близок к аммиаку, а по физическим к фреону 12. Содержит водород. Применение позволяет повысить экономичность на 5-6% и снизить поверхность теплообменной аппаратуры на 10-15%.

В настоящее время все фреоны называются хладонами. Обозначение любого холодильного агента R-N, гдеR-символN-номер хладона или присвоенный номер для других холодильных агентов. В обозначении смесей холодильных агентов указывают названия составляющих и их массовые доли. Не органического происхождения аммиак вода присваивают номера равные их молекулярной массе умноженной на 700.

В ходе исследования озоновых дыр было установлено что промышленные и бытовые отходы, содержащие атомы хлора, достигая определенной высоты высвобождают хлор, который учувствует в разрушении озонового слоя.

Международной конвенцией в Вене в 1985г и протоколом в Монреале в 1987г были приняты решения о прекращении к 2000г производства и использовании озоноопасных хладонов. Р11,12,113,114,115. А хладоны Р22,123,124,141,142 разрешены в качестве переходных, которые должны быть полностью исключены к 40,а по возможности к 20г. В замен предлагаются гидрофторуглероды (ГФУ) и гидрохлорфторуглероды (ГХФУ), которые разлагаются благодаря водороду гораздо быстрее в нижних слоях атмосферы, не достигая озонового слоя.

Холодоносители

Это тела, используемые в холодильной технике для переноса холода на расстояние. Они могут быть жидкими и газообразными. Требования те же что и к хладагентам. Охлаждать помещение можно двумя способами: непосредственным охлаждением, когда хладагент испаряется в испарителе, расположенном непосредственно в помещении, ипо средством холодоносителей, когда вода или водные растворы солей, охлаждаемые в испарителе, циркулируют по трубопроводам, расположенным в охлаждаемом помещении. Вода имеет большую теплоемкость, она безвредна и дешева. Недостаток: высокая температура замерзания. Для охлаждения среды до температур ниже 0, в качестве холодоносителей применяютрассолы (хлористый натрий, хлористый кальций, хлористый магний). Свойства рассолов зависят от концентрации, их необходимо применять в концентрации соответствующей криогидратной точке (из рассола не выпадают ни соль, ни лед). Для хлористого натрия эта точка характеризуется температурой замерзания. В растворе содержится соли 23,1 %. Практически такой рассол применяют приt_к=-15С. Для охлаждения среды до более низких температур применяют раствор хлористого кальция. Недостатком всех рассолов является сильное корродирование металлов, поэтому в них необходимо добавлятьпассиваторы.Это вещества замедляющие коррозию металлов.