- •1. Искусственный холод и области его применения
- •1.1. Общие сведения [1]
- •1.2. Способы получения низких температур:
- •1.3. Энергетические затраты производства холода
- •2. Общие сведения о системах холодоснабжения, холодильных машинах и установках
- •2.1. Холодильные станции и установки
- •2.2. Классификация холодильных машин (хм)
- •2.3. Достоинства и недостатки хм. Области их применения
- •3. Рабочие вещества холодильных машин и установок
- •3.1. Хладагенты
- •3.1.1. Общие сведения
- •3.2. Хладоносители (хн)
- •4. Принципиальные схемы и циклы одноступенчатых компрессорных холодильных машин Введение
- •4.1. Холодильная машина с дросселированием в области влажного пара и сжатием сухого пара
- •4.2. Холодильная машина с переохлаждением1 рабочего вещества после конденсатора
- •4.3. Компрессионная хм с регенеративным охлаждением жидкого хладагента
- •4.4. Основные показатели хм. Параметры одноступенчатых компрессорных хм
- •4.5. Определение параметров испарения и конденсации в холодильных машинах
- •4.6. Методы повышения эффективности циклов холодильных машин
- •5. Циклы и принципиальные схемы парожидкостных многоступенчатых холодильных машин
- •5.1. Причины перехода к многоступенчатым процессам сжатия и дросселирования
- •5.2. Схема и цикл двухступенчатой хм с однократным дросселированием и с неполным промежуточным охлаждением паров ха
- •5.3. Принципиальная схема и процесс работы двухступенчатой компрессорной хм с двукратным дросселированием и с полным промежуточным охлаждением
- •5.4. Турбокомпрессорная холодильная машина с двумя секциями сжатия и двумя ступенями дросселирования
- •5.5. Каскадные холодильные машины
- •6. Оборудование компрессорных холодильных установок
- •6.1. Компрессоры холодильных машин
- •6.2. Аппараты парожидкостных холодильных машин
- •6.2.1. Общие сведения
- •6.3. Вспомогательное оборудование холодильных машин
- •7. Абсорбционные холодильные установки
- •7.1. Общие сведения
- •7.2. Схема и принцип действия идеальной абсорбционной холодильной установки
- •7.3. Схема и рабочий процесс реальной одноступенчатой водоаммиачной абсорбционной холодильной установки
- •7.4. Схема и процесс работы бромисто-литиевой абсорбционной холодильной установки
- •7.5. Показатели работы абсорбционных холодильных машин
- •8. Основные схемы холодоснабжения технологических цехов
- •8.1. Классификация систем холодоснабжения (схс)
- •8.2. Схема с непосредственным испарением хладагента в технологических аппаратах (непосредственное охлаждение)
- •8.3. Охлаждение с помощью промежуточных хладоносителей
- •8.4. Достоинства и недостатки систем холодоснабжения
- •9. Схемы обвязки технологических аппаратов
- •9.1. Схема с непосредственным испарением ха
- •9.2. Схема с промежуточным хладоносителем
- •10. Схемы узлов машинного отделения компрессорных холодильных установок
- •10.1. Узел одноступенчатых компрессоров при наличии нескольких температур кипения
- •10.2. Узел конденсатора и регулирующей станции (при одноступенчатом сжатии)
- •10.3. Узел компрессоров холодильных машин двухступенчатого сжатия
5.5. Каскадные холодильные машины
Для получения более низких температур с помощью парожидкостных циклов используются каскадные холодильные машины.
Каскадная ХМ это система состоящая из двух и более холодильных машин (циклов, ветвей), работающих в разных температурных диапазонах. Эти машины работают на разных хладагентах и связаны между собой только тепловой связью с помощью теплообменных аппаратов, так называемых конденсат оров-испарителей. На рис. 5.7 приведена схема и цикл такой ХМ.
Рис. 5.7. Простейшая однокаскадная холодильная машина:
I, II – компрессоры нижней и верхней ветвей каскада; III – конденсатор каскадной машины; IV – конденсатор-испаритель; V – испаритель каскадной машины; VI, VII – дроссельные вентили верхней и нижней ветвей каскадной ХМ
Две смежные холодильные машины, в таком случае, образуют каскад. Связующий теплообменный аппарат для одной машины выполняет роль конденсатора, для другой – испарителя.
Сами холодильные машины, входящие в систему, могут быть одно-, двух- и более ступенчатые, компрессорные и абсорбционные.
Необходимое условие работы каскадной ХМ: . Обычно .
При выборе хладагента для нижней ветви каскада важно, чтобы давление в испарителе Р0 было больше атмосферного (0,1 МПа), чтобы не было подсоса воздуха. А также критическая температура этого ХА должна быть существенно больше температуры конденсации , с целью снижения потерь дросселирования.
Термодинамическая эффективность каскадной машины будет всегда меньше многоступенчатой ХМ работающей на одном ХА, т.к. у них нет конденсатора-испарителя и для них Тк-и=0. На практике же, реальные каскадные ХМ всегда экономически выгоднее двух-, а иногда и трехступенчатых ХМ. Это объясняется следующими преимуществами каскадных ХМ:
а) объем (а следовательно и масса) компрессора каскадной ХМ меньше чем у многоступенчатых из-за меньших удельных объемов всасываемого пара (давление выше);
б) меньше относительные потери мощности в клапанах компрессора, т.к. при низких давлениях газодинамические потери в клапанах становятся соизмеримыми с работой сжатия;
в) меньше потери трения, т.к. меньше размеры цилиндров в компрессорах нижних ветвей;
г) общая степень повышения давления в компрессорах (при одинаковых Т0 и Тк) в каскадных ХМ ниже, чем в многоступенчатых, следовательно выше значение коэффициентов подачи и КПД;
д) более дешевые и надежные испарители. Так как давление в них выше атмосферного, то стенки аппаратов можно делать более тонкие.
Применяют каскадные ХМ для получения холода с температурами в диапазоне от -80 до -140 С.
Контрольные вопросы:
1. Как меняется степень повышения давления в компрессоре ХМ при изменении температур охлаждающей и охлаждаемой сред?
2. Какие явления наблюдаются в работе ХМ при увеличении степени повышения давления в компрессоре?
3. Какие преимущества имеются у процесса многоступенчатого сжатия перед одноступенчатым сжатием?
4. Какую роль выполняет змеевик, размещенный в промежуточном сосуде двухступенчатых ХМ?
5. Чем отличаются процессы сжатия с полным и с неполным промежуточным охлаждением ХА в многоступенчатых ХМ?
6. С какой целью в схемах холодоснабжения применяются питающие отделители жидкости?
7. Какое преимущество имеет ХМ с двухкратным дросселированием жидкого ХА по сравнению с ХМ с однократным дросселированием?
8. Какой тип промежуточного охлаждения используется в турбокомпрессорных холодильных машинах?
9. Что называют каскадом в каскадной ХМ?
10. Какое обязательное условие необходимо выполнять, чтобы обеспечить работу каскадной холодильной машины?
11. Чем должны отличаться хладагенты, применяемые в нижнем и верхнем циклах каскадной ХМ?
12. Какими преимуществами обладают каскадные ХМ перед многоступенчатыми агрегатами при одинаковых внешних условиях работы?