Тема 1.5. Теплоиспользующие холодильные машины.

Литература: (Л –1) с. 229-243; (Л -2) с. 198-211.

Методические указания.

Абсорбционные холодильные машины (АХМ), в отличие от компрессионных, для осуществления обратного цикла используют не механическую энергию, а тепловую. В АХМ для получения холода применяются двухкомпонентные растворы: хладагент и поглотитель (абсорбент).

При изучении этой темы необходимо уяснить, что эффективность работы теплоиспользующих холодильных машин меньше компрессионных. Экономически оправдано применение таких машин только при использовании «бросовой» тепловой энергии. Следует обратить внимание на особенности конструкции аппаратов АХМ, изучить пути повышения эффективности работы абсорбционных холодильных машин, знать их достоинства и недостатки.

В бытовых холодильниках применяются абсорбционные холодильные машины непрерывного действия с инертным газом (АНХМ). Помимо хладагента и поглотителя, они заправляются водородом, который, собираясь во время работы в испарителе, снижает парциальное давление пара аммиака. Температура кипения аммиака будет зависеть не от общего давления в системе (Р_К=1500  1800кПа), а от парциального(Р₀=200300кПа), что позволяет получать отрицательную температуру в испарителе холодильника. Разберите достоинства и недостатки АНХМ.

Вопросы для самоконтроля.

1. В чем принципиальная разница между абсорбционной и компрессионной холодильными машинами?

2. Для какой цели в схему абсорбционной холодильной машины включают теплообменник, дефлегматор и ректификатор?

3. Почему в абсорбционной холодильной машине с инертным газом при одинаковом общем давлении в системе в испарителе происходит процесс кипения при Р₀, а в конденсаторе - конденсация при Р_К?

4. Каково назначение и принцип работы эжектора в схеме пароэжекторной холодильной машины?

5. Как изображаются циклы пароэжекторной холодильной машины в S-Т диаграмме.

6. Где применяют пароэжекторные холодильные машины?

Тема 1.6. Компрессоры холодильных машин.

Лабораторная работа 1.

Разработка и сборка различных типов компрессоров, составление эскизов отдельных узлов и деталей, описание конструкций.

Цель: Изучение устройства компрессора и взаимодействия его узлов и деталей.

Практические занятия 6,7.

Изучение устройства отдельных узлов и деталей компрессоров.

Цель: Закрепление знаний по устройству компрессоров различных конструкций и типов.

Практические занятия 8,9.

Тепловой расчет и подбор одноступенчатого и

двухступенчатых компрессоров (агрегатов).

Цель: Освоение методики выполнения тепловых расчетов и подбора компрессоров.

Литература: (Л-1) с. 63-143; (Л -2) с. 49-124.

Методические указания.

Компрессор является одним из основных элементов холодильной машины, которой отсасывает пар из испарителя, сжимает его до давления конденсации и нагнетает в конденсатор, затрачивая энергию цикла. Конструкции компрессоров разнообразны; наша промышленность выпускает четыре типа компрессоров: поршневые, ротационные, винтовые и центробежные. Наиболее широкое распространение получили поршневые и винтовые компрессоры одно и двухступенчатого сжатия, поэтому особое внимание уделите особенностям конструкций этих компрессоров. Изучение материалов по учебникам необходимо увязать со знаниями, полученными непосредственно на производстве. Кроме того, внедряются спиральные компрессоры, особенно для небольших холодопроизводительностей.

Согласно ОСТ 26.03-1018-76 внедрена система условных обозначений холодильного оборудования. В условное обозначение компрессора по ГОСТ 6492-76 входят цифровое обозначение холодильного агента, типоразмер компрессора, модификация по исполнению встроенного регулирования производительности.

При изучении действительного рабочего процесса поршневого компрессора необходимо разобраться в причинах, влияющих на величину объемных потерь в компрессоре. Эти потери характеризуются коэффициентом подачи компрессора. Наибольшее влияние на его величину оказывает мертвое пространство: с увеличением объема мертвого пространства и степени сжатия Р_К/Р₀ уменьшается коэффициент подачи компрессора (возрастают объемные потери). Производительность компрессора зависит также от сопротивления проходу пара через всасывающие и нагнетательные клапаны, при увеличении сопротивления проходу пара через клапаны коэффициент подачи уменьшается. Интенсификация теплообмена между стенками цилиндра и поступающим в компрессор паром, неплотности в рабочей полости цилиндра компрессора также приводят к уменьшению его производительности. Величина коэффициента подачи  компрессора зависит, в основном, от отношения давлений Р_К/Р₀. Увеличение отношения давлений всегда приводит к уменьшению величины коэффициента подачи, а значит и производительности компрессора. Величина коэффициента подачи (<1) показывает количественное уменьшение действительной объемной подачи компрессора по сравнению с теоретической.

Холодопроизводительность данного компрессора является величиной переменной, зависящей от условий работы, в основном, от отношения давлений Р_К/Р₀. При увеличении отношения давлений холодопроизводительность компрессора уменьшается.

Так как холодопроизводительность компрессора зависит от условий его работы, то для сравнения различных компрессоров их холодопроизводительность необходимо определять при одинаковых температурных условиях. Для различных типов компрессоров эти условия могут отличаться, в паспорте компрессора указана его холодопроизводительность при спецификационном режиме (как частный случай при стандартном режиме).

Обеспечение заданного температурного режима в охлаждаемых объектах возможно при правильном тепловом расчете и подборе компрессоров.

Тепловой расчет компрессора начинается с построения цикла в диаграммах S - Т или i-lgР в соответствии с температурным режимом работы холодильной установки. Режим работы компрессора определяется температурой кипения t₀, температурой конденсации t_К и перегревом пара перед компрессором ∆t_ВС. Температура пара аммиака, всасываемого компрессором, должны быть на 510°С выше температуры кипения для одноступенчатых и второй ступени двухступенчатых компрессоров и на 1020°С выше t₀ для первой ступени двухступенчатых компрессоров. Перегрев пара хладона перед компрессорами составляет 2030^оС. Температура конденсации t_К принимается выше средней температуры охлаждающей воды на 56°С, а при использовании воздушных конденсатов - на 810°С выше температуры воздуха, поступающего на охлаждение.

Температура поступающей на конденсатор воды принимается на 23°С выше температуры мокрого термометра (оборотное водоснабжение) или на 810°С ниже расчетной летней температуры (прямоточное водоснабжение). Нагрев воды в конденсаторе при оборотном водоснабжении - 68°С.