15. Работа холодильной машины с использованием эффекта дросселирования

В Холодильно-газовых машинах наиболее часто используются холодильные циклы, основанные на дросселировании сжатого газа через суженное отверстие (Джоуля — Томсона эффект). Цикл с дросселированием является самым простым, но термодинамически малоэффективным и поэтому применяется только для очень малых Х.-г. м. Дросселирование в его техническом приложении в холодильной технике предназначено для снижения температуры холодильного агента при снижении давления. По этой причине величина является важной термодинамической характеристикой этого процесса.

Принцип работы холодильной машины следующий. Пар, образующийся в результате кипения хладагента в испарителе, отсасывается компрессором Км. В компрессоре пар сжимается (при этом температура и давление его повышаются), а затем пар высокого давления нагнетается через трубопровод в конденсатор. В конденсаторе пары хладагента охлаждаются воздушной средой и конденсируются, превращаясь в жидкость. Далее жидкий хладагент по трубопроводу поступает в дросселирующий орган, где осуществляются его дросселирование и резкое снижение давления и температуры. Из дросселирующего органа хладагент поступает в испаритель, где происходит его кипение, в результате чего он превращается из жидкости в пар и поглощает определенное количество теплоты от объекта охлаждения (холодильной камеры). Пары хладагента по всасывающему трубопроводу далее направляются в компрессор, но предварительно они подогреваются в регенеративном теплообменнике, образованном капиллярной трубкой и плотно соединенным с ней всасывающим патрубком (или капиллярная трубка проходит внутри всасывающего патрубка). Переохлаждение жидкости способствует увеличению холодопроизводительности, а перегрев пара во всасывающем трубопроводе уменьшает объемные потери и также повышает холодопроизводительность компрессора. Кроме того, при наличии теплообменника допускается некоторое переполнение испарителя хладагентом без опасения гидравлического удара и появляется возможность лучше организовать возврат масла из испарителя в компрессор.

16. Диаграмма цикла I-p, процесс сжатия.

Процесс в компрессоре, протекающий по линии C – D, характеризует сжатие пара от давления кипения до давления конденсации. В простом цикле принимается, что процесс сжатия по линии C – D изоэнтропный. Изоэнтропное сжатие – это особый адиабатный процесс, который происходит без трения. В процессе, протекающем по линии C – D, энтропия пара не изменяетяс, т.е. энтропия хладагента в точке D та же, что и в точке С. В точке D хладагент находится в виде перегретого пара при давлении конденсации, соответствующем температуре конденсации (насыщения).Процесс сжатия изоэнтропичен (при постоянной энтропии), т.е. энтропия перегретого пара в точке С. По диаграмме энтальпия – давление можно определить также все параметры хладагента в точке D. В течение процесса сжатия (линия C – D) компрессор совершает работу. Поэтому энергия (энтальпия) пара увеличивается пропорционально количеству совершенной механической работы. Энергетический эквивалент работы, совершенной в процессе сжатия, часто называют теплотой сжатия, и он равен разности между энтальпиями хладагента в точках D и C, где q_ι=i_d – i_c.

Поглощая теплоту сжатия, горячий пар, нагнетаемый компрессором, находится в перегретом состоянии, т.е. его температура выше темп-ры насыщения. Чтобы создать условия для конденсации пара, его темп-ру необходимо снизить до темп-ры насыщения.