3.3 Цикл при работе компрессора сухим ходом

В компрессор могут поступать пары холодильного агента различного состояния: влажные, насыщенные и перегретые. В рассмотренном цикле (см. рис. 3.2) принималось, что компрессор всасывает влажный насыщен­ный пар или, как говорят, работает влажным ходом. При всасывании сухих насыщенных паров или несколько перегретых (при давлении кипения р₀) принято говорить, что компрессор работает сухим ходом. Этот цикл показан на рис. 3.4 сплошными линиями.

Теоретически выгоднее работа влажным ходом, так как при этом цикл холодильной машины ближе к обратному циклу Карно. Однако практически производительность компрессора при влажном ходе всегда и для всех холодильных агентов значительно ниже, чем при сухом ходе. Это объясняется главным образом тем, что в теоретическом процессе не учитывают вредного влияния теплообмена между паром и стенками цилиндра компрессора, который всегда наблюдается при работе машины.

Рис. 3.4  Изображение в S, T-диаграмме холодильного цикла

при работе компрессора сухим ходом

В действительном процессе работы компрессора во время сжатия температура пара повышается и тепловой поток направлен от пара к стенкам цилиндра. Во время процесса всасывания тепловой поток имеет противоположное направление – от стенок цилиндра к пару, что вызывает увеличе­ние удельного объе­ма последнего и уменьшение массы пара, поступающего в цилиндр компрессора, а следовательно, снижение про­изводительности машины. При влажном ходе в компрес­сор засасываются капли жидкости, которые при входе в цилиндр, в результате резкого уменьшения скорости па­ра, отделяются от него и оседают на стенках цилиндра, нагретых во время предыдущего процесса сжатия. При соприкосновении капель жидкости с горячей поверхно­стью стенок цилиндра происходит образование пара, что уменьшает количество всасываемого холодильного аген­та, а следовательно, снижает производительность комп­рессора. Поэтому производительность компрессора при влажном ходе меньше, чем при сухом.

Почти во всех холодильных установках компрессоры работают сухим ходом. В аммиачных машинах сухой ход компрессора достигается обычно при помощи специаль­ного аппарата – отделителя жидкости или регулирова­нием подачи холодильного агента в испаритель.

Отделитель жидкости включается во всасывающую линию холодильной установки между испарителем и компрессором.

Во фреоновых машинах сухой ход компрессора достигается либо при помощи специальных теплообменников, либо тоже путем регулирования подачи холодильного агента в испаритель.

3.4 Цикл с регенеративным теплообменником

Схема машины и ее цикл показаны на рис. 3.5.

В регенеративном теплообменнике происходит перегрев пара, поступающего из испарителя за счет переохлаждения жидкости из конденсатора.

РТ

Рис. 3.5  Схема и цикл паровой холодильной машины

с регенерацией

РТ – регенеративный

теплообменник

За счет переохлаждения жидкости (процесс 34 на рис. 3.5.) увеличивается удельная холодопроизводительность на величину q₀, равную i₆ – i₅ и i₃ – i₄.

Уравнение теплового баланса регенеративного теплообменника, пренебрегая теплообменом с окружающей средой, имеет вид:

. (3.2)

Расчет цикла аналогичен расчету аммиачной холодильной машины.

Удельная массовая холодопроизводительность :

. (3.3)

Удельная работа сжатия в компрессоре:

(3.4)

Удельная тепловая нагрузка на конденсатор:

(3.5)

Холодильный коэффициент цикла:

(3.6)

Для теплового расчета компрессора может потребоваться его удельная объемная холодопроизводительность, которую определяют по формуле:

(3.7)

где ₁, м³/кг – удельный объем пара, всасываемого в компрессор (точка 1).