Кондиционирование воздуха в пассажирских вагонах (стр. 4 из 6)

1

2 6. Расчет и построение холодильного цикла работы установки вагона

Для искусственного охлаждения воздуха в вагоне применения системы охлаждения, которые являются непременной составной частью вагонной установки кондиционирования воздуха. Сама система охлаждения состоит из холодильной установки и устройств для распределения охлажденного воздуха по пассажирскому помещению.

Порядок построения:

Определение температуры кипения хладагента.

Температура испарения (кипения) хладагента t_o(^oC) определяется по следующей формуле /6, с. 18/:

где

средняя температура воздуха отделения пассажирского вагона, продуваемого через испаритель, ^оС;

разность температур воздуха и испарения хладагента, ^оС.

Принимаем t_В=23^оС.

Dt_о=12¸18^оС /6, с. 18/. Принимаем Dt_о=15^оС.

Тогда

В области влажного пара изотерма и изобара совпадают. По изотерме t_о проводим изобару P_о, на пересечении изобары p_о и кривой паросодержания x=1 получим точку 1.

Определение температуры конденсации.

Температуру конденсации t_к(^оС) определяем по следующей формуле:

где

температура наружного воздуха;

приращение температуры конденсации;

/6, с. 18/;

По изотерме t_к строим изобару P_к соответственно точки 3 и 2¢ получим пересечение изобары t_к с кривой паросодержания x=0.

Построение точки 1¢.

t_i=t_всас.+Dt_всас.

где Dt_всас=(15¸25)^оС.

Тогда t_i=8+20=28^оС

Точка 1¢ располагается в области перегретого пара на пересечении изобары P_о и изотермы t_всас..

Построение точки 2.

Точка 2 получается в результате пересечения адиабаты, проведенной из точки 1¢, с изобарой P_к.

Построение точек 3¢ и 4.

Температуру переохлаждения хладагента на ходим по формуле:

где

изотерма конденсации;

;

В области влажного воздуха находим изотерму

. Проводим до пересечения с кривой паросодержания

. Восстановив перпендикуляр до изобары

, получаем точку 3¢. Если провести из точки 3¢ и изобары

перпендикуляр на изобару

получим точку 4.

Данные с графика:

i₁=555кДж/кг; i₁_¢=567кДж/кг;

i₂_¢=568кДж/кг; i₂=585кДж/кг;

i₃=440кДж/кг; i₃_¢=i₄=425кДж/кг.

удельный объем всасываемых компрессором паров;

температура перегрева пара в точке 2.

Таблица 6.1 – Результаты расчета

Определяемый параметр	Расчетная формула	Хладон‑12
Холодопроизводительность 1 кг. хладагента (удельная масса), кДж/кг	q_о=i₁-i₄	q_о=555–440=115
Теоретическая работа сжатия хладагента в компрессоре, кДж/кг	l=i₂-i₁	l=585–555=30
Тепло, отданное 1 кг. Хладагента, кДж:· в конденсаторе· в переохладителе	q_к=i₂-i₃q_и=i₃-i₃_¢	q_к=585–440=145q_и=440–425=15
Холодильный коэффициент	e=q_о/l_.	e=115/30=3,83
Объемная холодопроизводительность хладагента, кДж/м³	q_V=q_о/V_уд.	q_V=115/0,06=1916,67
Объем паров хладагента, всасываемых компрессором, м³/ч	V=3600×Q_о/q_V	V=3600×29/1916,67==54,47
Масса циркулирующего хладагента, кг/ч	G=3600×Q_о/q_о	G=3600×29/115==907,83
Теоретическая мощность компрессора, кВт:· в зависимости от холодопроизводительности: Q_о· в зависимости от массы циркулирующего хладагента: G	N_Т=Q_o/eN_T=G×l/3600	N_T=29/3,83=7,57N_T=907,83×30/3600==7,57
Тепловая нагрузка на переохладитель, кВт	Q_и=G×q_и/3600	Q_и=907,83×15/3600==3,78
Тепловая нагрузка на конденсатор, кВт	Q_к=Q_о+N_T==(Q_o/e)×(e+1)	Q_к=(29/3,83)×4,83==36,57

7. Приборы автоматики холодильной установки вагона

Холодильные установки обычно работают в автоматическом режиме с помощью специальных приборов, обеспечивающих стабильность процессов и сохранность оборудования. Назначение автоматического регулирования холодильной установки состоит в следующем: обеспечить правильное заполнение испарителя хладагентом; обеспечить включение или отключение соответствующих аппаратов или секций в зависимости от тепловой нагрузки; защитить линию нагнетания от чрезмерного повышения давления; защитить линию всасывания от понижения давления; не допускать снижения давления масла ниже заданной величины; защитить электродвигатели от чрезмерного перегрева; обеспечить заданную температуру воздуха в вагоне. В системе автоматического регулирования применяются приборы, к которым относятся: регуляторы заполнения испарителя – термо- или барорегулирующие вентили; защитные приборы–реле давления и температуры; исполнительные приборы – соленоидные вентили; приборы контроля–манометры, сигнальные указатели.

Регуляторы заполнения испарителя предназначены для автоматического регулирования подачи хладагента в испаритель и действуют в зависимости или от температуры всасываемых паров (терморегулирующие вентили), или от давления этих паров (барорегулирующие вентили).

Принцип действия терморегулирующего вентиля (ТРВ) заключается в изменении размера его проходного отверстия в зависимости от величины перегрева всасываемого пара. При этом происходит дросселирование проходящего через ТРВ хладагента от давления конденсации до давления испарения с одновременным понижением температуры. Для этого ТРВ имеет специальный термочувствительный баллон, который укреплен на отходящей от испарителя трубе и воспринимает температуру поверхности этой трубы. При увеличении перегрева всасываемого пара из-за недостаточного поступления в испаритель хладагента термочувствительный баллон подает сигнал исполнительному механизму ТРВ и сечение проходного отверстия увеличивается, при уменьшении перегрева всасываемого пара – наоборот. Терморегулирующие вентили бывают сильфонные и мембранные. Первые широко применяются в холодильной технике, однако конструкция их довольно сложна. При плохом исполнении и небрежном уходе в эксплуатации сильфонные вентили становятся ненадежными в работе, а главное недостаточно герметичными.

Более простыми по конструкции, компактными и надежными являются мембранные терморегулирующие вентили (рис. 8.1). Термочувствительный баллон 6 этого вентиля частично заполнен легко испаряющейся жидкостью (обычно хладоном-12). Давление со стороны баллона, меняющееся с изменением температуры на поверхности трубопровода, действует через капиллярную трубку 5 на мембрану 4 сверху, а давление хладагента в системе действует на мембрану снизу. Небольшое усилие, создаваемое пружиной 1, удерживает клапан 3 вентиля в закрытом положении до тех пор, пока давление на мембрану сверху не преодолевает усилия пружины и давления хладагента в системе (давление кипения). Изменение усилия пружины для настройки вентиля на определенную величину перегрева производят винтом 2. После регулировки винт закрывают колпачком, который служит и регулировочным ключом.

В барорегулирующем вентиле (рис. 8.2) корпус 1 внутри разделен на две части: нижняя часть, расположенная под сильфоном 2, заполнена хладагентом, верхняя сообщается с атмосферой. Поддержание необходимой величины давления в испарителе происходит следующим образом. Хладагент поступает в нижнюю часть вентиля и давит на сильфон, стремясь сжать его. Этому препятствует пружина 3, жесткость которой можно изменять при помощи регулировочного винта 4 с гайкой. Если давление испарения будет больше усилия пружины, то сильфон сожмется и тягой 5, ввернутой в его донышко, через палец кривошипа 6 повернет золотник 7, который прикроет проходное сечение и уменьшит поступление хладагента. После того как давление в испарителе уменьшится и соответственно понизится давление в нижней части корпуса, пружина растянет сильфон и золотник откроет канал поступления хладагента в испаритель. Бывают и несколько иные по конструкции барорегулирующие вентили, но принцип действия их такой же.