Содержание (стр. 3 из 17)

- отсутствие промежуточного сосуда.

Выбираем каскадную схему с двумя одноступенчатыми ветвями (рис. 2.3.).

Схема термокамеры

Рис.2.3.

2.2. Описание схемы и циклов

В нижней ветви каскада используется рабочее вещество высокого давления - хладон 23; в верхней ветви - рабочее вещество среднего давления - хладон 22 (свойства хладонов описаны в разделе 5).

Для построения рабочего цикла нижнего каскада на диаграмму i – lg р нанесены характерные точки циклов, показывая основные процессы цикла машины (рис. 2.4).

Необходимые для построения цикла параметры:

- температура кипения R23: tкип. = -70 ºС (Ркип = 0,2 МПа);

- температура конденсации R23: tкон. = -18 ºС (Ркон. =1,5 МПа).

Пересечение изобары давления Ро с кривой насыщенного пара показывает состояние хладагента на выходе из испарителя - т.1 ”. Перегрев пара происходит в теплообменнике регенеративном ТР2 и во всасывающем трубопроводе перед компрессором КМ2 при Ркип до температуры tвc. Подогрев пара в ТР2, с одной стороны, увеличивает работу компрессора, но, с другой стороны, уменьшает тепловой поток в испарителе-конденсаторе. Точка всасывания 1 лежит на пересечении изобары Ркип и изотермы tвс в области перегретого пара. Нагрев рабочего вещества в процессе 1”- 1 принимаем около 20 ºС. Эта величина может изменятся в зависимости от условий работы машины. При сжатии пара в компрессоре давление повышается до Ркон точка сжатия 2 лежит на пересечении адиабаты, проведенной из точки 1 и изобары Ркон. Температура этой точки называется температурой нагнетания компрессора. Из КМ2 перегретый пар охлаждается воздухом в ОА2 (т.3”), в ТР2 - холодным паром, идущим из испарителя (т.3). Точку 3 можно определить энтальпии iз=i3” +i1” -i1 или по диаграмме i - lg р. В состоянии пара хладагент поступает в испаритель-конденсатор. Теплота от испарителя-конденсатора отводится верхней ветвью каскада. Жидкое рабочее вещество после освобождения от влаги и загрязнений в фильтре-осушителе ФОl дросселируется в дросселе Д. Линия энтальпии проходит вертикально вниз до пересечения с изобарой Ркип. В состоянии влажного пара (т.4) хладагент поступает в испаритель, где кипит при постоянных температуре и давлении до состояния насыщенного пара (т.l”). Цикл замыкается и повторяется.

Для построения рабочего цикла верхнего каскада на диаграмме i - lg Р (рис. 2.5.), задаются параметры:

- температура кипения R22: tкип = -28 ºС (Ркип = 0,178 МПа);

- температура конденсации R22: tкон = 35 ºС (Ркон = 1,368 МПа).

Состояние насыщенного пара на выходе из испарителя-конденсатора И-К показывает т. 5”. Перегрев пара происходит в теплообменнике ТРl и во всасывающем трубопроводе перед компрессором при Ркип до tвc (т. 5). При сжатии пара в компрессоре давление повышается до Ркон (т.6). Из компрессора перегретый пар поступает в конденсатор, где сначала охлаждается, затем конденсируется при постоянной температуре до состояния насыщения жидкости (т.7”). После конденсатора жидкость поступает в линейный ресивер Р. Процесс переохлаждения (7”-7) проходит в ТР1, т.7 находим по энтальпии i7=i7”+i5”-i5 или по диаграмме i - lg р. После освобождения от влаги и загрязнений в фильтре-осушителе ФО1 переохлажденная жидкость поступает к дросселю и дросселируется до давления кипения Ркип при i=const . В состоянии влажного пара (т.8) хладагент поступает в испаритель-конденсатор, где кипит при постоянных температуре и давлении кипения до состояния насыщенного пара (т.5”), отводя теплоту от конденсирующего хладагента нижней ветви каскада. Образовавшийся пар нагревается в теплообменнике ТР1 и всасывается компрессором КМ1. Цикл замыкается и повторяется.

Необходимые для расчетов значения параметров узловых точек холодильных циклов представлены в таблице 2.1.

Таблица 2.1.

Параметры узловых точек циклов

Параметры	Точки циклов
	1”	1	2	3”	3	4	5”	5	6	7”	7	8
Р, МПа	0,2	0,2	1,5	1,5	1,5	0,2	0,178	0,178	1,368	1,368	1,368	0,178
t, ºC	-70	-50	45	25	-20	-70	-28	-8	80	25	5	-28
i, кДж/кг	332	348	410	173	158	158	680	705	765	545	528	528

3. ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ХЛАДАГЕНТАМ

К хладагентам предъявляются четыре группы требований: термодина-мические, физико-химические, физиологические и экономические.

3.1. Термодинамические требования [3, с.17]

Предъявляют следующие термодинамические требования:

- объемная холодопроизводительность qv холодильного агента должна быть большой, так как при больших qv значительно уменьшаются размеры и масса компрессора вследствие малых объемов циркулирующего холодильного агента. Но это требование при выборе холодильного агента не является решающим, так как с увеличением qv растет разность давлений в холодильной машине, что также весьма нежелательно;

- давление холодильного агента в конце сжатия не должно быть слишком высоким, так как высокие давления приводят к усложнению и утяжелению конструкции машины, делают ее небезопасной;

- давление кипения холодильного агента желательно иметь выше атмос-ферного, так как при вакууме в систему может засасываться воздух, который отрицательно влияет на работу холодильной машины;

- отношение давления Рк/Ро должно быть небольшим, так как c уменьше-нием значений Рн/Ро уменьшаются затрачиваемая работа и габариты, увеличи-вается КПД компрессора;

- теплота парообразования должна быть большой, так как чем она больше, тем меньшая масса холодильного агента должна циркулировать для создания необходимой холодопроизводительности;

- температура затвердевания холодильного агента должна быть низкой, а критическая температура - высокой, так как первая ограничивает возможность достижения низких температур, а при небольших значениях второй уменьшается холодильный коэффициент;

- плотность и вязкость холодильного агента должны быть небольшими для сокращения гидравлических потерь в трубопроводах и клапанах. Кроме того, с уменьшением вязкости увеличиваются коэффициенты теплоотдачи и теплопередачи, что уменьшает расход металла на теплообменные аппараты.

3.2. Физико-химические требования [3, с.17]

Предъявляют следующие физико-химические требования:

- желательно, чтобы холодильные агенты растворялись в воде во избежание образования ледяных пробок в дросселе и нарушения работы системы. Кроме того, свободная вода способствует коррозии металла;

- важным свойством холодильных агентов является их растворимость в масле. Если холодильный агент не растворяется в масле, то оно легко отделяется от холодильного агента, который кипит при to = const независимо от количества масла в системе. Но на стенах теплопередающих аппаратов образуется масляная пленка, ухудшающая теплопередачу, что является недостатком таких холодильных агентов. Если холодильный агент растворяется в масле, то слой масла с теплопередающих поверхностей смы-вается почти полностью; это улучшает теплопередачу. Однако его трудно удалить из испарителя, что повышает температуру кипения при увеличении концентрации масла и может значительно ухудшить работу машины;

- холодильные агенты должны быть нейтральными к металлам (даже в присутствии влаги) и прокладочным материалам;

- холодильные агенты не должны быть горючими и взрывоопасными;

- холодильные агенты должны обладать запахом, цветом или другими свойствами, позволяющими легко обнаружить утечку;

- холодильные агенты не должны разлагаться при высоких темпера-турах.

3.3. Физиологические требования [3, с.18]

Холодильные агенты не должны быть ядовитыми, не должны вызывать удушья и раздражения слизистых оболочек глаз, носа и дыхательных путей человека.

3.4. Экономические требования [3, с.17]

Холодильные агенты должны быть дешевыми и недефицитными.

Многообразие требований, предъявляемых к холодильным агентам, приводит к тому, что найти универсальное вещество, отвечающее всем требованиям, невозможно, поэтому холодильный агент в разных случаях выбирается с учетом назначения, условий работы и конструктивных особенностей холодильной машины.

4. СВОЙСТВА РАБОЧИХ ВЕЩЕСТВ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН

4.1. Обозначение и классификация рабочих веществ [4, с. 35]

Процессы отвода теплоты от источника низкой температуры, а также подвода теплоты к источнику высокой температуры или к окружающей среде связаны с явлением теплообмена. Эти процессы протекают с участием не менее двух тел, одно из которых - охлаждающее (или нагревающее) – принято называть рабочим веществом или холодильным агентом. В последнее время наибольшее распространение получил термин «хладагент».