В данной лабораторной работе приготавливается продукт в виде смеси свиного жира и воды, который изменяет свои характеристики в процессе охлаждения.

В первый период приготовления, когда температура продукта превышает 35…40^оС, он имеет свойства эмульсии. Равномерность перемешивания в этот период увеличивается по времени. Крутящий момент при этом также несколько увеличивается, что может быть объяснено увеличением вязкости с уменьшением температуры. При уменьшении температуры ниже 30…35^оС смесь загустевает и перемешивание прекращается. Лопасти мешалки как бы «выфрезеровывают» выемку в продукте, после чего крутящий момент резко уменьшается. Изменение равномерности перемешивания после этого прекращается.

Методика проведения экспериментов

Ознакомившись с устройством установки и системы измерений, выполняют эксперименты в следующей последовательности.

1. Включают систему измерений и проверяют ее функционирование.

2. Закладывают в дежу ингредиенты будущего продукта.

3. Включают вращение мешалки. На экране компьютера наблюдают изменения измеряемых параметров.

4. Через заданные промежутки времени (1, 3, 5, 10, 20, 30 мин) отбирают из дежи (не останавливая вращения смесителя) каплю смеси и наносят ее на предметное стекло микроскопа. Устанавливают толщину капли на предметном стекле, положив на него другое предметное стекло.

5. Наблюдая за каплей на предметном стекле под микроскопом «на просвет», измеряют размеры трех самых больших капель в поле зрения микроскопа и вычисляют их среднее значение.

6. Результаты измерений максимальных размеров капель наносят на график зависимости этих размеров от времени. Зависимость должна быть близка к экспоненциальной.

Таблица7.1

Результаты наблюдений

Измеряемые и вычисляемые параметры	Продолжительность перемешивания, мин
Крутящий момент на валу смесителя, Н·м
Мощность перемешивания, Вт
Максимальный диаметр капель воды в смеси, мм(средний по результатам измерений трех наибольших диаметров)
Температура продукта, оС

 

7. Результаты изменения мощности, потребляемой на перемешивание, и температуры смеси наносят на график их зависимости от времени. Обращают внимание на то, что в процессе остывания приготавливаемой смеси изменяется ее консистенция и мощность, затрачиваемая на перемешивание. Продукт приобретает новые качественные показатели. Этот график перестраивается в график зависимости крутящего момента от температуры.

8. Делают выводы об изменении равномерности перемешивания и мощности, потребляемой на перемешивание, от времени. Делают также вывод о реализации в данной работе процесса приготовления продукта в виде смеси свиного жира с водой.

Выводы:

1. В период, когда температура смеси превышает 35…40^оС, равномерность перемешивания ингредиентов увеличивается по времени перемешивания по экспоненциальной зависимости. При этом мощность, затрачиваемая на перемешивание, также увеличивается, что можно объяснить соответствующим уменьшением температуры смеси и увеличением связанной с ней вязкости.

2. После начала загустевания смеси крутящий момент смесителя уменьшается, что связано с прекращением самого процесса перемешивания.

Контрольные вопросы

1. Какие процессы составляют процесс перемешивания?

2. Какими параметрами можно характеризовать равномерность перемешивания?

3. Какие параметры характеризуют критерии Эйлера и Рейнольдса при перемешивании?

4. Какими причинами определяется экспоненциальный характер изменения равномерности перемешивания по времени?

5. Почему для определения статистических характеристик равномерности перемешивания ингредиентов эмульсии достаточно выполнить измерения размеров капель в ограниченном объеме, например вдоль одной прямой в поле видения микроскопа?

6. Почему результаты экспериментальных исследований, как правило, представляются в критериальной форме? Не проще ли представлять их в той форме, в какой ведется конструкторский расчет – в виде зависимостей конечных результатов от действующих размерных параметров?

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №8

ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ И УСТРОЙСТВА ФРЕОНОВЫХ ХОЛОДИЛЬНИКОВ.

 

Цель работы: ознакомление с холодильной установкой, определениееё основных рабочих параметров, построение цикла холодильной машины с переохлаждением и перегревом.

Задачи работы:

1. Измерить рабочие параметры холодильной машины в установившемся режиме.

2. Определить характеристики холодильной машины и дать количественную и качественную характеристику полученных теоретического и экспериментального цикла.

 

Теоретические основы

Принцип действия холодильной машины. Холодильная машина состоит из компрессора-I, конденсатора-II, регулирующего вентиля-III и испарителя-IV, соединенных трубопроводами (рис.8.1).

Рисунок 1 – Схема холодильной установки

Компрессор является основной частью холодильной машины. Для поддержания в испарителе заданной температуры кипения необходимо, чтобы давление в нем соответствовало этой температуре, для чего компрессор должен отсасывать все пары, образующиеся в испарителе.

Поршневой компрессор данной холодильной машины герметичный, состоит из одного цилиндра, внутри которого поршень совершает возвратно-поступательное движе­ние. В крышке цилиндра расположены всасывающий и нагнетательный клапаны. Рабочий процесс компрессора завершается за один оборот вала или за два хода поршня. При движении поршня из левого крайне­го положения в правое, открывается всасывающий клапан, и пары из испарителя засасываются в цилиндр. При обратном движении поршня пары сжимаются и через нагнетательный клапан выталкиваются в конденсатор.

Теоретический рабочий процесс компрессора изображается термодинамической диаг­раммой с координатами: i – энтальпия, LgР – логарифмическое давление пара.

 

 

Рис. 8.1. Схема работы холодильной установки

 

Прямая 5-1 характеризует процесс всасывания пара, протекающий при постоянном давлении Р₀, равном давлению в испарителе. Кривая 1-2 характеризует процесс сжатия пара от давления Р₀ до Рк. Объем пара, засасываемого компрессором, соответствует объему, описываемому поршнем V_h.

Действительный рабочий процесс компрессора отличается от теоретического величиной потерь, которые делятся на объемные и энергетические. К объемным потерям, относятся потери, вызванные наличием мертвого пространства, сопротивлением протеканию паров при всасывании и нагнетании, подогревом пара при сжатии, внутренними утечками па­ра через неплотности в компрессоре.

Объемные потери снижают производительность компрессора, энергетические – увеличивают затраты мощности.

В испарителе IV (рис.8.1) при температуре t₀ и давлении Р₀ жидкий холодильный агент кипит за счет отвода тепла от охлаждаемой среды. Пары хладагента, образующиеся в результате кипения, отсасываются компрессором I, сжимаются в нем до давления конденсации p_К и нагнетаются в конденсатор II. Здесь пары охлаждаются до температуры кон­денсации и конденсируются, отдавая свое тепло воде или воздуху. Из конденсатора жидкий холодильный агент поступает в регулирующий вентиль IV, в котором давление понижается с p_к до p₀, а температу­ра с t_К до t₀, а затем в испаритель, после чего цикл начинается сначала.

На рис. 8.2. в диаграмме lgP-i изображен теоретический цикл паровой холодильной машины.

Отрезку 4-5 соответствует процесс кипения холодильного агента в испарителе при температуре t₀ и давлении Р₀, в результате кото­рого происходит отвод тепла q₀ от охлаждаемой среды.

Отрезок 1-2 характеризует адиабатическое сжатие паров в компрессоре до дав­ления p_к. На этот процесс затрачивается работа l. Отрезок 2-3 характеризует отвод тепла q_к при постоянном давле­нии Рк в конденсаторе: отрезку 2-2' соответствует охлаждение пара до температуры конденсации; 2'-3 – непосредственно конденсация паров; 3-3' - пере­охлаждение до температуры, определяемой точкой 3'. Отрезку 3'-4 соответствует дросселирование холодильного аген­та, т.е. понижение давления от p_К до p₀. Это происходит без теплообмена с окружающей средой, поэтому выделившееся при дросселирова­нии тепло компенсируется парообразованием. Величина парообразования зависит от свойств холодильного агента и разности температур до и после регулирующего вентиля.

Благодаря парообразованию в регулирующем вентиле, в испаритель будет поступать жидкость вместе с паром. При этом холодопроизводительность жидкого холодильного агента снизится. Чем больше пара, тем меньше тепла холодильный агент сможет отобрать от охлаждаемого объекта.

Удельная холодопроизводительность q₀ в диаграмме изображается площадью a-4-5-b, а удельное тепло, отведенное от холодильного агента в конденсаторе q_к, – площадью 2-3¢-4-1.

Удельную работу l, затраченную в компрессоре на совершение холодильно­го цикла, выражают площадью 4-1-2-3-3'. Практические расчеты по холодильным машинам осуществляются с помощью тепловых диаграмм в координатах lgР-i, в которых, подведенное и отведенное удельное тепло при постоянном давлении в испарителе и конденсаторе, а такие работа компрессора при адиабатическом сжатии определяются по разности теплосодержаний в начале и конце процесса.

Рис.8.2. Термодинамическая диаграмма фреона R134а фреона

 

 

⇐ Предыдущая3456789101112Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: