Требования к хладоагентам. Обозначения фреонов.

Изобр-е в PV и TS-диаграммах ТД-ких процессов, протекающих в многоступенчатых компрессорах.

Рис. 6.2. Теоретическая индикаторная диаграмма3-х ступенчатого компрессора

Рис. 6.3. Процесс сжатия в T-S диаграмме3-х ступенчатого компрессора

Опр-е отношения давления (относительного повышения давления) в ступенях многост-ого Компрессора

Из условия :Для I ступени ;Для IIрой: ;Для IIIтей:

Но так как n=const(n-политропы сжатия) и Т₁=Т₃=Т₅, а Т₂=Т₄=Т₆, то правые части одинаковы => равны и левые: (*)

z – Отношение давлений в каждой ступени

Если записать как: (*)

то Р₂, Р₃, Р₄, Р₅ сократятся, т.к. Р₂ =Р₃, Р₄=Р_{5 .}Откуда

В общем случае для m – ступенчатого компрессора:

Найдем увеличение давления по ступеням в отношении к :Из Ур-я (*):

;

,где: i - № ступени.

Т.о давл-е сжатого газа по ступеням увел-ся по отношению к Рнач=Р₁ по закону геометр-ой прогрессии со знаменателем Z.

51.Объемы цилиндров многост-ого поршневого компрессора.

Т.к. точки 1, 3, 5 находятся на одной изотерме (Т₁=Т₃=Т₅), то

Откуда: ; ,Здесь: Р₃=Р₂ и Р₅=Р₄.

Т.о. V₁, V₅, V₃ образуют уменьш-ся геометр-ю прогрессию со знаменателем :

V₂, V₄, V₆, т.е. объемы в конце сжатия соответ-щей ступени, опр-ся из ур-ний политропы:

P₁V₁ⁿ= P₂V₂ⁿ Þ ,

Лоренца в PV- диаграмме

Рис.2.1. Цикл Рис.2.2. Цикл Лоренца в TS – диаграмме

т.к. P₂V₂= P₄V₄= P₆V₆ из условия Т₂=Т₄=Т₆, то

55.Обратный цикл Карно.Холодильный коэф-т идеальной холодильной установки.

Идеальным циклом ХУ яв-ся обратный обратимый цикл Карно(рис.1).

Рис. 1.1. Обратный обратимый цикл Карно в PV – диаграмме

Рис. 1.2. Обратимый цикл Карно в TS– диаграмме

(1 – 4)адиаб-е расширение

(4 – 3) изотер-ое расш-е с отбором теплоты q₂ от холодного источника Т₂

(3 – 2) адиаб-ое сжатие

(2 – 1) изотер-ое сжатие с отдачей теплоты q₁ горяч.источнику Т₁

Работа отрицательна (см. рис. 1), т.к. площадь под кривой 1-4-3 (А⁺) меньше, чем площадь под кривой 3-2-1 (А^–). Т. к. в круговом процессе ∆U=0, то в соотв-вии с I началом ТД затрач-ая работа равна:

Холодильный коэффициент – отношение отведенной от охлаждаемого тела теплоты q2 (произведенного холода) к затраченной работе (l_ц=q₁ – q₂).

-для 1 кг холодильного агента

Для обратного цикла Карно ε имеет max значение:

не зависит от вида рабочего тела

Отношение характеризует степень совершенства принимаемого цикла.

1)Холодильный агент – рабочее тело холодильной машины.

2)Холодопроизводительность (Q_т) – это кол-во теплоты, которое отводится от охлаж-ого тела в ед. времени Q [Дж/сек].

Работа холод-й устан-ки в ед.времени:

[кВт]

56. Цикл воздушной холодильной установки (ВХУ). Холодильный коэффициент ВХУ.

Цикл Лоренца – это цикл, состоящий из двух изобар и адиабат.

Рис.2.3. Принципиальная схема ВХУ:

1 – компрессор; 2–рефрижератор (охлаждаемое помещение);3–детандер (расширительный цилиндр);4–охладитель (холодильник)

Процессы в компрессоре и детандере считаются адиаб-ми, в конденсаторе и рефрижераторе – изобарными

Теплота отдаваемая окр.среде в конденсаторе при Р₂=const (процесс 2-3).

– на 1 кг воздуха

Теплота отбираемая в рефрижераторе

– на 1 кг воздуха

Работа, необходимая на осущес-ие цикла:

- на 1кг воздуха

Холодильный коэффициент: Для адиабатных процессов (1-2) и (3-4) можно записать:

Т.о, холодильный коэф-т ВХУ зависит только от отношения давлений.

Обратный обратимый цикл Карно и цикл Лоренца в TS– диаграмме

Из рис.видно,что в обратном цикле Карно удельная холодопроиз-ность q₂ больше, чем в цикле Лоренца,а работа, затрачивается на цикл Карно меньше. Таким образом, ε_{лоренца}< ε_карно.

 

Требования к хладоагентам. Обозначения фреонов.

1. Давление насыщ-я при tн₁ (Р₁) должно быть больше атм.давл-я, чтобы исключить подсос воздуха (с утечками хладоагента бороться проще). Подсос воздуха вреден, т.к.: а) уменьшается теплопередача в конденсаторе и испарителе; б) водяные пары воздуха могут замерзнуть в трубках испарителя или раствориться в смазке компрессора, вызывая повышение темпер-ы ее замерзания;

2. Давление Р₁ не должно быть высоким из-за сложности обеспечения герметичности в испарителе (рефрижераторе). Хладоагент СО₂ – хуже, т.к. при tн₁ Р₁ = 2,64 МПа;

3.Холодильные агенты должны иметь большую теплоту парообр-я (конденсации), т.к. она определяет холодопроизводительность (малые значения этой теплоты у углекислого газа и фреонов); 4.Рабочее давление Р₂ (на выходе из конденсатора) должно быть значительно ниже критического (Ркр), а критическая температура хладоагента должна быть высокой. С этим плохо у углекислого газа СО₂ (t_кр = 31,35⁰С); 5.Хладоагенты не должны вызывать коррозию и разрушать смазку; 6.Хладоагенты должны быть безвредны при неизбежных утечках. Фреоны – галоидные производные насыщенных углеводородов (С_mH_n), полученных путем замены атома водорода (Н) атомами хлора и фтора. Обозначение фреонов: Последняя цифра – дописанное (а не прибавленное) число атомов фтора. 1 или 1 и 2 цифра – условное число углеводорода (для метана (m=1) – 1, для этана (m=2) – 11, для пропана (m=3) – 21). Число незамещенных атомов водорода суммируется с первой или первыми двумя цифрами. Фреон 11 (CFCl₃) – монофтортрихлорметан; Фреон 12 (CF₂Cl₂) – дифтордихлорметан; Фреон 22 (CHF₂Cl) – дифтормонохлорметан; Фреон 114 (С₂F₄Cl₂) – тетрафтордихлорэтан; Фреон 142 (С₂H₃F₂Cl) – дифтормонохлорэтан и т.д. На практике под термином «фреон» понимается фреон – 12. Достоинство фреонов: безвредность, химическая инертность, негорючесть и взрывобезопасность. Недостатки: способность к утечкам (малая вязкость) и растворение в масле (смазке). Перспективные хладоагенты: фреон-22 и фреон-142.

58. Циклы паровых компрес­сорных холодильных установок (ПКХУ). Холодильный коэффициент ПКХУ.

Принципиальная схема ПКХУ:1 – компрессор; 2 – охлаждаемое помещение (рефрижератор); 3 – дроссельный вентиль; 4 – конденсатор

Холодильный цикл парокомпрессорной установки.Процессы:(1-2) – сжатие по адиабате влаж.пара в компрессоре и получение СНП или ПП. Степень перегрева не более 130-140⁰С из соображений прочности и термостойкости масла. Из компрессора (1) ПП поступает в конден-р (4); (2-3) – отдача теплоты перегрева при Р=const от ПП к охлаждающей воде или к окр.воздуху с понижением темп-ры до Тн₂.

(3-4) – отдача теплоты при конденсации ВНП, переводящей его в состояние КЖ (т. 4). Эта жидкость

подается к 3 – дрос-ому вентилю;(4-5) – дросселирование КЖ (при I=const) с понижением давления и темп-ры и превращение во ВНП с небольшой степенью сух-ти х₅=0,1…0,2;

(5-1) ВНП подается в рефрижератор, где при подводе теплоты от помещения при Р=const и темп-ре, он расширяется и увеличивает степень сух-ти х до 0,9…0,95 (т.1) далее этот пар засасывается в компрессор. Если ПКХУ обслуживает несколько потребителей холода, то ВНП подается после дросселя не в рефрижератор, а в испаритель, где отнимает теплоту от незамерзающего рассола: обычно это водные растворы хлорида натрия NaCl и калия KCl (так 22,4% раствор NaCl замерзает при темп-ре –21,2⁰С). Рассол с помощью насосов циркулирует м/у испарителем и охлаждаемым помещением.Удельная холодопроизводительность (или холодильный эффект) – это кол-во теплоты q₂, получаемой 1 кг хладоагента от охлаждаемого помещения (рассола). Кол-во теплоты, отдаваемой в конденсаторе 1 кг хладоагента: Внешняя работа, затрач-мая на 1кг хладоагента в цикле ПКХУ: При дроссел-нии большая часть кинет.эн-гии потока после сужения из–за наличия вихревых движений переходит в теплоту, которая воспринимается газом (или паром) и ведет к увеличению энтропии , а рабочее тело не возвр-ся в первонач. состояние (по Р и Т), несмотря на равенство скоростей и энтальпий.Т.о, процесс дроссел-ния, будучи по существу адиаб-м, яв-ся типично необратимым процессом с потерей энергии (диссипацией) на преодоление местного сопротивления. Графич. Изобр-е дроссел-ния (4 - 5) имеет условный характер (i=const только в нач. и конеч. состояниях, а м/у ними i переменна).

Положение т.5 на рис. 2 устанавливается из условия ,откуда равно .Здесь: т.7–условно принята за начало отсчета i.Если вместо дроссел-ния использовать адиаб-е расширение (в детандере – расширительном цилиндре) 4-6, а ВНП в компрессоре сжимать только до состояния СНП, то получим обратимый цикл Карно – идеальный цикл ПКХУ.

Детандер эффективнее (больше холодильный эффект), чем дроссельный вентиль, но с помощью дроссельного вентиля можно регулировать температуру охлаждения.

Рис.3.3. Обратимый цикл Карно в ПУВнешняя работа в обратном цикле Карно получается меньше на величину площади 5-5’-6’-6 (рис.2), т.е. на величину потери энергии на диссипации при дроссел-нии. Обозначение: ε – холодильный коэффициент – отношение удельной холодопроизв-ти q₂ к внешней работе А.

(3.4)

,– показатель энергет-кой эффект-ти.

Для холодильной установки, работающей по обратному циклу Карно: Т.о, установка с сернистым андигридом SO₂ будет экон -чнее установки на аммиаке NH₃, хотя q₂(NH₃)>q₂(SO₂). Для получения весьма низких темп-р (-40..-70⁰С) одноступенчатые ПКХУ непригодны из-за снижения η компрессора вследствие высоких темп-р в конце процесса сжатия. Для этих целей применяют либо специальный холодильный цикл, либо многоступенчатое сжатие.

12Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: