Учебное пособие для студентов, обучающихся по направлению подготовки «Эксплуатация судовых энергетических установок»
Схема воздушной машины (ВХМ) показана на рисунке 1.3. Хладагентом в этой установке является воздух охлаждаемого помещения
жүктеу/скачать 1.87 Mb.
|
Схема воздушной машины (ВХМ) показана на рисунке 1.3. Хладагентом в этой установке является воздух охлаждаемого помещения.В компрессоре КМ всасываемый из помещения воздух сжимается (процесс 1-2 на диаграммах), в результате чего температура и давление его повышаются. Сжатый горячий воздух поступает в теплообменник ТО, где охлаждается при постоянном давлении (процесс 2-3) и отдает теплоту в окружающую среду. Охлажденный сжатый воздух затем поступает в расширительный цилиндр или расширительную турбомашину – детандер ДТ, где совершает работу. В процессе расширения 3-4 температура воздуха уменьшается и достигает требуемого для охлаждения значения. После этого холодный воздух вытесняется детандером в охлаждаемое помещение ОП, где он нагревается (процесс 4-1), отнимая теплоту от воздуха, находящегося в помещении.Холодильный коэффициент цикла ВХМ
Из-за низкой эффективности воздушные холодильные машины практически вытеснены с потребительского рынка холодильными машинами других типов. 1.5 Парокомпрессорные холодильные машины Схема парокомпрессорной холодильной машины (ПКХМ) показана на рисунке 1.4,а, где обозначены: КМ - паровой компрессор, КН - конденсатор, ДР - дроссельный клапан, ИП - испаритель, ОП -охлаждаемое помещение. В а) б) этих машинах рабочими телами (хладагентами) являются легкокипящие жидкости, кипение которых в условиях атмосферы происходит Р исунок 1.4 – Схемы парокомпрессорной (а) и пароэжекторной (б) холодильных машин при минусовых по шкале Цельсия температурах. Принцип действия ПКХМ основан на том, что температура кипения или конденсации однозначно определяется только величиной давления, изменяя которое можно заставить кипеть или конденсироваться хладагент при нужных температурах. В схеме можно выделить область высокого давления КМ-КН-ДР и область низкого давления ДР-ИП-КМ. При сжатии пара хладагента в цилиндре компрессора температура и давление его возрастают. Попав в зону высокого давления, пары отдают теплоту в конденсаторе более холодному теплоносителю (воде или воздуху окружающей среды). Так как температура окружающей среды оказывается ниже температуры насыщения хладагента при давлении в конденсаторе, то происходит конденсация паров. К дроссельному клапану хладагент поступает в жидком виде, а за дросселем он попадает в зону низкого давления и начинает кипеть при низкой температуре, соответствующей давлению в испарителе. Необходимую для парообразования теплоту хладагент получает из охлаждаемого помещения через стенку испарителя. Затем пары хладагента вновь поступают в компрессор, и цикл повторяется. 1.6 Пароэжекторные холодильные машины В пароэжекторных холодильных машинах (ПЭХМ) сохранены основные принципы получения низких температур, заложенные в ПКХМ, отличие заключается в способе создания областей высокого и низкого давления. В ДР этой установке (см. рисунок 1.4б) область высокого давления НС-ПГ-КН-РК-ДР образуется из насоса НС, парогенератора ПГ, конденсатора КН, регулировочного клапана РК и дроссельного клапана ДР. В парогенераторе, за счет подведенной теплоты от подогревателя, происходит парообразование хладагента. Пары с высоким давлением поступают в сопло парового эжектора ЭЖ, где происходит трансформация потенциальной энергии потока в кинетическую энергию, и в смесительной камере возникает зона разряжения. Это позволяет создать разряжение в испарителе ИП, необходимое для кипения хладагента при низкой температуре. В то же время на выходе из эжектора давление пара повышенное, и это позволяет конденсировать пары хладагента в конденсаторе при относительно высокой температуре охлаждающей среды. По выходе из конденсатора одна часть жидкого хладагента направляется в испаритель, а другая насосом подается в парогенератор. Регулировочный клапан РК служит для разделения потоков жидкости. Преимущество этих машин перед парокомпрессорными заключается в том, что затраты механической энергии здесь минимальны (лишь в насосе), а для создания повышенного давления в парогенераторе используется более дешевая тепловая энергия. 1.7 Абсорбционные холодильные машины Схема простейшей абсорбционной холодильной машины (АХМ) представлена на рисунке 1.5, где: ПГ- парогенератор, КН - конденсатор, ДР - дроссельный клапан, ИП -испаритель, АБ - абсорбер, НС - насос, РК - регулировочный клапан, НГ- нагреватель, ТО - теплообменник-охладитель. В парогенераторе АХМ находится смесь аммиака с водой - нашатырный спирт. При нагревании этой смеси с помощью нагревателя НГ из смеси выпаривается аммиак, как более легкокипящая жидкость. Пары аммиака, находящиеся в области повышенного давления ПГ-КН-ДР, конденсируются в конденсаторе, отдавая теплоту охлаждающему воздуху или воде. В части контура схемы ДР-ИП-АБ создается зона пониженного давления за счет явления абсорбции - поглощения жидкой фазой одного компонента (воды) паров другого компонента (аммиака). Слабый раствор аммиака в воде, находящийся в абсорбере, поглощает пары аммиака, поступающие из испарителя, тем самым создавая разряжение в самом испарителе. Кипение хладагента в ИП происходит при низком давлении и, соответственно, при низкой температуре. При этом используется теплота охлаждаемого помещения. К онтур ПГ-РК-АБ-НС необходим для постоянного пополнения парогенератора сильным раствором аммиака и слива слабого раствора из парогенератора в абсорбер. Теплообменник ТО предназначен для отвода теплоты, выделяющейся в процессе абсорбции. А Рисунок 1.5 – Схема абсорбционной холодильной машины бсорбционные машины обладают тем же преимуществом перед ПКХМ, что и пароэжекторные - основные затраты энергии здесь тепловые, мощность насоса НС в контуре подпитки парогенератора несоизмеримо мала по сравнению с тепловой мощностью парогенератора. Существуют абсорбционные машины, в которых механическая энергия вообще не используется, а пополнение парогенератора сильным раствором аммиака осуществляется другими методами. В настоящее время разработаны и успешно эксплуатируются абсорбционные машины с другими хладагентами и абсорбентами. 1.8 Термоэлектрические холодильные машины В термоэлектрических холодильных машинах (ТЭХМ) используется эффект Пельтье: при пропускании электрического тока через цепь, состоящую из разнородных проводников, один из спаев охлаждается, а другой нагревается. Это явление получило широкое практическое применение с появлением полупроводников, у которых термо-э.д.с. во много раз больше, чем у чистых металлов. Основной частью термоэлектрического холодильника (рисунок 1.6) является термоэлемент 1, состоящий из последовательно соединенных полупроводников, один из которых обладает электронной проводимостью (например, теллуристый свинец ), а другой имеет дырочную проводимость (например, теллуристая с урьма ). Полупроводники соединяются медными пластинами 3, а сами термоэлементы последовательно соединяют в батарею. Горячие спаи охлаждают с помощью воды, которая омывает ребра 2 термоэлементов. По другому каналу движется воздух, передающий теплоту холодным ребрам. К Рисунок 1.6 - Схема термоэлектрической холодильной машины достоинствам ТЭХМ следует отнести: бесшумность работы, отсутствие движущихся частей, надежность, долговечность и возможность получения низких температур. Эти аппараты могут применяться в системах кондиционирования воздуха, где возможно использование холодного воздуха и теплой воды. Недостаток термоэлектрических холодильников - невысокая экономичность. 1.9 Многоступенчатые и каскадные холодильные машины Для получения низких температур (менее минус 40 0С при использовании хладонов и менее минус 25 0С при использовании аммиака) обычно применяются многоступенчатые и многокаскадные холодильные машины. В многоступенчатых машинах хладагент сжимается последовательно в двух или трех компрессорах (ступенях многоступенчатого компрессора), между которыми устанавливаются промежуточные холодильники. Такое решение позволяет уменьшить работу сжатия и снизить конечную температуру в конце сжатия. Отличие каскадных машин от многоступенчатых заключается в том, что последовательность охлаждения в них осуществляется в раздельных машинах с различными хладагентами. В каждом каскаде используется наиболее оптимальный для данного температурного диапазона хладагент. Рисунок 1.7 - Каскадная холодильная машина. -КР-СВД компрессор ступени (контура) с высоким давлением; -КР-СНД компрессор ступени (контура) с низким давлением; КН-ИП – конденсатор-испаритель. Есть каскадные ХМ, где используются машины разных типов - например, первичное охлаждение осуществляется в одноступенчатой ПКХМ, а окончательное охлаждение производится с помощью термоэлектрической машины жүктеу/скачать 1.87 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|