Учебное пособие для студентов, обучающихся по направлению подготовки «Эксплуатация судовых энергетических установок»
жүктеу/скачать 1.87 Mb.
|
| 3.2 Цикл парокомпрессоной холодильной машины с дросселирующим клапаном, переохлаждением конденсата и перегревом пара
Схема такой установки дана на рисунке 3.2, здесь же приведены циклы на диаграммах p-v и T-s, учитывающие особенности ПКХМ. О причинах введения дроссельного клапана сказано выше. Чтобы установить, для чего вводится переохлаждение конденсата, следует сравнить два цикла 12345 (без переохлаждения) и 1233/4/5 (с переохлаждением). Как видно из диаграммы, работа компрессора в циклах одинакова, а удельная холодопроизводительность, определяемая разностью энтальпий в процессе кипения, для цикла с переохлаждением конденсата больше на величину . Вследствие этого холодильный коэффициент цикла с переохлаждением конденсата будет больше. Рисунок 3.2 - Схема и цикл ПКХМ с переохлаждением конденсата и перегревом пара перед компрессором Перегрев пара перед началом сжатия обусловлен иными обстоятельствами. Если компрессор всасывает влажный пар хладагента, то его ход называют влажным. Когда компрессор всасывает сухой насыщенный пар или перегретый пар, то его ход называют сухим. При сравнении цикла с влажным ходом 1/2/34 и цикла с сухим ходом поршня 1п2п22/341/1 видно, что переход от влажного к сухому ходу увеличивает удельную холодопроизводительность на величину пропорциональную площади . Но при этом возрастает работа компрессора на величину, пропорциональную площади . Анализ показывает, что относительное увеличение работы превосходит приращение удельной холодопроизводительности . Таким образом, теоретически влажный ход компрессора выгоднее сухого. Однако в реальных условиях более выгодным является все же сухой ход, он улучшает все действительные процессы, происходящие в компрессоре, повышает коэффициент подачи и объемный КПД, т.е. те показатели, которые определяют общий КПД компрессора. При влажном ходе, из-за образования капель влаги, находящихся во вредном пространстве, конечный объем в процессе расширения паров увеличивается, и это уменьшает активный ход всасывания, сокращая производительность компрессора. Кроме того, при сухом ходе компрессора предотвращается возможность выпадения влаги на детали цилиндра, и это увеличивает долговечность и надежность машины. 3.3 Цикл парокомпрессоной холодильной машины с регенерацией В представленной на рисунке 3.3 схеме, между конденсатором КН и дроссельным клапаном ДР устанавливается теплообменник РГ, в котором горячий жидкий хладагент, выходящий из конденсатора, передает теплоту холодному пару хладагента, поступающему в испаритель. В результате теплообмена температура пара увеличивается, а температура конденсата уменьшается. На диаграмме показан цикл без регенерации 1234 и цикл с регенерацией 1р2р3р4р, в котором процесс передачи теплоты от горячего конденсата представлен линией 33р, а процесс подогрева холодного пара перед поступлением в компрессор линией 11р. Площади 11рба и 33рвг представляют переданную в регенераторе теплоту. Рисунок 3.3 - Схема и цикл ПКХМ с регенерацией Используя регенерацию и понижая температуру конденсата перед дроссельным клапаном, можно тем самым увеличить удельную холодопроизводительность в цикле на величину Δq0. Положительным эффектом можно считать то обстоятельство, что в компрессор поступает перегретый пар, что увеличивает объемный КПД компрессора. В то же время, введение регенерации увеличивает удельную работу компрессора на величину , которая эквивалентна площадке 1р2р21. Холодильный коэффициент цикла с регенерацией по сравнению с обычным циклом может быть и больше и меньше – все зависит от отношения Δl/Δq0. Расчеты показывают, что для одноступенчатых машин, работающих на хладоне R12, применение регенерации увеличивает холодильный коэффициент. В таких же машинах, использующих хладон R22, при регенерации холодильный коэффициент практически не изменяется, а в аммиачных машинах может даже уменьшаться. 3.4 Схема и цикл двухступенчатой парокомпрессоной холодильной машины При снижении температуры кипения в испарителе и увеличении отношения давлений в конденсаторе и испарителе pk/p0, резко повышается температура пара в конце сжатия и ухудшаются показатели работы компрессора из-за возрастания объемных потерь и уменьшения активного хода всасывания. Чтобы устранить эти недостатки, при pk/p0>8 применяют установки с многоступенчатым сжатием. На рисунке 3.4 показана схема ПКХМ с двухступенчатым сжатием и промежуточным охлаждением хладагента, где: СНД – ступень низкого давления; СВД – ступень высокого давления; ТО - промежуточный охладитель хладона; КН – конденсатор; ДР – дроссельный клапан; ИП - испаритель; РК – регулировочный клапан; ПС – промежуточный сосуд. Рисунок 3.4 - Схема и цикл ПКХМ с двухступенчатым сжатием Различают полное и неполное промежуточное охлаждение хладагента. Если пар после промежуточного охлаждения остается перегретым, то охлаждение называется неполным. Если пар охлаждается до температуры насыщения, соответствующей промежуточному давлению, то охлаждение называется полным. Неполное охлаждение выполняется в промежуточных теплообменниках, охлаждаемых забортной водой, а полное – в промежуточном теплообменнике с выкипающим хладагентом, как это показано на рисунке 3.4. В диаграмме T-s представлены следующие процессы: 1-2 – адиабатное сжатие в ступени низкого давления (СНД); 2-3 – изобарное полное промежуточное охлаждение в (ТО) и (ПС); 3-4 – адиабатное сжатие в ступени высокого давления (СВД); 4-5 – изобарный отвод теплоты в конденсаторе; 5-6 – изоэнтальпийное расширение хладагента в клапане РК; 6-3 – разделение влажного пара из состояния 6 на жидкость (состояние 6/), сухой насыщенный пар (состояние 3) и одновременное кипение жидкости в ПС при промежуточном давлении рпр; 7-8 – изоэнтальпийный процесс в дроссельном клапане ДР; 8-1 – изобарный процесс кипения хладагента в испарителе ИП; 5-7 – переохлаждение конденсата в змеевиковом теплообменнике промежуточного сосуда при постоянном давлении рпр. Преимущество двухступенчатого сжатия по сравнению с одноступенчатым заключается в том, что вследствие промежуточного охлаждения уменьшается суммарная работа компрессоров низкого и высокого давления на величину, пропорциональную площади 22э43 на диаграмме T-s. Кроме того, как уже упоминалось, уменьшение перепадов давления увеличивает КПД каждой ступени компрессора. К недостаткам двухступенчатых машин следует отнести усложнение конструкции, эксплуатации, регулирования и автоматизации. жүктеу/скачать 1.87 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|