Схема и цикл двухступенчатой аммиачной холодильной машины с двумя испарителями и насосно-циркуляционной системой охлаждения
В двухступенчатой аммиачной холодильной машине с промежуточным сосудом хладагент поступает в испаритель в виде паро- жидкостной смеси (состояние S)- Несмотря на то, что степень сухости пара хя может быть небольшой (0,1…0,3), удельный объем пара vr значительно больше удельного объема жидкости vw (при /0=—30°С отношение иг/и8,= = 653), т. е. значительная часть теплопередаюшей поверхности испарителя контактирует (омывается) не с жидкостью, а с паром. Вследствие этого теплопередаreman способность испарителя существенно ухудшается.
Этого можно избежать подачей жидкого хладагента в испаритель насосом в большем количестве, чем необходимо для отвода тепловой нагрузки QH.
Принципиальная схема насосно-циркуляционной двухступенчатой аммиачной холодильной машины с двумя испарителями (двумя температурами кипения), так называемой компаунд ной, и ее теоретический цикл на i, Igp — днаграмме показаны на рис. 3.
^ /ы |
КД |
|
/ ^ |
||
Jpb2 J |
1 „ ^ 1 |
J |
Температура кипения в испарителях И і и И2 — соответственно /оі и /о2 (например, —30 и —10 °С). Хладагент подается в испарители насосами //, и Яг. Жидкий хладагент к насосам поступает под напором столба жидкости из циркуляционных ресиверов ЦР и UPi, которые выполняют роль не только сборников (ресиверов), но и отделителей жидкости и предохраняют компрессоры КМ и КМі от попадания в них жидкого хладагента.
С помощью компрессоров в ресиверах поддерживаются необходимые давления кипения рої и рог, соответствующие заданным температурам кипения ґ0і и /02.
Пар из испарителя И і вместе с избытком жидкости поступает в циркуляционный ресивер UP і. откуда всасывается компрессором КМ, сжимается в нем до давления кипения рог (процесс /—2) и нагнетается в циркуляционный ресивер ЦР?. Сюда Ж£ поступает пар из испарителя Иг. Общий поток пара из ЦР2 всасывается компрессором /СМг, сжимается до давления конденсации рк {3—4) и нагнетается в конденсатор КД.
Жидкий хладагент из конденсатора проходит через регулирующий вентиль РВ2, дросселируется в нем (4’—5) от давления конденсации рх до давления кипения рог и поступает в циркуляционный ресивер ЦРг. Образовавшийся при дросселировании пар (состояние 2") всасывается компрессором КМ2 вместе с паром, нагнетаемым компрессором КМ, и паром, образующимся в испарителе Ич.
Часть жидкого хладагента из циркуляционного ресивера UPt насосом Иг подается в испаритель Иг, а часть — дросселируется в регулирующем вентиле РВ до давлення кипения рог и направляется в циркуляционный ресивер ЦРI Отсюда образовавшийся при дросселировании пар вместе с паром
Из испарителя И всасывается компрессором К Мл.
Как уже указывалось, насосы подают в испарители в несколько раз больше жидкого хладагента, чем нужно для отвода тепловой нагрузки.
Отношение массового потока хладагента, подаваемого насосом в испаритель, к массовому потоку образующегося в. испарителе пара G„/Gn = n называют кратностью циркуляции хладагента. Значение п зависит от особенностей конкретной холодильной установки.
Если известны тепловые нагрузки на испарители Q„i и QMv, то массовые потоки пара Gni и G„2 можно найти из отношений:
Сп.=
І,—I,. <?н2
G„2~ г
В компрессор КМ, кроме массового потока пара G„i, будет поступать также пар, образующийся при дросселировании в регулирующем вентиле РВ і. Общий массовый поток пара GK„1 (кг/с), всасываемого компрессором /СAfі:
GhhI = Gnl 4′ G|(Ml*6,
Или
G пі
Массовый поток пара Gk»2 (.кг/с), всасываемого компрессором КМг.
Gkm2 — |
GkuI — GkmI + G„2+
Или
Gum i Gn2 1 — X5
Схемы и циклы каскадных фреоновых холодильных машин
В ряде случаев, обычно для экспериментальных или других специальных целей, необходимы низ
кие температуры — порядка —80… — 100 °С. Использование в этих случаях многоступенчатых холодильных машин, работающих на одном хладагенте, нецелесообразно. •
Так, при работе на хладагенте среднего давления R12 или R22 давление кипения будет существенно ниже атмосферного, а удельный объем пара, всасываемого компрессором, очень большим. Поэтому компрессор нижней ступени будет иметь увеличенные габаритные размеры и металлоемкость.
Применение одного хладагента высокого давления невозможно из — за низкой критической температуры, а аммиак вообще нельзя использовать, так как его температура замерзания —78 °С.
Для получения низких температур эффективны так называемые каскадные фреоновые холодильные машины. Они представляют собой систему отдельных одноступенчатых или двухступенчатых машин, работающих на разных хладагентах.
На рис. 4 показана принципиальная схема и циклы наиболее простой каскадной двухступенчатой фреоновой холодильной машины. Она состоит из двух одноступенчатых холодильных машин, одна из которых — нижняя ступень каскада — работает на хладагенте R13, а другая — верхняя ступень — на хладагенте R22.
Циклы этой машины условно изображены на одной диаграмме (рис. 4,-6) в целях лучшего понимания принципа ее действия.
Обе ступени каскадной машины объединяет один общий аппарат конденсатор-испаритель КД-И. Он служит конденсатором для хладагента R13 и испарителем для хладагента R22. В нем теплота конденсации R13 передается кипящему R22.
Использование в нижней ступени R13 позволяет иметь в испа-
Иа Г-диаграмме (б) каскадной двухступенчатой фреоновой холодильной машины: PC — расширительный сосуд (необходим для сбора хладагента при остановке машины) |
Рителе низкую температуру кипения (до —80 °С) при давлении кипения ро выше атмосферного. Напомним, что нормальная температура кипения R13 /„_„=— 81,6 °С, а температура замерзания /,= = -180 °С.
Сравнительно малый объем всасываемого пара vі обусловливает небольшие габаритные размеры и металлоемкость компрессора нижней ступени.
Значительно меньше у R13 по сравнению с R22 и отношение давлений pjpa. Если принять температуру кипения /«=— 80 "С, а конденсации в КД-И /„=—40 °С, то отношение pjpo будет для R22 равно 10,2, для R13 —5,5, т. е. примерно в 2 раза меньше, что весьма существенно отражается на рабочих характеристиках компрессора.
Если известна тепловая нагрузка на испаритель QH, то массовый поток хладагента R13 GR(3 (кг/с) можно найти из отношения:
GR)3=Qh/<7O, <7o=’|WV
Из теплового баланса конденсатора-испарителя КД-И
(если пренебречь теплообменом с окружающей средой) следует, что массовый. поток хладагента R22 (кг/с)
GR22=G
В остальном расчет не отличается от приведенного в теме 4.
Posted in К холодильной технике