Получение холода при помощи Двухступенчатой холодильной машины

Достижение в охлаждаемом объеме низкой отрицательной темпера­туры связано с одновременным стремлением сохранить высокую хо­лодопроизводительность холодильной машины.

В частности, это стремление может быть обусловлено технологи­ческими соображениями, например необходимостью замораживания продуктов. Как известно, для замораживания 1 кг влаги следует отве­сти 335 кДж/кг тепла. Если в технологическом или торговом холо­дильном оборудовании следует получить низкую температуру возду­ха, порядка -40…-35 "С и при этом отвести значительное количество тепла, то необходимо, чтобы холодопроизводительность компрессора (Q^ Вт) обеспечивала погашение всех теплопритоков.

Холодопроизводительность компрессора зависит от удельной объ­емной холодопроизводительности холодильного агента qV), Дж/кг:

Q0=X-qVi-Vh,BT, (7.13)

Где

<70) — удельная объемная холодопроизводительность 1 м3 холодйль — ного агента, Qv=Qjv,, Дж/м3;

Ot — удельный объем пара, поступающего в цилиндр компрессора в состоянии точки цикла 1, м3/кг;

X — коэффициент подачи компрессора;

Vh — часовой объем, описываемый поршнем, м3/с.

При одноступенчатом сжатии холодильного агента в поршневом компрессоре при отношении давлений конденсации и кипения боль­ше 9 удельная холодопроизводительность Qo, Дж/кг, невелика (рис. 7.15).

Она отображена площадью A—B—I-4-A под изотермой кипения. Кро­ме того, температура в точке 2 превышает допустимые для нормаль­ной работы компрессора значения.

При последовательном двухступенчатом сжатии холодильного аген­та полная удельная холодопроизводительность увеличивается, а ра­бота сжатия уменьшается.

Схема двухступенчатой холодильной машины отражена на рис. 7.16.

Рис. 7.15 К обоснованию получения низкой температуры воздуха в охлаждаемом объеме

Рис. 7.16 Схема двухступенчатой холодильной машины 1а — компрессор высокой ступени, 1Ь — компрессор низкой ступени, 2 — основной испаритель, 3 — испаритель, 4,9 — капиллярные трубки, 5, 8 — фильтры, 6 — конденсатор, 7 — теплообменник

Низкотемпературный прилавок с установленной в нем двухступен­чатой холодильной машиной отражен на рис. 7.17.

Холодильный агент из конденсатора 6 через жидкостной фильтр 5 проходит через капиллярную трубку 4, дросселируется (рис. 7.18, от­
резок 5-6) и поступает в теплообменник 7, охлаждая пар, поступаю­щий из компрессора 1 в низкой ступени (отрезок 6-7).

A be

Далее жидкий холодильный агент повторно дросселируется в ка­пиллярной трубке 4 (отрезок 7-8) и поступает последовательно в ис­парители 3 и 2 (отрезок 8-1). Пары из испарителя 2 откачиваются ком­прессором 1в, сжимаются (отрезок 1-2), охлаждаются после сжатия (отрезок 2-3) в теплообменнике 7 и направляются в компрессор вы-

Рис. 7.17 Холодильный прилавок с двухступенчатой холодильной машиной

Сокого давления 1а, где сжимаются (отрезок 3-4) до давления конден­сации (отрезок 4-5).

Достоинство такой схемы получения низкой температуры состоит в том, что наряду с низкой температурой обеспечивается получение высокой холодопроизводительности холодильной машины.

В отсутствие двухступенчатого сжатия (рис. 7.18) величина удель­ной холодопроизводительности Qo, кДж/кг, определялась площадью b-cA~Y-b. Применение схемы двухступенчатого сжатия позволило получить холодопроизводительность Qo, кДж/кг, эквивалентную пло­щади a-c-l-8-fl. Кроме того, при двухступенчатом сжатии затрачи­вается меньше энергии на совершение сжатия. Площадь 2-2′-4-3-2 эквивалентна энергетическим затратам на сжатие холодильного аген­та. При полном промежуточном охлаждении паров холодильного агента (отрезок 2-3) после их сжатия в компрессоре низкой ступени (1-2) обеспечивается уменьшение величины энергетических потерь.

Величина промежуточного охлаждения холодильного агента (отре­зок 2-3) определяется эффективностью этого процесса в теплообмен­нике, площадью поверхности теплообмена и другими факторами.

Posted in Холодильная техника