Холодильные машины и установки как объекты автоматизации

Холодильная машина состоит из четырех основных элементов: испа­рителя, компрессора, конденсатора и дросселирующего устройства.

Холодильная установка — это совокупность объекта охлаждения и холодильной машины. Таким образом, холодильный шкаф или, напри­мер, холодильная витрина есть не что иное, как разновидности холо­дильных установок.

Автоматизация холодильной машины и установки предполагает ре­шение основной и вспомогательной задач.

Основная задача автоматизации состоит в поддержании температу­ры охлаждаемой среды в технологически заданных пределах при из­менении внешних параметров, воздействующих на работу холодиль­ной машины.

К вспомогательным задачам, способствующим решению основной, относят: заполнение испарителя, поддержание давления конденсации, защиту от опасных режимов и т. д.

Решение основной задачи иллюстрируется схемой (рис. 14.1).

В охлаждаемый объем холодильной камеры (Охл. кам.) поступает тепло QH. В простейшем случае можно считать, что это тепло является только теплом, проникающим через теплоизоляцию. Для поддержа­ния постоянной технологически заданной температуры это тепло сле­дует отводить. Тепло Q^ отводится при помощи испарителя холодиль­ной машины (X. М.).

Выполняя работу; холодильная машина потребляет энергию Е, Вт. От теплопередающей поверхности конденсатора холодильной маши­ны тепло (2К, Вт, отводится в теплоотводящую среду.

Рис. 14.1 Функциональная схема холодильной установки

Анализ теплоотвода свидетельствует, что выполнение основной за­дачи — поддержание технологически заданной температуры £вк, °С, сводится к созданию условий равенства тепловых потоков Q,, и Qo. Равенство тепловых потоков может быть достигнуто двумя путями: воздействием на поток Q или на поток (),.

Воздействие на поток Q^. Этот метод применяют в основном в специ­альных условиях. Например, если температура воздуха в холодильной камере низкая, то ее можно повысить, не меняя режима работы холо­дильной машины, а установив в камере нагревательный элемент, кото­рый обеспечит решение этой задачи. Естественно, что метод энергети­чески затратен и потому может быть рекомендован как лабораторно — испытательный метод.

Воздействие на поток Q^. При применении этого метода изменение температуры TBK, °С, компенсируют изменением величины потока Q^. Этот метод энергетически приоритетен, он является основным и са­мым распространенным.

Количество тепла, отнимаемое от воздуха в охлаждаемом объеме, составляет:

А^о^Л’вк-авт, (ил)

Где

K0 — коэффициент теплопередачи испарителя, Вт/(м2 • К);

Fa — площадь поверхности испарителя, м2;

ЈGK, T — температура воздуха камеры и температура кипения холо­дильного агента, °С.

Количество тепла, которое может быть отведено при помощи холо­дильного агента рабочим веществом (холодильным агентом) в тепло- обменном аппарате:

Q,,=0™>-U-Gx,-Bt, (14.2)

Где

Gx а — расход холодильного агента, кг/с;

I ,I — энтальпии холодильного агента на выходе и входе из теп-

Вых вх

Лообменного аппарата, Дж/кг.

При равенстве холодопроизводительностей Q^ и Q получают реше­ние относительно температуры охлаждаемой среды (tx К):

(14.3)

Из выражения (14.3) следует, что температура охлаждаемой среды в охлаждаемом объеме (£вк, °С) зависит от:

• температуры кипения холодильного агента To, °С;

• расхода холодильного агента, Gx а, кг/с;

• площади поверхности теплообмена испарителя, Fo, м2;

• коэффициента теплопередачи испарителя Ko, Вт/(м2 • К). Выбор метода регулирования температуры охлаждаемой среды за­висит от совокупности условий, отражающих особенности эксплуата­ции холодильной установки.

Posted in Холодильная техника