Будова, характеристика та розрахунок компресійної парової холодильної машини
Однак в практичних розрахунках за диференціальний дросельний ефект приймають зміну температури реального газу, обумовлене зміною його тиску на одну одиницю.
Інтегральний дросельний ефект відповідає зміні температури при пониженні тиску газу від початкового р1 до кінцевого р2
Дросельний ефект, виражений в теплових одиницях, отримав назву ізотермічного дросельного ефекту.Для отримання більш низьких температур, ніж ті, які можна досягнути шляхом дроселювання газу, останній поєднують з регенеративним теплообміном (через стінку) між поступаючим на дроселювання стисненим газом і газом, охолодженим в результаті дроселювання.
Охолодження газів при їх розширенні в детандері. Розширення попередньо стисненого газу проходить в газовому двигуні, який одночасно здійснює внутрішню роботу; остання може бути використана для будь-яких цілей, наприклад для перекачування рідин або нагнітання газів. Розширення стисненого газу в детандері відбувається без обміну теплом з навколишнім середовищем, і робота, яка здійснюється при цьому газом, проводиться за рахунок його внутрішньої енергії, в результаті чого газ охолоджується. Гранична температура охолодження визначається за загальним рівнянням для адіабатичного розширення ідеального газу. В дійсності зниження температури, яке досягається, менше і відповідає реальному політропічному процесу розширення.
При розширенні газу в детандері досягається помітно більший ефект охолодження, ніж при дроселюванні. Крім того, віддача зовнішньої роботи детандером повинна привести до зменшення загальної витрати енергії на цикл, в якому необхідно витрачати роботу на стиснення газу.
Розширення газів в детандері відбувається при значно більш низьких температурах , ніж їх стиснення в компресорі, і тому доля витрати енергії, яка компенсується роботою детандера, невелика. Вона зменшується ще більше при роботі детандера в області, де відбувається часткове зрідження газу, тобто, коли властивості газу достатньо ; відхиляються від законів ідеального стану. Ефективність охолодження при розширенні газу в детандері також помітно знижується внаслідок гідравлічних ударів і
вихроутворення, які приводять до виділення тепла і втрат холоду, зумовлених недосконалістю теплової ізоляції детандера.
В зв'язку з відміченими недоліками для підвищення холодопродуктивності методи розширення газу в детандері і дроселювання газу комбінують один з одним [4].
4. Будова і характеристика компресійних парових холодильних
машин
При помірному охолодженні в якості холодильних агентів зазвичай використовують гази, критичні температури яких вищі температури оточуючого середовища. За нижню межу температур, які досягаються з допомогою помірного охолодження, умовно приймають температуру - 100°С, яка може бути досягнута в холодильному циклі з етиленом в якості холодильного агенту.
В ідеальній компресійній холодильній машині (рис.4.1), цикл роботи якої відповідає зворотному циклу Карно, компресор 1 засмоктує пари холодильного агенту, стискає їх до заданого тиску, при якому вони можуть бути зріджені охолодженням водою, і нагнітає пару в конденсатор II. Стиснення супроводжується нагріванням пари від температури Т0 до температури Т. Конденсація пари в конденсаторі II протікає ізотермічно при температурі Т. Рідкий холодильний агент поступає із конденсатора в розширювальний циліндр (на рисунку 4.1 замість розширювального циліндра, використовуваного в ідеальному циклі, показаний дросельний вентиль III, що використовується в реальному циклі), в якому адіабатично розширюється, набуваючи температури Т0, яка відповідає тиску випаровування. Дальше рідкий холодоагент випаровується при постійній температурі у випаровувачі IV, віднімаючи тепло від охолоджуваного середовища (напрямок руху охолоджуваного середовища, яке омиває поверхню теплообміну випаровувача, показано стрілками). Пара при температурі Т0 засмоктується компресором 1 і цикл повторюється знову.
Схеми дійсних компресійних холодильних машин часто дещо ускладнюються порівняно з принциповою схемою зображеною на рисунку 4.1. Так, якщо потрібне переохолодження рідкого холодоагенту не може бути досягнутим в конденсаторі (за рахунок наявного „запасу" його поверхні теплообміну), то перед дросельним вентилем в схему включають додатковий теплообмінник - переохолоджувач рідини. Для забезпечення „сухого ходу" компресора між випаровувачем і компресором встановлюють відокремлював рідини, із якого відділені від пари частинки рідини повертаються у випаровував, а осушена пара направляється в компресор [3,4].