Схема компрессионной холодильной машины представлена на рис.6 ( арабскими цифрами обозначены номера характерных точек холодильного цикла см. рис. 5)
Охлаждение в холодильной камере осуществляется вследствие изменения агрегатного состояния хладагента в системе герметичного холодильного агрегата. Пары хладагента отсасываются из испарителя — V компрессором I и проходят внутри кожуха, охлаждая обмотку электродвигателя. Сжатые в компрессоре пары хладагента по нагнетательной трубке II поступают в охлаждаемый окружающим воздухом конденсатор IV. Давление паров хладагента в конденсаторе зависит от вида хладагента. В конденсаторе пары хладагента переходят в жидкое состояние, отдава
8.1. Таблицы «Состояние насыщения» и «Вода(хладон) перегретый пар» Рассмотрим процесс парообразования в p—v координатах. На рис. 8.1 представлена p—v диаграмма для парожидкостной системы. Точкой “а” отмечено состояние жидкости при температуре замерзания ( или плавления твердого тела). Для воды эта температура равна 0 0С Параметры жидкости при температуре Тпл будем отмечать индексом “о”. При заданном давлении Р в процессе а-b жидкость подогревается до температуры насыщения Тн. При температуре насыщения паровое пространство заполняется молекулами пара, числовая плотность которых обеспечивает заданное давление. Действительно, молекула жидкости 1 (рис. 8.2), оказавшаяся на границе раздела фаз, испытывает действие сил сцепления окружающих её молекул.
Равнодействующая этих сил — 2 направлена в глубь жидкости ( при низких давлениях силы сцепления между молекулами в паровой фазе вообще ничтожно малы). При выходе в паровое пространство молекула жидкости должна преодолеть действие молекулярных сил, т.е. совершить работу выхода. Для этого молекула должна обладать необходимым запасом кинетической энергии. При низких температурах кинетическая энергия молекул жидкости мала, поэтому в паровое пространство переходит незначительное их число. С ростом температуры повышается кинетическая энергия каждой молекулы и соответственно увеличивается количество молекул, переходящих в паровую фазу. Это приводит к росту давления пара над жидкостью. При температуре, равной температуре насыщения, паровое пространство насыщается молекулами пара. При этом устанавливается динамическое равновесие между фазами, при котором число молекул , пересекающих границу раздела фаз, со стороны жидкости и пара одинаково.
Параметры жидкости при температуре насыщения (в точке “b” на рис. 8.1) отмечаются одним штрихом. При подводе теплоты к насыщенной жидкости последняя испаряется и превращается в сухой насыщенный пар (точка “с”). Сухой насыщенный пар — это пар, который не содержит жидкости и имеет температуру, равную температуре насыщения, так как в процессе испарения ( в процессе “b-с”) температура жидкости не изменяется. Параметры сухого насыщенного пара отмечаются двумя штрихами ( v ”, s “, i “ и т.д.). Любая точка на линии b—c (например, точка “е”) характеризует состояние равновесной смеси насыщенной жидкости и сухого насыщенного пара. Такая смесь называется влажным паром.
При подводе теплоты к сухому насыщенному пару его температура повышается. Пар, температура которого больше Тн — температуры насыщения при данном давлении, называется перегретым паром (точка “d” на р 8.1).
Процесс парообразования можно провести и при других давлениях. Если соединить точки “а”, “b”, “с”, относящиеся к различным давлениям, то получим пограничные линии. Каждая точка на линии ON характеризует состояние жидкости при температуре плавления твердого тела. Для воды — это нулевая изотерма. Линия ОК — нижняя пограничная кривая. Каждая точка на этой кривой характеризует состояние жидкости при температуре насыщения, соответствующей данному давлению. С ростом давления температура насыщения повышается . Линия КЕ — верхняя пограничная кривая, каждая точка которой характеризует состояние сухого насыщенного пара при различных давлениях. Точка К — критическая точка, в которой наблюдается особое состояние вещества (критическое). В критической точке нет разницы в свойствах жидкой и паровой фаз. Каждая жидкость имеет одну критическую точку с характерными для нее значениями критических параметров (Ркр , Ткр , vкр).
Между кривыми ON и ОК располагается область жидкости, недогретой до температуры насыщения. Между пограничными кривыми располагается область влажного пара. Правее верхней пограничной кривой располагается область перегретого пара.
Параметры влажного пара определяются степенью сухости пара
x = (8.1)
В соотношении (8.1) М’ и М” — масса жидкости и сухого насыщенного пара, находящихся во влажном паре. Если масса влажного пара Мвл.п = 1 кг, то x численно равняется массе сухого насыщенного пара, находящегося в одном килограмме влажного пара (x = М”). Количество жидкой фазы, находящейся в одном килограмме влажного пара М’ = — x. Значение x изменяется от нуля на нижней пограничной кривой (жидкость) до единицы на верхней пограничной кривой (сухой насыщенный пар). При каждом давлении можно получить влажный пар с любой степенью сухости. Соединив точки с одинаковой степенью сухости, получим кривые x = Const ( пунктирные линии на рис. 8.1).
я теплоту окружающей среде.
рис.6 Принципиальная схема компрессионного холодильного агрегата
I — компрессор; II – нагнетательная трубка; III – фильтр-осушитель; IV – конденсатор; V – испаритель; VI – теплообменник; VII – капиллярная трубка (дроссель); VIII – всасывающая трубка.
Жидкий хладагент из конденсатора поступает через фильтр-осушитель III в капиллярную трубку VII (где происходит его дросселирование) и затем в испаритель. Капиллярная трубка VII создает необходимый для работы перепад давления между конденсатором и испарителем. Давление хладагента в испарителе понижается. Жидкий хладагент при низком давлении кипит, отнимая теплоту от стенок испарителя и воздуха холодильной камеры. Из испарителя пары хладагента по всасывающей трубке VIII вновь поступают в кожух компрессора, и цикл повторяется. Холодные пары хладагента, участок всасывающей и капиллярной трубок, спаянных между собой. В некоторых проходя по всасывающей трубке, охлаждают жидкий хладагент, который поступает по капиллярной трубке из конденсатора в испаритель. Теплообменником VI служит моделях холодильников капиллярная трубка пропущена внутри всасывающей .
Компрессор приводится в движение встроенным однофазным электродвигателем переменного тока, имеющим рабочую и пусковую обмотки. Для пуска электродвигателя и защиты его от токовых перегрузок применяют пускозащитное реле. Заданная температура в холодильной камере поддерживается автоматически терморегулятором, чувствительный элемент которого крепится к испарителю.
19 2 Сжатие газов и паров. Компрессоры
Для сжатия газов и паров применяются различные нагнетатели или компрессоры. Компрессор представляет собой непрерывно действующую машину, при помощи которой осуществляется сжатие поступающего газа или пара низкого давления до высокого. Компрессор является машиной, приводимой в действие от внешнего источника работы.
В зависимости от принципа работы компрессоры делятся на две большие группы. К первой относятся объемные компрессоры (поршневые, шестеренчатые, ротационные). Давление в них повышается при непосредственном уменьшении объема газа, поступающего в рабочее пространство компрессора.
Ко второй группе относятся центробежные, осевые и диагональные. Последние являются промежуточным типом между центробежными и осевыми.
Компрессоры обоих групп могут значительно отличаться друг от друга конструктивными данными и технико-экономическими характеристиками, однако с термодинамической точки зрения процессы , происходящие в них, одинаковы.
Задачей термодинамического анализа компрессора является определение работы, которую необходимо затратить для получения некоторого количества (например, 1 кг) сжатого газа при заданных начальных и конечных параметрах газа.
Основные процессы в одноступенчатом компрессоре
На рис. 10.1 в р — v координатах изображен теоретический цикл одноступенчатого компрессора За первый ход поршня а-1 газ всасывается в цилиндр компрессора. В процессе 1-2 происходит сжатие газа, в результате которого да веление газа повышается от давления всасывания р1 до давления р2 . В процессе 2-в газ выталкивается из цилиндра компрессора и подается в какой-либо аппарат, в котором требуется поддерживать заданное давление.
Загрузка...
