Анализ теоретических циклов ПКХМ

Цикл одноступенчатой ПКХМ с регенеративным теплообмен­ником.

Чтобы уменьшить потери от внутренней необратимости про­цесса дросселирования и надежно обеспечить сухой ход КМ, в хла­доновых машинах используется цикл с регенерацией теплоты (внут­ренним теплообменом). Противоточный регенеративный теплообмен­ник устанавливается (рис.5) между конденсатором и регулирую­щим клапаном.

По змеевику теплообменника проходит теплая жид­кость, поступающая из конденсатора. Снаружи змеевик омывается холодным паром, отсасываемым из испарителя компрессором. В результате теплообмена внутри цикла между жидким и парообраз­ным хладагентами в теплообменнике жидкость дополнительно пере­охлаждается перед регулирующим клапаном до температуры (более низкой, чем температура забортной воды), а пар допол­нительно перегревается перед всасыванием до .

Рис. 5. Схема oдноступенчатой ПКХМ с регенеративным теплообменником

Регенеративный цикл 1 – 2 – а – b – 4 – 5 – 6 - 1 (рис. 6). Также показан для сравнения обычный цикл 6 - 2' – a – b – 3 - 5' - 6 .

Если пренебречь теплообменом хладагента с окружающим воз­духом, то удельная теплота, отводимая в теплообменнике от переох­лаждаемой жидкости, будет равна теплоте, подводимой к перегреваемому пару, . Следовательно, уравнение теплового баланса теплообменника имеет вид:

,

 

 

 

 

Рис. 6. Цикл с регенеративным теплообменом

Тепловая нагрузка теплообменника, отнесенная к единице вре­мени, кВт:

Теоретически регенеративный теплообмен не влияет на холодильный коэффициент машины, поскольку практически одинаково возрастают удельная массовая холодопроизводительность и удельная работа цикла. Практически же, в реальных условиях эксплуатации парокомпрессорных холодильных машин регенеративный теплообмен улучшает наполнение цилиндра компрессора хладагентом, повышает его к.п.д., исключает возможность гидравлических ударов в компрессоре.

Анализ работы холодильной машины в зависимости от температур цикла. В зависимости от температур и одна и та же холодильная машина имеет различные значения холодопроизводительности, эффективной мощности и действительного холодильного коэффициента. Температуры цикла определяются температурами охлаждаемого помещения и забортной воды .

Чтобы проанализировать влияние температур и на характе­ристики машины, сравним циклы одноступенчатой ПКХМ с разны­ми температурами конденсации и кипения (рис.7). Для упроще­ния анализа принимается работа ХМ без переохлаждения конден­сата и перегревания пара. На рисунке показан цикл / - 2 - 3 – 4 с температурами и , удельной

холодопроизводительностыо и удельной работой компрес­сора .

Рис.7. Циклы с различными температурами конденсации (а) и кипения (в)

 

Не меняя температуры кипения, повысим температуру конден­сации до (рис.7,а). Температуры могут возрасти из-за увеличения температуры забортной воды, уменьшения ее подачи, засорения трубок КД, подсасывания воздуха в систему хладагента и др. С повышением температуры конденсации и переходом к циклу 1 - 2’ - 3’ - 4' уменьшаются удельная холодопроизводительность на и холодопроизводительность машины ( ). Одновременно увеличиваются удельная работа и эффективная мощность компрессора. В результате этого действительный холодильный коэффициент цикла понижается: .

Понижая температуру кипения до при const(рис.7,в), переходим к циклу 1’ – 2’ - 3 – 4’. Температура кипения снижается при перенастройке приборов автоматики с це­лью поддержания более низкой температуры в охлаждаемом поме­щении (в соответствии с изменением рода перевозимых продуктов), а также при нарастании снеговой шубы на охлаждающих поверхно­стях аппаратов (воздухоохладителей, испарительных или рассоль­ных охлаждающих батарей). С понижением температуры кипения удельная холодопроизводительность по сравнению с первоначаль­ным циклом 1 – 2 – 3 – 4 незначительно уменьшается: , а затрачиваемая удельная работа компрессора увеличивается на , следовательно теоретический холодильный коэффициент цикла снижается.

Таким образом, чем ниже температура охлаждаемого помещения (температура кипения) и выше температура забортной воды (темпера­тура конденсации), тем меньше холодопроизводительность, холо­дильный коэффициент и наоборот. Температура влияет на и больше, чем температура .

Работать при наиболее оптимальных значениях температур позволяют правильная настройка приборов авто­матики (не допускающих работу уста­новки при давлениях кипения ниже требуе­мых) для обеспечения заданного тем­пературного режима в охлаждаемых помещениях, своевременное удаление снеговой шубы с теплообменных по­верхностей, исправная работа венти­ляторов, повышающих интенсивность теплообмена, выпуск воздуха из КД.