5.5. Схемы работы судовых холодильных установок Одноступенчатая холодильная установка

Работа систем охлаждения провизионных камер, систем кондиционирования воздуха, рефрижераторных контейнеров и, в большинстве случаев, рефрижераторных трюмов обеспечивается одноступенчатыми холодильными установками. Принципиальная схема и теоретический цикл такой установки показана на рис. 45.

Рис. 45. Принципиальная схема одноступенчатой парокомпресионной холодильной установки

В компрессоре КМ происходит сжатие паров холодильного агента, образовавшихся в испарителе И, – адиабатный процесс 1-2. Далее пары попадают в конденсатор КН, где при постоянном давлении сначала охлаждаются до температуры конденсации, а затем конденсируются. Жидкий холодильный агент поступает к регулирующему клапану РК, проходя через который дросселируется – процесс 3 – 4. При дросселировании за счет падения давления температура жидкости резко понижается за счет ее интенсивного испарения и холодильный агент поступает в испаритель в состоянии влажного пара.

В испарителе происходит испарение (подсушивание) холодильного агента при постоянных давлении и температуре. При помощи РК количество холодильного агента устанавливается таким, чтобы при прохождении через испаритель он полностью испарился.

Эффективность работы холодильной установки оценивается холодильным коэффициентом

ε = q_o/ℓ = (i₁ – i₄) / (i₂ – i₁)

где q_o – удельная массовая холодопроизводительность хладагента, кДж/кг; ℓ – удельная работа, затрачиваемая на осуществление цикла, кДж/кг, равная работе компрессора.

Для увеличения холодопроизводительности установки, улучшения условий работы компрессора и повышения холодильного коэффициента, в ряде случаев, применяются холодильные установки, работающие по регенеративному циклу (циклу с регенерацией). Под регенерацией в парокомпрессионных холодильных машинах понимают внутренний теплообмен в цикле между жидким хладагентом, поступающим из конденсатора, и холодным паром хладагента, отсасываемым компрессором из испарителя. Этот процесс осуществляется в теплообменных аппаратах, называемых регенеративными теплообменниками. Схема одноступенчатой холодильной установки работающей по регенеративному циклу показана на рис. 46.

Рис. 46. Принципиальная схема и теоретический цикл одноступенчатой парокомпрессионной холодильной установки с регенеративным теплообмінником

Регенеративный теплообменник РТ является дополнительным элементом, который устанавливается в схеме между конденсатором КН и регулирующим клапаном РК. Конструктивно – это кожухозмеевиковый теплообменный аппарат, по змеевику проходит жидкий холодильный агент, пар хладагента поступает в корпус РТ из испарителя И, омывает внешнюю поверхность змеевика и отсасывается компрессором КМ. В результате жидкий хладагент дополнительно переохлаждается, а пар хладагента дополнительно нагревается Δt_п= t₁-t₆.

Дополнительное переохлаждение жидкого хладагента перед регулирующим клапаном уменьшает внутреннюю необратимость, связанную с дросселированием хладагента в РК, что приводит к увеличению удельной массовой холодопроизводительности агента в цикле, в свою очередь дополнительный перегрев пара перед компрессором увеличивает внешнюю необратимость цикла за счет увеличения перегрева паров хладагента при поступлении в конденсатор, что приводит к увеличению затрачиваемой на совершение цикла удельной работы. Следовательно, холодильный коэффициент регенеративного цикла будет больше холодильного коэффициента цикла без регенерации только в том случае, если относительный прирост массовой холодопроизводительности хладагента в регенеративном цикле будет больше относительного увеличения удельной работы, затрачиваемого на совершение этого цикла.