logo
Холодильники лекции

Глава 3 сложные циклы холодильных машин

Принципиальные схемы холодильных машин, работающих по циклу двухступенчатого сжатия.

Двухступенчатое сжатие. При низких температурах кипения холодильного агента (-30 — -35° С) и высо­ких температурах конденсации (35—40° С) возрастает температура в конце сжатия в компрессоре, что приводит к ухудшению условий смазки. В результате этого температура может повыситься до температуры вспышки масла.

В компрессор при низком давлении р0 поступает пар, «имеющий большой удельный объем, вследствие чего производительность компрессора, а следовательно, и холодопроизводительность холодильной машины уменьшается, при этом увеличивается работа сжатия. При уменьшении холодопроизводительности и увеличении работы сжатия снижается холодильный коэффициент ε. С увеличением степени сжатия рк/р0 уменьшается объемные и энергетические коэффициенты компрессора, возрастает разность давлений, действующая на поршень. При таких условиях работы целесообразно применять двухступенчатое сжатие.

При двухступенчатом сжатии процесс сжатия разбивают на два: сначала в компрессоре — ступени низкого давления (СНД) — пар сжимается от давления кипения до промежуточного давления рпр, затем при постоянном давлении рпр пар охлаждается, после чего в компрессоре — ступени высокого давления (СВД) — пр. сжимается от давления Рпр до давления конденсации рк. Замена одноступенчатого сжатия двухступенчатым повышает стоимость установки, усложняет ее эксплуатацию. Однако при больших степенях сжатия двухступенчатое сжатие имеет преимущества перед одноступенчатым (рисунок 3.1).

Рисунок 3.1 – Сравнение циклов одно-двухступенчатого сжатия

при одинаковых и Т0 и Тк

В конце сжатия снижается температура перегрева пара (Т2 при одноступенчатом сжатии, Т4 двухступенчатом), увеличивается холодопроизводительность (q0 равна площади а—9—10—б), уменьшается работа, затраченная на сжатие (l0 = площади 2—3— 4—2'). Границы применения цикла с одноступенчатым сжатием 1—2'—5—6—10—1 и перехода к двухступенчатому 1—2—3—4—5—6—6'—8—9—1 зависят от холодильного агента, типа Машин, особенностей работы установки в каждом отдельном случае.

Аммичные холодильные машины двухступенчатого сжатия с поршневыми компрессорами при водяном охлаждении цилиндров рекомендуется применять при степени сжатия рк/р0 9 и разности давлений рк–р0 1,75МПа. Двухступенчатые машины» работающие на хладоне-12, используют при рк/р0 9 и рк–р0 0,775МПа. Для низкотемпературных одноступенчатых холодильных машин с поршневыми компрессорами, работающими на хладогене-22, отношение рк/р0 не должно превышать 1.2, для одноступенчатых машин с ротационными и винтовыми компрессорами рк/р0 ≤ 14÷16.

Использование в качестве холодильных агентов хла-дона-22 и хладона-502 и применение в судовых холодиль­ных установках винтовых компрессоров значительно расширили возможности применения более простых и дешевых схем одноступенчатого сжатия.

Двухступенчатое сжатие может осуществляться в двухступенчатом компрессоре или в двух одноступенчатых компрессорах, включенных в схему СНД и СВД, причем в качестве СНД целесообразно использование ротационных или винтовых компрессоров, имеющих при меньших габаритах большую производительность, чем поршневые.

Различают схемы двухступенчатых холодильных машин с полным и неполным промежуточным охлаждением. При полном промежуточном охлаждении пар между сту­пенями охлаждается до состояния сухого насыщенного пара (см. рисунок 3.2, процесс 2—3), что достигается с помощью жидкого холодильного агента в промежуточном сосуде. При неполном промежуточном охлаждении пар перед СВД остается перегретым (см. рисунок 3.2, процесс 2—3'), при этом он охлаждается водой в водяном промежуточном холодильнике.

Схемы двухступенчатых холодильных машин бывают с одной и двумя температурами кипения. В первом случае в схему включены испарители, в которых кипит жидкий холодильный агент при температуре кипения, соответствующей низкому давлению р0. Во втором случае в схему включены испарители низкого давления, в которых жидкость кипит при температуре Т0 и давлении р0, и испарители высокого давления, где жидкий холодильный агент кипит при температуре кипения Тпр, соответствующий промежуточному давлению рпр. Эти схемы сложны эксплуатации и применяются редко. Применяют схемы двухступенчатых холодильных машин с одноступенчатым дросселированием. В схему с одноступенчатым дросселированием входит один регулирующий вентиль, в котором происходит дросселирование жидкости от давления конденсации рк до давления кипения Р0. В схему с двухступенчатым дросселированием включены два регулирующих вентиля и промежуточный сосуд для промежуточного отбора пара. В первом регулирующем вентиле давление понижается от рк до рпр. 5разующаяся парожидкостная смесь поступает в промежуточный сосуд.

Рисунок 3.2 – Двухступенчатая холодильная машина с полным промежуточным охлаждением и промежуточным сосудом – теплообменником:

а – принципиальная схема; б — цикл в s— T-диаграмме; в — цикл в i—lg

p –диаграмме.

Пар из парожидкостной смеси отделяется от жидкости отсасывается из промежуточного сосуда СВД, а жидкость поступает во второй регулирующий вентиль и дросселируется в нем от давления рпрдор0.