Rashladni uređaj ako 56 karakteristika. Određivanje karakteristika rashladnog postrojenja

Ministarstvo obrazovanja i znanosti Ruske Federacije

NOVOSIBIRSKO DRŽAVNO TEHNIČKO SVEUČILIŠTE

_____________________________________________________________

SPECIFIKACIJA
RASHLADNI UREĐAJ

Smjernice

za studente FES-a svih oblika obrazovanja

Novosibirsk
2010

UDK 621.565(07)

Sastavio: Cand. tehn. znanosti, izv. prof. ,

Recenzent: dr. tehn. znanosti, prof.

Rad je izrađen na Zavodu za termoenergetska postrojenja

© Država Novosibirsk

tehničko sveučilište, 2010

SVRHA LABORATORIJSKOG RADA

1. Praktično učvršćivanje znanja o drugom zakonu termodinamike, ciklusima, rashladnim uređajima.

2. Upoznavanje s rashladnim agregatom IF-56 i njegovim tehničkim karakteristikama.

3. Studija i konstrukcija ciklusa rashladnih uređaja.

4. Određivanje glavnih karakteristika rashladnog uređaja.

1. TEORIJSKE OSNOVE RADA

RASHLADNI UREĐAJ

1.1. Obrnuti Carnotov ciklus

Rashladna jedinica je dizajnirana za prijenos topline s hladnog izvora na vrući. Prema Clausiusovoj formulaciji drugog zakona termodinamike, toplina ne može sama prijeći s hladnog tijela na vruće. U rashladnom postrojenju takav prijenos topline ne događa se sam od sebe, već zahvaljujući mehaničkoj energiji kompresora utrošenoj na kompresiju pare rashladnog sredstva.

Glavna karakteristika rashladnog postrojenja je koeficijent učinka, čiji se izraz dobiva iz jednadžbe prvog zakona termodinamike, napisane za obrnuti ciklus rashladnog postrojenja, uzimajući u obzir činjenicu da za bilo koji ciklus, promjena unutarnje energije radnog fluida D u= 0, naime:

q= q 1 – q 2 = l, (1.1)

gdje q 1 – toplina predana vrelu; q 2 - toplina preuzeta iz izvora hladnoće; l– mehanički rad kompresora.

Iz (1.1) slijedi da se toplina predaje vrućem izvoru

q 1 = q 2 + l, (1.2)

koeficijent učinka je udio topline q 2 preneseno s hladnog izvora na topli izvor po jedinici utrošenog rada kompresora

(1.3)

Maksimalna vrijednost koeficijenta učinka za određeni temperaturni raspon između T planine vruće i T hladnoća hladnih izvora topline ima obrnuti Carnotov ciklus (sl. 1.1),

Riža. 1.1. Obrnuti Carnotov ciklus

za koje je dovedena toplina na t 2 = konst od izvora hladnoće do radnog fluida:

q 2 = T 2 ( s 1 – s 4) = T 2 Ds (1,4)

i odanu toplinu t 1 = konst od radnog fluida do izvora hladnoće:

q 1 = T jedan · ( s 2 – s 3) = T 1 Ds, (1,5)

U obrnutom Carnotovom ciklusu: 1-2 - adijabatska kompresija radnog fluida, zbog čega temperatura radnog fluida T 2 postaje toplije T planine s toplim izvorima; 2-3 - izotermno uklanjanje topline q 1 od radne tekućine do vrućeg izvora; 3-4 - adijabatsko širenje radne tekućine; 4-1 - izotermna opskrba toplinom q 2 od izvora hladnoće do radnog fluida. Uzimajući u obzir relacije (1.4) i (1.5), jednadžba (1.3) za koeficijent učinka obrnutog Carnotovog ciklusa može se prikazati kao:

Što je viša vrijednost e, to je ciklus hlađenja učinkovitiji i manje posla l potrebno za prijenos topline q 2 od hladnog izvora do vrućeg.

1.2. Rashladni ciklus kompresijom pare

Izotermni dovod i odvod topline u rashladnoj jedinici može se izvesti ako je rashladno sredstvo tekućina niskog vrelišta, čije je vrelište pri atmosferskom tlaku t 0 £ 0 oC, a kod negativnih temperatura vrenja tlak vrenja str 0 mora biti veći od atmosferskog kako bi se spriječio ulazak zraka u isparivač. niski tlak kompresije omogućuje da se kompresor i drugi elementi rashladne jedinice učine laganim. Uz značajnu latentnu toplinu isparavanja r poželjni su niski specifični volumeni v, što omogućuje smanjenje dimenzija kompresora.

Amonijak NH3 je dobro rashladno sredstvo (vrelište t k = 20 °C, tlak zasićenja str k = 8,57 bara i at t 0 \u003d -34 ° C, str 0 = 0,98 bara). Njegova latentna toplina isparavanja veća je nego kod drugih rashladnih sredstava, ali njegovi nedostaci su toksičnost i korozivnost u odnosu na obojene metale, stoga se amonijak ne koristi u kućanskim rashladnim jedinicama. Dobra rashladna sredstva su metil klorid (CH3CL) i etan (C2H6); Sumporni dioksid (SO2) se ne koristi zbog visoke toksičnosti.

Freoni, derivati ​​fluoroklora najjednostavnijih ugljikovodika (uglavnom metana), naširoko se koriste kao rashladna sredstva. Izrazita svojstva freona su njihova kemijska otpornost, netoksičnost, nedostatak interakcije sa strukturnim materijalima kada t < 200 оС. В прошлом веке наиболее широкое распространение получил R12, или фреон – 12 (CF2CL2 – дифтордихлорметан), который имеет следующие теплофизические характеристики: молекулярная масса m = 120,92; температура кипения при атмосферном давлении str 0 = 1 bar; t 0 = -30,3 oC; kritični parametri R12: str cr = 41,32 bara; t cr = 111,8 °C; v cr = 1,78×10-3 m3/kg; adijabatski eksponent k = 1,14.

Proizvodnja freona-12, kao tvari koja uništava ozonski omotač, zabranjena je u Rusiji 2000. godine, dopuštena je samo uporaba već proizvedenog R12 ili ekstrahiranog iz opreme.

2. rad rashladne jedinice IF-56

2.1. rashladna jedinica

Jedinica IF-56 je dizajnirana za hlađenje zraka u rashladnoj komori 9 (slika 2.1).

Ventilator" href="/text/category/ventilyator/" rel="bookmark">ventilator; 4 - prijemnik; 5 -kondenzator;

6 - filtar-sušač; 7 - prigušnica; 8 - isparivač; 9 - hladnjak

Riža. 2.2. Ciklus hlađenja

U procesu prigušivanja tekućeg freona u prigušnici 7 (proces 4-5 in tel-dijagram), djelomično isparava, dok se glavno isparavanje freona događa u isparivaču 8 zbog topline preuzete iz zraka u komori hladnjaka (izobarno-izotermni proces 5-6 pri str 0 = konst i t 0 = konst). Pregrijana para s temperaturom ulazi u kompresor 1, gdje se komprimira pod pritiskom str 0 do tlaka str K (politropna, prava kompresija 1-2d). Na sl. 2.2 također prikazuje teoretsku, adijabatsku kompresiju 1-2A at s 1 = konst..gif" width="16" height="25"> (proces 4*-4). Tekući freon teče u prijemnik 5, odakle kroz filter-sušač 6 teče do prigušnice 7.

Tehnički detalji

Isparivač 8 sastoji se od rebrastih baterija – konvektora. Baterije su opremljene prigušnicom 7 s termostatskim ventilom. Kondenzator 4 s prisilnim zračno hlađen, izvedba ventilatora V B = 0,61 m3/s.

Na sl. 2.3 prikazuje stvarni ciklus rashladnog postrojenja s kompresijom pare izgrađenog prema rezultatima njegovih ispitivanja: 1-2a - adijabatska (teorijska) kompresija pare rashladnog sredstva; 1-2d - stvarna kompresija u kompresoru; 2e-3 - izobarno hlađenje para do
temperatura kondenzacije t DO; 3-4* - izobarno-izotermna kondenzacija pare rashladnog sredstva u kondenzatoru; 4*-4 – prehlađenje kondenzata;
4-5 - prigušivanje ( h 5 = h 4), zbog čega tekuće rashladno sredstvo djelomično isparava; 5-6 - izobarično-izotermno isparavanje u isparivaču odjeljak hladnjaka; 6-1 - izobarno pregrijavanje suhe zasićene pare (točka 6, x= 1) do temperature t 1.

Riža. 2.3. Ciklus hlađenja u tel-dijagram

2.2. karakteristike izvedbe

Glavni operativne karakteristike rashladni uređaj ima kapacitet hlađenja Q, Potrošnja energije N, potrošnja rashladnog sredstva G i specifični kapacitet hlađenja q. Kapacitet hlađenja određuje se formulom, kW:

Q = Gq = G(h 1 – h 4), (2.1)

gdje G– potrošnja rashladnog sredstva, kg/s; h 1 – entalpija pare na izlazu iz isparivača, kJ/kg; h 4 - entalpija tekućeg rashladnog sredstva ispred prigušnice, kJ/kg; q = h 1 – h 4 – specifični rashladni kapacitet, kJ/kg.

Ono specifično volumetrijski kapacitet hlađenja, kJ/m3:

q v= q/ v 1 = (h 1 – h 4)/v 1. (2.2)

Ovdje v 1 – specifični volumen pare na izlazu iz isparivača, m3/kg.

Brzina protoka rashladnog sredstva nalazi se formulom, kg/s:

G = Q DO/( h 2D - h 4), (2.3)

Q = c’popodneV NA( t U 2 - t U 1.). (2.4)

Ovdje V B \u003d 0,61 m3 / s - performanse ventilatora koji hladi kondenzator; t U 1, t B2 - temperatura zraka na ulazu i izlazu iz kondenzatora, ºS; c’popodne je prosječni volumetrijski izobarni toplinski kapacitet zraka, kJ/(m3 K):

c’popodne = (μ cpm)/(μ v 0), (2.5)

gdje (μ v 0) \u003d 22,4 m3 / kmol - volumen kilomola zraka pri normalnom fizički uvjeti; (μ cpm) je prosječni izobarni molarni toplinski kapacitet zraka koji se određuje empirijskom formulom, kJ/(kmol K):

(μ cpm) = 29,1 + 5,6 10-4( t B1+ t U 2). (2.6)

Teorijska snaga adijabatske kompresije para rashladnog sredstva u procesu 1-2A, kW:

N A = G/(h 2A - h 1), (2.7)

Relativni adijabatski i stvarni rashladni kapaciteti:

k A = Q/N ALI; (2.8)

k = Q/N, (2.9)

predstavlja toplinu prenesenu s hladnog izvora na vrući, po jedinici teorijske snage (adijabatska) i stvarne (električna snaga pogona kompresora). Koeficijent učinka ima isto fizičko značenje i određuje se formulom:

ε = ( h 1 – h 4)/(h 2D - h 1). (2.10)

3. Test hlađenja

Nakon pokretanja rashladne jedinice potrebno je pričekati dok se ne uspostavi stacionarni način rada ( t 1 = konst t 2D = const), zatim izmjerite sva očitanja instrumenata i unesite ih u tablicu mjerenja 3.1, na temelju kojih rezultata gradite ciklus rashladnog uređaja u tel- i ts-koordinira koristeći dijagram pare za freon-12 prikazan na sl. 2.2. Izračun glavnih karakteristika rashladne jedinice izvodi se u tablici. 3.2. Temperature isparavanja t 0 i kondenzacija t K se nalazi ovisno o tlaku str 0 i str K prema tablici. 3.3. Apsolutni pritisci str 0 i str K se određuje formulama, bar:

str 0 = B/750 + 0,981str 0M, (3.1)

str K = B/750 + 0,981str KM, (3,2)

gdje NA- barometarski tlak, mm. rt. Umjetnost.; str 0M - višak tlaka isparavanja prema manometru, atm; str KM - višak tlaka kondenzacije prema manometru, atm.

Tablica 3.1

Rezultati mjerenja

Tablica 3.2

Proračun glavnih karakteristika rashladnog postrojenja

Tablica 3.3

Tlak zasićenja freona-12 (CF2 Cl2 – difluordiklorometan)

1. Shema i opis rashladnog uređaja.

2. Tablice mjerenja i izračuna.

3. Izvršen zadatak.

Vježbajte

1. Ugradite rashladni ciklus tel-dijagram (slika P.1).

2. Napravite tablicu. 3.4 korištenje tel-dijagram.

Tablica 3.4

Početni podaci za izgradnju ciklusa rashladnog postrojenja uts - koordinate

2. Ugradite rashladni ciklus ts-dijagram (slika P.2).

3. Odredite vrijednost koeficijenta učinka obrnutog Carnotovog ciklusa prema formuli (1.6) za T 1 = T K i T 2 = T 0 i usporedite ga s COP-om stvarne instalacije.

KNJIŽEVNOST

1. Šarov, Ju. I. Usporedba ciklusa rashladnih jedinica s alternativnim rashladnim sredstvima / // Energetika i toplinska energija. - Novosibirsk: NSTU. - 2003. - Br. 7, - S. 194-198.

2. Kirilin, V.A. Tehnička termodinamika / , . – M.: Energija, 1974. – 447 str.

3. Vargaftik, N. B. Priručnik o termofizičkim svojstvima plinova i tekućina / . - M.: znanost, 1972. - 720 str.

4. Andrjuščenko, A. I. Osnove tehničke termodinamike realnih procesa / . – M.: postdiplomske studije, 1975.

Jedinica IF-56 je dizajnirana za hlađenje zraka u rashladnoj komori 9 (slika 2.1). glavni elementi su: freonski klipni kompresor 1, zrakom hlađeni kondenzator 4, prigušnica 7, isparivačke baterije 8, filter-sušač 6 ispunjen desikantom - silika gelom, prijemnik 5 za skupljanje kondenzata, ventilator 3 i električni motor 2.

Riža. 2.1. Shema rashladne jedinice IF-56:

Tehnički detalji

Isparivač 8 sastoji se od dvije rebraste baterije – konvektora. baterije su opremljene prigušnicom 7 s termostatskim ventilom. Prisilno zračno hlađeni kondenzator 4, performanse ventilatora

VB = 0,61 m3/s.

Na sl. Slike 2.2 i 2.3 prikazuju stvarni ciklus rashladnog postrojenja s kompresijom pare izgrađenog prema rezultatima njegovih ispitivanja: 1 - 2a - adijabatska (teoretska) kompresija pare rashladnog sredstva; 1 - 2d - stvarna kompresija u kompresoru; 2d - 3 - izobarno hlađenje para do

temperatura kondenzacije tk; 3 - 4* - izobarno-izotermna kondenzacija pare rashladnog sredstva u kondenzatoru; 4* - 4 - pothlađivanje kondenzata;

4 - 5 - prigušivanje (h5 = h4), zbog čega tekuće rashladno sredstvo djelomično isparava; 5 - 6 - izobarno-izotermno isparavanje u isparivaču rashladne komore; 6 – 1 – izobarno pregrijavanje suhe zasićene pare (točka 6, h = 1) do temperature t1.

Svi proizvedeni u našoj zemlji su mali rashladni strojevi su freon. Ne proizvode se masovno za rad na drugim rashladnim sredstvima.

Sl.99. Shema rashladnog stroja IF-49M:

1 - kompresor, 2 - kondenzator, 3 - ekspanzijski ventili, 4 - isparivači, 5 - izmjenjivač topline, 6 - osjetljivi ulošci, 7 - presostat, 8 - regulacijski ventil vode, 9 - sušač, 10 - filter, 11 - elektromotor , 12 - magnetski prekidač.

Mali rashladni strojevi temelje se na freonskim kompresorsko-kondenzacijskim jedinicama odgovarajućeg kapaciteta koji je gore razmotren. Industrija proizvodi male hladnjake uglavnom s jedinicama kapaciteta od 3,5 do 11 kW. To uključuje strojeve IF-49 (Sl. 99), IF-56 (Sl. 100), KhM1-6 (Sl. 101); XMV1-6, XM1-9 (sl. 102); HMV1-9 (Sl. 103); strojevi bez posebnih marki s jedinicama AKFV-4M (Sl. 104); AKFV-6 (sl. 105).

Sl.104. Shema rashladnog stroja s jedinicom AKFV-4M;

1 - kondenzator KTR-4M, 2 - izmjenjivač topline TF-20M; 3 - regulacijski ventil vode VR-15, 4 - presostat RD-1, 5 - kompresor FV-6, 6 - elektromotor, 7 - filter-sušač OFF-10a, 8 - isparivači IRSN-12.5M, 9 - ekspanzijski ventili TRV -2M, 10 - osjetljivi ulošci.

Također se u značajnom broju proizvode strojevi s jedinicama VS-2,8, FAK-0,7E, FAK-1,1E i FAK-1,5M.

Svi ovi strojevi namijenjeni su izravnom hlađenju stacionarnih rashladnih komora i raznih komercijalnih rashladnih uređaja poduzeća. Ugostiteljstvo i trgovine mješovitom robom.

Kao isparivači koriste se zidne rebraste spiralne baterije IRSN-10 ili IRSN-12.5.

Svi strojevi su potpuno automatizirani i opremljeni termostatskim ventilima, presostatima i ventilima za kontrolu vode (ako je stroj opremljen vodom hlađenim kondenzatorom). Relativno veliki od ovih strojeva - XM1-6, XMB1-6, XM1-9 i XMB1-9 - također su opremljeni solenoidnim ventilima i temperaturnom sklopkom komore, jedan uobičajeni solenoidni ventil instaliran je na ploči za pojačanje ispred tekućine. kolektor, s kojim možete isključiti dovod freona u sve isparivače odjednom, i solenoidne ventile komore - na cjevovodima koji dovode tekući freon u rashladne uređaje komora. Ako su komore opremljene s nekoliko rashladnih uređaja i freon im se dovodi kroz dva cjevovoda (vidi dijagrame), tada se na jedan od njih postavlja elektromagnetski ventil tako da se svi rashladni uređaji komore ne isključuju kroz ovaj ventil, već samo one koje hrani.

Rashladni uređaj

Jedinica IF-56 je dizajnirana za hlađenje zraka u rashladnoj komori 9 (slika 2.1).

Riža. 2.1. Rashladni uređaj IF-56

1 - kompresor; 2 - elektromotor; 3 – ventilator; 4 - prijemnik; 5 -kondenzator;

6 - filtar-sušač; 7 - prigušnica; 8 - isparivač; 9 - hladnjak

Riža. 2.2. Ciklus hlađenja

U procesu prigušivanja tekućeg freona u prigušnici 7 (proces 4-5 in tel-dijagram), djelomično isparava, dok se glavno isparavanje freona događa u isparivaču 8 zbog topline preuzete iz zraka u komori hladnjaka (izobarno-izotermni proces 5-6 pri str 0 = konst i t 0 = konst). Pregrijana para s temperaturom ulazi u kompresor 1, gdje se komprimira pod pritiskom str 0 do tlaka str K (politropna, prava kompresija 1-2d). Na sl. 2.2 također prikazuje teoretsku, adijabatsku kompresiju od 1-2 A at s 1 = konst. U kondenzatoru 4 freonske pare se hlade na temperaturu kondenzacije (proces 2e-3), zatim kondenziraju (izobarno-izotermni proces 3-4 * na str K = konst i t K = konst. U ovom slučaju tekući freon se prehladi na temperaturu (proces 4*-4). Tekući freon teče u prijemnik 5, odakle teče kroz filter-sušač 6 do prigušnice 7.

Tehnički detalji

Isparivač 8 sastoji se od rebrastih baterija – konvektora. Baterije su opremljene prigušnicom 7 s termostatskim ventilom. Prisilno zračno hlađeni kondenzator 4, performanse ventilatora V B \u003d 0,61 m 3 / s.

Na sl. 2.3 prikazuje stvarni ciklus rashladnog postrojenja s kompresijom pare izgrađenog prema rezultatima njegovih ispitivanja: 1-2a - adijabatska (teorijska) kompresija pare rashladnog sredstva; 1-2d - stvarna kompresija u kompresoru; 2e-3 - izobarno hlađenje para do
temperatura kondenzacije t DO; 3-4 * - izobarno-izotermna kondenzacija pare rashladnog sredstva u kondenzatoru; 4 * -4 - pothlađivanje kondenzata;
4-5 - prigušivanje ( h 5 = h 4), zbog čega tekuće rashladno sredstvo djelomično isparava; 5-6 - izobarično-izotermno isparavanje u isparivaču rashladne komore; 6-1 - izobarno pregrijavanje suhe zasićene pare (točka 6, x= 1) do temperature t 1 .

Riža. 2.3. Ciklus hlađenja u tel-dijagram

Karakteristike izvedbe

Glavne radne karakteristike rashladnog uređaja su kapacitet hlađenja Q, Potrošnja energije N, potrošnja rashladnog sredstva G i specifični kapacitet hlađenja q. Kapacitet hlađenja određuje se formulom, kW:

Q=Gq=G(h 1 – h 4), (2.1)

gdje G– potrošnja rashladnog sredstva, kg/s; h 1 – entalpija pare na izlazu iz isparivača, kJ/kg; h 4 - entalpija tekućeg rashladnog sredstva ispred prigušnice, kJ/kg; q = h 1 – h 4 – specifični rashladni kapacitet, kJ/kg.

Ono specifično volumetrijski kapacitet hlađenja, kJ / m 3:

q v= q/v 1 = (h 1 – h 4)/v 1 . (2.2)

Ovdje v 1 je specifični volumen pare na izlazu iz isparivača, m 3 / kg.

Brzina protoka rashladnog sredstva nalazi se formulom, kg/s:

G = Q DO /( h 2D - h 4), (2.3)

Q = c’popodne V AT ( t U 2 - t U 1.). (2.4)

Ovdje V B \u003d 0,61 m 3 / s - performanse ventilatora koji hladi kondenzator; t U 1, t B2 - temperatura zraka na ulazu i izlazu iz kondenzatora, ºS; c’popodne- prosječni volumetrijski izobarni toplinski kapacitet zraka, kJ / (m 3 K):

c’popodne = (μ od pm)/(μ v 0), (2.5)

gdje (μ v 0) \u003d 22,4 m 3 / kmol - volumen kilomola zraka u normalnim fizičkim uvjetima; (μ od pm) je prosječni izobarni molarni toplinski kapacitet zraka koji se određuje empirijskom formulom, kJ/(kmol K):

(μ od pm) = 29,1 + 5,6 10 -4 ( t B1+ t U 2). (2.6)

Teorijska snaga adijabatske kompresije para rashladnog sredstva u procesu 1-2 A, kW:

N A = G/(h 2A - h 1), (2.7)

Relativni adijabatski i stvarni rashladni kapaciteti:

k A = Q/N ALI; (2.8)

k = Q/N, (2.9)

predstavlja toplinu prenesenu s hladnog izvora na vrući, po jedinici teorijske snage (adijabatska) i stvarne (električna snaga pogona kompresora). Koeficijent učinka ima isto fizičko značenje i određuje se formulom.