Паровые компрессионные холодильные установки.

Наибольшее распространение для охлаждения тел до температуры –20 °С получили холодильные установки, в которых холодильным агентом являются легкокипящие жидкости – аммиак, фреоны, сернистый ангидрид и другие при невысоких давлениях (желательно близких к атмосферному).

Схема холодильной компрессорной установки, работающей на парах аммиака NH3, представлена на рис.1. 27.1.

Рис.1.27.1 Рис.1.27.2

1 – компрессор; 2 – конденсатор; 3 – дроссельный вентиль; 4 – охлаждаемое помещение (испаритель).

На этой схеме в компрессоре сжимается аммиачный сухой насыщенный пар или влажный пар с большой степенью сухости по адиабате 1-2 до состояния перегретого пара в точке 2 (рис. 1.27.2). Из компрессора пар нагнетается в конденсатор, где полностью превращается в жидкость (процесс 2-3-4). Из конденсатора жидкий аммиак проходит через дроссельный вентиль, в котором дросселируется, что сопровождается понижением температуры и давления. Затем жидкий аммиак с низкой температурой поступает в охладитель, где, получая количество теплоты (в процессе 5-1), испаряется и охлаждает рассол, который циркулирует в охлаждаемых камерах. Процесс дросселирования как необратимый процесс изображается на диаграмме условной кривой 4-5.

В паровой компрессорной установке не применяется расширительный цилиндр (детандер), а рабочее тело дросселируется в регулировочном вентиле. Замена расширительного цилиндра дросселем сопровождается возрастанием энтропии, что вызывает некоторую потерю холодопроизводительности, но эта замена значительно упрощает установку и дает возможность легко регулировать давление пара и получать необратимую температуру в охладителе, так как в области двухфазных состояний эффект охлаждения при дросселировании такой же, как и при адиабатном процессе расширения. При наличии расширительного цилиндра процесс пошел бы по адиабате 4-9. Потеря холодопроизводительности от замены расширительного цилиндра дроссельным вентилем измеряется пл. 95769, поэтому удельное количество теплоты q2, получаемое от охлаждаемых тел, уменьшается и изображается пл. 75187, т. е. . Удельное количество теплоты , отведенное охлаждающей водой в конденсаторе, изображается пл. 64286. Удельная работа, затра­ченная на совершение цикла, = пл. 6421576 = пл. 1042110 = . Равенство пл. 6421576 и 104210 следует из условия, что в результате дросселирования аммиака энтальпия в точке 5 равна энтальпии в точке 4.

Холодильный коэффициент компрессорной аммиачной установки

= пл. 75187/пл. 1042110,

где – удельное количество теплоты, восприни­маемое аммиачным паром в охладителе; – удельная работа, затраченная при адиабатном сжатии пара в компрессоре.

Отсюда холодильный коэффициент установки

(1.27.1)

Значения энтальпий в уравнении (1.27.1) определяют по – диаграмме или по таблицам для аммиака. Паровые холодильные установки имеют большое преимущество перед воздушными. Они компактны, дешевы и имеют более высокий холодильный коэффициент.