Паровые компрессионные холодильные машины

В цикле паровой компрессионной холодильной машины про­исходит непрерывное фазовое превращение рабочего тела (ки­пение, а затем конденсация). Принципиальная схема односту­пенчатой паровой холодильной машины и ее рабочий цикл приведены на рис. 5.4. Основными элементами оборудования установки являются компрессор, конденсатор, детандер (расши­ритель) и испаритель. Цикл машины, представляющий собой обратный цикл Карно, происходит в области влажного пара.

Рис. 5.4. Схема паровой компресси­онной машины и ее цикл в Т, s - диа­грамме:

1 – испаритель; 2 –турбокомпрессор с электродвигателем; 3 –конденсатор;

4 –детандер

Холодильный агент кипит в испарителе 1 при давлении р₀и температуре Т₀(линия 4–1 в Т,s–диаграмме). При этом отво­дится теплота q₀от охлаждае­мого тела.

Влажный пар из испари­теля засасывается компрессо­ром 2 и сжимается адиабати­чески до давления р₁(линия 1–2)с повышением темпера­туры до Т. Компрессор нагне­тает сжатый пар в конденса­тор, где пар конденсируется при постоянных давлении р и температуре Т (линия 2–3),от­давая охлаждающей воде теп­лоту q.

Жидкий хладоагент посту­пает в детандер 4 и расширя­ется адиабатно до давления р₀и температуры Т₀(линия 3–4),производя полезную работу за счет внутренней энергии. Далее хладоагент поступает в испаритель и рабочий цикл повторяется снова. Теплота, отведенная в испаритель q₀и отданная охлаж­дающей воде q,измеряется соответственно площадями 1–4–5–6 и 2–3–5–6,а работа, затраченная в цикле, – площадью 1–2–3–4. Холодильный коэффициент цикла, как указывалось выше, равен

Величины хладоагента q₀и q могут быть выражены через энтальпии

(5.13)

(5.14)

где i₁, i₂, i₄ – энтальпии пара соответственно в точках 1, 2 и 4 рабочего цикла (см. рис. 5.4); i₃ – энтальпия жидкости при давлении р и температуре Т; r₀– теплота парообразования при давлении р₀; x₁и x₄ – степень сухости пара в точках 1 и 4 ра­бочего цикла.