Курсовая работа: Проектирование компрессионного холодильного оборудования
qн.Vн = (I1н − I4) ⁄ V1,0 -
удельная объемная холодопроизводительность хладагента при номинальных условиях, кДж ⁄ м3; q0,V0 = (I1н − I4н ⁄ V1н — удельная объемная холодопроизводительность хладагента при рабочих условиях, кДж ⁄ м3; I1н, I1 — энтальпия хладагента в точке 4 (см. рис. 12.11) при номинальных и рабочих условиях, кДж ⁄ кг; I4н, I4 — энтальпия хладагента в точке 4 (см. рис 12.11) при номинальных и рабочих условиях, кДж ⁄ кг.
В настоящее время рекомендуется применять холодильные машины с поршневыми компрессорами при холодопроизводительности до 400 кВт; при производительности 450–1200 кВт следует пользоваться машинами с винтовыми компрессорами, производство которых недавно началось, или поршневыми компрессорами, а при больших нагрузках устраивать холодильные станции с центробежными компрессорами. При потребности в холоде до 350 кВт целесообразно применять децентрализованные компрессорно–конденсаторные фреоновые агрегаты с воздухоохладителями непосредственного испарения производительностью 74–144.5 кВт/
Эти агрегаты имеют конденсаторы водяного охлаждения и выпускаются в готовом виде с электродвигателем, пусковыми устройствами и приборами автоматики. В СКВ их используют по схеме, приведенной на рис. 12.4. Автоматика позволяет поддерживать заданную температуру на выходе воздуха из воздухоохладителя с точностью ±0.1,±0.2°С, и только при резком изменении нагрузки отклонение температуры может достигнуть 1–3°.
Децентрализация холодоснабжения практически вдвое уменьшает капитальные затраты и эксплуатационные расходы за счет снижения потерь холода в трубопроводах и аппаратах, исключения расходов электроэнергии на насосы и снижения мощности, потребляемой компрессором, вследствие повышения температуры кипения хладагента приблизительно на 5°С. Уменьшаются также затраты на амортизацию и ремонт оборудования.
Для центральных и местных СКВ рекомендуется применять водоохлаждающие холодильные машины, состоящие (в полной заводской готовности) из компрессора, испарителя, конденсатора, внутренних коммуникаций, арматуры, электрооборудования и автоматики.
3. Устройство и принцип действия компрессионной холодильной машины
Компрессионная холодильная машина состоит из следующих основных узлов: испарителя, компрессора, конденсатора, ресивера, фильтра, терморегулирующего вентиля. Автоматическое действие машины обеспечивается терморегулирующим вентилем и регулятором давления. К вспомогательным аппаратам, способствующим повышению экономичности и надежности работы машины, относятся: ресивер, фильтр, теплообменник, осушитель. Машина приводится в действие электродвигателем.
Испаритель — охлаждающая батарея, которая поглощает тепло окружающей среды за счет кипящего в ней при низкой температуре хладагента. В зависимости от вида охлаждаемой среды различают испарители для охлаждения жидкости и воздуха. Компрессор предназначен для отсасывания паров хладагента из испарителя, сжатия и нагнетания их в перегретом состоянии в конденсатор. В малых холодильных машинах применяют поршневые и ротационные компрессоры, причем наибольшее распространение получили поршневые. Конденсатор — теплообменный аппарат, служащий для сжижения паров хладагента путем их охлаждения. По виду охлаждающей среды конденсаторы выпускают с водяным и воздушным охлаждением. Конденсаторы с принудительным движением воздуха имеют вертикально расположенные плоские змеевики из медных или стальных оребренных труб. Естественное воздушное охлаждение применяется только в холодильных машинах бытовых электрохолодильников. Конденсаторы с водяным охлаждением бывают кожухозмеевиковые и кожухотрубные.
Ресивер — резервуар, служащий для сбора жидкого хладагента с целью обеспечения его равномерного поступления к терморегулирующему вентилю и в испаритель. В малых хладоновых машинах ресивер предназначен для сбора хладагента во время ремонта машины. Фильтр состоит из медных или латунных сеток и суконных прокладок. Он служит для очистки системы и хладагента от механических загрязнений, образовавшихся в результате недостаточной очистки их при изготовлении, монтаже и ремонте. Фильтры бывают жидкостные и паровые. Жидкостный фильтр устанавливается после ресивера перед терморегулирующим вентилем, паровой — на всасывающей линии компрессора. Для предотвращения попадания ржавчины и механических частиц в цилиндры малых фреоновых холодильных машин, во всасывающую полость компрессора вставляют фильтр в виде стаканчика из латунной сетки.
Терморегулирующий вентиль обеспечивает равномерное поступление хладона в испаритель, распыляет жидкий хладагент, тем самым понижает давление конденсации до давления испарения.
От правильной регулировки терморегулирующего вентиля во многом зависит экономичность работы холодильной машины. Избыток жидкого хладона в испарителе вследствие влажного хода компрессора может привести к возникновению гидравлического удара. При недостаточном заполнении испарителя жидкостью часть поверхности его не используется, что ведет к нарушению нормального режима работы машины и понижению температуры испарения хладагента.
Регулятор давления состоит из прессостата (регулятора низкого давления) и маноконтроллера (выключателя высокого давления). Для регулировки температурного режима в определенных пределах необходимо, чтобы холодопроизводительность холодильной машины всегда превышала приток тепла к ней. Поэтому в нормальных условиях нет необходимости в непрерывной работе холодильной машины.
Периодическое включение холодильной машины осуществляется прессостатом автоматически. Требуемый температурный режим достигается путем регулирования продолжительности перерывов работы холодильной машины. Маноконтроллер служит для защиты от чрезмерного повышения давления в линии нагнетания. При повышении давления в конденсаторе свыше 10 атм. (норма — 6—8 атм.) он размыкает цепь катушки магнитного пускателя, питание электродвигателя отключается и холодильная машина останавливается.
Работа холодильной машины происходит следующим образом. Легкоиспаряющаяся жидкость (хладон-12) поступает через терморегулирующий вентиль в испаритель. Попадая в условия низкого давления, она кипит, превращаясь в пар, и при этом отбирает тепло у воздуха, окружающего испаритель.
Из испарителя пары хладона отсасываются компрессором, сжижаются и в перегретом от сжатия состоянии нагнетаются в конденсатор. В охлаждаемом водой или воздухом конденсаторе они превращаются в жидкость. Жидкий хладон стекает по трубам конденсатора и скапливается в ресивере, откуда под давлением проходит через фильтр, где задерживаются механические примеси (песок, окалина и др.).
Очищенный от примеси хладон, проходя через узкое отверстие терморегулирующего вентиля, дросселируется (мнется), распыляется и при резком снижении давления и температуры поступает в испаритель, после чего цикл повторяется.
Рабочий цикл холодильной машины с учетом взаимодействия приборов автоматики состоит в следующем. При выключенном электродвигателе контакты реле давления разомкнуты, терморегулирующий вентиль не пропускает жидкий хладон из конденсатора в испаритель, так как игла до конца вошла в седловину и плотно закрыла проходное сечение. В испарителе в это время продолжается процесс кипения оставшегося после выключения машины жидкого хладагента. От притока внешнего тепла температура испарителя постепенно повышается и, следовательно, давление скопившихся в нем паров возрастает. Давление в испарителе будет расти до тех пор, пока прессостат (реле давления) не замкнет контакты и машина не вступит в работу.
С включением машины в работу начинается отсос перегретых паров из испарителя в компрессор. Это влечет за собой повышение температуры и давления в чувствительном патроне терморегулирующего вентиля, вследствие чего игольчатый клапан открывает проходное отверстие. Жидкий хладагент, интенсивно кипя, устремляется в трубы испарителя. Кипение сопровождается значительным понижением температуры парожидкостной смеси, в результате чего охлаждаются стенки испарителя, окружающий его воздух и скоропортящиеся продукты.
Понижение температуры окружающей среды снижает величину теплопритока. Кипение становится менее интенсивным, сокращается количество пара, падает давление в испарителе до предела, при котором реле давления размыкает контакты, и машина останавливается. К моменту выключения машины уменьшается подача жидкого хладагента в испаритель, поскольку избыток поступившего в него хладагента ведет к снижению температуры выходящих паров и к автоматическому прикрытию игольчатого клапана терморегулирующего вентиля. Через несколько секунд после остановки машины давление в термобаллоне и испарителе окончательно сравнивается и игольчатый клапан закрывается.
Заключение
Для хранения скоропортящихся продуктов в домашних условиях применяют небольшие машины искусственного холода — бытовые холодильники.
Бытовые холодильники служат для кратковременного хранения продуктов в домашних условиях и для производства небольшого количества льда. Они являются последним звеном непрерывной холодильной цепи.
В домашних условиях для хранения продуктов пользуются, холодильниками и морозильниками.
Холодильник — прибор, заключенный в теплоизоляцию и имеющий приемлимый для бытового использования объем и оборудование, охлаждаемый устройством, потребляющим электроэнергию, с одним или более отделением для хранения пищевых продуктов, в одном из которых поддерживается температура более О °С.
Существующие холодильные машины подразделяются на 2 группы:
· компрессорные — работающие с затратой механической энергии, и
· адсорбционные — работающие с затратой тепловой энергии.
В маркировке холодильников отражаются их основные характеристики. Условное обозначение содержит: