Робота холодильної установки

Оскільки в сучасних системах кондиціювання повітря практично в кожному апараті використовується охолодження, розглянемо принципи роботи холодильної машини. Охолодження здійснюється за рахунок поглинання тепла під час кипіння спеціальної рідини – фреону, який в холодильній машині кипить в спеціальному теплообміннику – випарнику. В іншому теплообміннику – конденсаторі, під підвищеним тиском фреон конденсується, виділяючи поглинуте тепло. Безперервний рух фреону таким контуром здійснюється в холодильній машині. Найбільший клас холодильних машин використовує компресійний цикл охолодження, основними елементами якого є компресор, випарник, конденсатор та регулятор витрати (рис. 6.26).

Рис. 6.26 - Схема компресійного циклу охолодження:
1 – компресор; 2 – конденсатор; 3 – регулятор потоку; 4 – випарник

На виході з випарника холодоагент знаходиться у вигляді пари з низьким тиском та низькою температурою. Холодоагент засмоктується компресором, який підвищує його тиск до 1,5-2,5 МПа та температуру до 70-90 °С. В конденсаторі гарячий холодоагент охолоджується і конденсується. Конденсатор може бути з повітряним чи водяним охолодженням. З конденсатора холодоагент виходить під високим тиском у вигляді рідини, при цьому розміри конденсатора приймаються таким чином, щоб конденсація завершилась повністю. Температура конденсації на 10-20 °С вище температури атмосферного повітря. Рідкий холодоагент надходить до регулятора потоку, в якому тиск різко падає і частина рідини може випаровуватись. У випарник надходить суміш пари та рідини. Рідина кипить у випарнику, відбираючи тепло від довколишнього повітря, і знову перетворюється на пару. Розміри випарника підбирають таким чином, що вся рідина випарувалась, оскільки потрапляння рідкого холодоагенту в компресор призведе до його пошкодження. Таким чином, холодоагент весь час циркулює замкненим контуром, змінюючи свій агрегатний стан з рідкого в газоподібний і навпаки. Всі компресійні цикли мають два рівні тиску. На стороні високого тиску знаходяться всі елементи конденсації, низького – елементи випаровування.

Ефективність циклу охолодження оцінюють коефіцієнтом корисної дії або коефіцієнтом термічної ефективності. Коефіцієнт термічної ефективності визначається як відношення зміни тепловмісту холодоагенту у випарнику до зміни тепловмісту холодоагенту під час стиснення в компресорі. Фактично цей коефіцієнт показує співвідношення холодильної та електричної потужності, тобто, якщо його значення становить 2,5, то це значить, що на кожну одиницю електроенергії, яку споживає холодильна машина, виробляється 2,5 одиниці холоду.

В сучасних холодильних машинах використовуються поршневі, ротаційні, гвинтові компресори та спіральні компресори SCROLL, конденсатори – мідні трубки з алюмінієвими ребрами повітряного охолодження. Для водяного охолодження використовують пластинчаті теплообмінники, кожухотрубні конденсатори та конденсатори типу «труба в трубі». Для охолодження використовуються такі ж теплообмінні апарати. В якості регулятора потоку використовують капілярні трубки чи спеціальні терморегулюючі вентилі (ТРВ).

В холодильній техніці застосовують дві групи фреонових холодоагентів – хлорофторовуглеводні (CFC) та гідрофторовуглеводні (HCFC). Властивість фреонів руйнувати озоновий шар оцінюють потенціалом руйнування озону – ODP (Ozon Depletion Potential), який змінюється в межах від 0 до 1. Для першої групи значення цього показника достатньо високе, тому в світі відмовляються від використання фреонів цього типу і прийнято рішення про припинення виробництва фреонів R-12 та R-11. Йде інтенсивний пошук замінника фреону другої групи R-12. Найперспективніший холодоагент, який почав використовуватись у 2004 році, – R-410A з низьким коефіцієнтом ODP. Вплив фреонів на парниковий ефект оцінюється потенціалом глобального

потепління GWP та показником TEWI – сумарним еквівалентом впливу нагрівання. За цими показниками вираховують прямий та непрямий вплив установки на парниковий ефект. При цьому витоки холодоагенту і втрати під час рекуперації розглядаються як прямий вплив системи на виникнення парникового ефекту, а енергоспоживання установки – як непрямий.

Дата добавления: 2015-10-24