Теоретичний процес роботи компресора

В конденсаторі (мал.90) пари робочої речовини віддають теплоту навколишньому середовищу (повітрю або воді) і конденсуються. Рідка робоча речовина, проходячи через регулюючий вентиль, дроселює, і тиск знижується від Р до Ро. Одночасно знижується і температура: від температури конденсації Тк до температури кипіння То. У випарнику робоча речовина кипить при постійному тиску Ро і температурі То за рахунок теплоти, відібраної від охолоджуваної камери. Утворені при кипінні пари відсмоктуються компресором.

Характеристика холодильних агентів і холодоносіїв

Для здійснення зворотного кругового процесу в холодильних машинах застосовуються хладони. В результаті кипіння хладона при низьких температурах теплота відводиться від охолоджуваного середовища і віддається навколишньому середовищу при його конденсації.

До хладона пред'являється ряд вимог:

1. Термодинамічні:

температура кипіння у випарнику повинна бути достатньо низької, а тиск кипіння вище атмосферного (щоб уникнути розрідження і попадання в систему повітря);

тиск в конденсаторі не повинен бути надмірно високим, оскільки збільшується небезпека витоку хладона через нещільність, потрібна велика міцність машини;

температура замерзання хладона повинна бути значно нижчою за його температуру кипіння при робочому режимі (щоб уникнути замерзання хладона у випарнику);

критична температура хладона повинна бути високою, щоб не утворювалася у великих кількостях пара при дросилюванні хладона в регулюючому вентилі;

об'ємна холодопродуктивність хладона для поршневих компресійних холодильних машин повинна бути високою, оскільки при цьому менше об'єм пари, засмоктуваної в компресор, що дозволяє зменшити розміри компресора.

2. Фізико-хімічні:

густина хладона і його в'язкість повинна бути невеликою, щоб гідравлічний опір і втрати тиску в трубопроводах і клапанах був незначним;

хладон повинен мати високі коефіцієнти теплопровідності і тепловіддачі, що підвищує інтенсивність процесу тепловіддачі і покращує роботу випарника і конденсатора;

хладон повинен добре розчинятися у воді (щоб уникнути утворення крижаних пробок в системі холодильної машини, порушуючих циркуляцію);

хладон не повинен вступати в хімічну взаємодію з металами і матеріалами, що застосовуються в машині, він є вибухонебезпечним і горючим, а при дії низьких і високих температур розкладатися на складові елементи.

Крім того, хладон не повинен надавати шкідливої дії на організм людини і харчові продукти, а вартість його не повинна бути високою.

Характеристика хладонів. Вода як охолоджуюче середовище застосовується в системах кондиціонування повітря для отримання температур не нижче +5°С. Вуглекислота використовується для виробництва «сухого льоду».

Аміак — безбарвний газ з різким запахом. Температура кипіння при атмосферному тиску складає —33,4 °С, тиск в конденсаторі не перевищує 1,3 МПа.

Фреон-12—прозорий важкий (в 3—3,5 рази важче за повітря) газ із слабким запахом. Температура кипіння при нормальному атмосферному тиску —29,8 °С, тиск в конденсаторі не перевищує 1,2 МПа.

Густина сухої насиченої пари фреону-12 в п'ять-шість разів більша, ніж аміаку, тому для зменшення гідравлічного опору і втрат тиску в циклі швидкість руху пари фреону-12 в 2—2,5 рази зменшують в порівнянні з швидкістю руху пари аміаку, що досягається збільшенням діаметра трубопроводів і площі прохідних перетинів.

Фреон-12 добре розчиняє масло, внаслідок чого він легко виноситься з компресора. Щоб забезпечити повернення масла з випарника в компресор, подачу рідкого фреону у випарник проводять зверху, а пари відсмоктуються знизу. Крім того, для мастила компресора застосовують спеціальні, більш в'язкі, масла.

Фреон-12 погано розчиняє воду, тому щоб уникнути утворення крижаних пробок кількість вологи не повинна перевищувати 0,0025 %, а для домашніх електрохолодильників застосовують фреон-12 з граничним змістом вологи 0,0006 %.

За відсутності вологи фреон-12 нейтральний до всіх металів, котрі використовуються в холодильних машинах, але розчиняє гуму. Тому для ущільнень у фреонових холодильних машинах застосовують спеціальну фреономаслостійку гуму. Рідкий фреон-12 здатний змивати з внутрішньої поверхні апаратів і трубопроводів різні механічні домішки (іржу, пісок, окалину) і розчиняти органічні речовини.

Фреон-12 проникає через щонайменшу нещільність в місцях з'єднань і пори металу. Відсутність запаху ускладнює визначення витоку з системи, і лише при змісті його в повітрі більше 20 % з'являється солодкуватий запах ефіру. Тому герметичності фреонових холодильних машин при монтажі і експлуатації надається особлива увага.

Об'ємна холодопродуктивність фреону-12 менше ніж аміаку. Фреоновий компресор холодопродуктивністю, рівної аміачному, в 1,3 рази більше останнього за розмірами.

Рідкий фреон не проводить електричний струм. Він відносно нешкідливий для організму людини і представляє небезпеку лише за наявності в кількості більше 30 % (за об'ємом). На харчові продукти фреон-12 не здійснює шкідливої дії. Він не вибухонебезпечний і не горючий, але при відкритому полум'ї (температурі понад 400 ° С) розкладається на хлористий і фтористий водень з виділенням отруйного газу фосгену. Тому в приміщеннях, де знаходяться фреонові машини, забороняється палити і встановлювати електронагрівальні прилади.

Фреон-12 дорожче, ніж аміак. Він застосовується в дрібних, середніх і великих поршневих холодильних машинах, в компресійних домашніх електрохолодильниках. Робота відбувається при температурі кипіння до —24 °С і конденсації до 70 °С.

Фреон-22 — безбарвний газ, по термодинамічних властивостях близький до аміаку, а по фізіологічних якостях — до фреону-12. Температура кипіння при нормальному атмосферному тиску— 40,8 ° С, тиск в конденсаторі 1,1 МПа, температура замерзання —160 °С. При високих температурах добре розчиняє масло, але при пониженні температури до —20 °С масло виділяється з фреону. Вода в ньому розчиняється погано, але у вісім разів більше, ніж у фреоні-12.

Обезводнений фреон-22 інертний по відношенню до всіх металів, окрім сплавів, що містять більше 2 % магнію. Не вибухонебезпечний і не горючий, але розкладається при температурі 550 °С у присутності заліза.

Коефіцієнт тепловіддачі фреону-22 на 30 % вище, ніж фреону-12. При заміні фреону-12 фреоном-22 холодопродуктивність компресора при тому ж температурному режимі збільшується на 60 %, а питома витрата електроенергії зменшується на 6 % завдяки меншим дросельним втратам в компресорі.

Фреон-22 широко застосовується в низькотемпературних холодильних машинах і установках кондиціонування повітря. При роботі температура кипіння складає близько —70 °С, температура конденсації 50 ° С

Азеотропні суміші. Останніми роками в холодильній техніці все ширше застосовуються азеотропні суміші хладонів групи фреонів, які по своїх властивостях відрізняються від компонентів, що входять в них.

Найбільш перспективний для низькотемпературних поршневих машин фреон-502, що складається з 48,8 % фреону-22 і 51,2 % фреона-115. Температура його кипіння —45,6 °С, тиск конденсації не перевищує 1,32 МПа. Ця суміш не вибухонебезпечна, менш токсична, ніж фреон-22, нешкідлива для організму людини. Діапазон температури кипіння —25...—55 °С, максимальна температура конденсації +50 °С.

Холодоносії —(це речовини, які відбирають теплоту від охолоджуваного об'єму і віддають його хладону у випарнику. При цьому їх агрегатний стан не змінюється. Холодоносії повинні відповідати певним вимогам: мати низьку температуру замерзання, малі в'язкість і густину, високу теплоємність, бути хімічно нейтральними по відношенню до металів, з яких виготовлені апарати і трубопроводи, нешкідливими і безпечними, недорогими.

Найдешевший і доступний теплоносій — вода. Вона володіє високою теплоємністю, але має високу температуру замерзання. Тому вода як теплоносій застосовується в основному в установках кондиціонування повітря. Для отримання температур нижче 0°С як теплоносії застосовують водні розчини солей хлористого натрію (НаС1) і хлористого кальцію (СаСl2). Ці розчини називають розсолами. Температура затвердіння розсолу повинна бути на 8 °С нижче температури кипіння хладона. Ця умова визначає межі використання розсолів: розсіл NаС1 застосовують при температурах кипіння вище —15 °С, для більш низьких температур використовують розсіл СаС12.

Як теплоносій застосовується також фреон-30(СН2С12).Фреон-30 по фізичних властивостях близький до всіх фреонів: має слабкий запах, не діє на метали, розчиняє масло, погано розчиняє вологу. Температура кипіння при атмосферному тиску 40 °С, температура замерзання —96,7 °С.

Дата добавления: 2015-07-16