Холодильные циклы одноступенчатого сжатия
По заданным температурам наносят цикл паровой компрессорной холодильной (Машины на диаграмму I – lg (или энтропия-температура 5-Т). На рис. 81 показан цикл поршневой холодильной машины одноступенчатого сжатия в диаграмме I – Р. Исходными данными для построения диаграммы являются to, /конд и tnл. Соответствующие давления находят по диаграмме I – gP либо по таблицам термодинамических свойств хладоагентов [10]. [c.251]
Следовательно, действительный цикл одноступенчатой паровой компрессионной холодильной машины изображается на Т-5-дийграмме следующим образом сжатие паров в компрессоре по адиабате I”-2″. охлаждение перегретых наров но изобаре 2 -2 и конденсация но изотерме (изобаре) 2-3 переохлаждение в пе реохладителе по изобаре 3 -3 расширение в регулирующем вентиле но изэнтальпс 3-4 и испарение в испарителе по изотерме 4-/”. [c.722]
Так цикл паровой компрессионной машины с одноступенчатым сжатием характеризуется так называемым сухим ходом компрессора (перегревом паров при сжатии), переохлаждением жидкого холодильного агента после конденсации паров и дросселированием [c.198]
Теоретический цикл одноступенчатой паровой компрессионной холодильной машины в координатах TS и р1 (рис. И) характеризуется засасыванием из испарителя в компрессор сухого насыщенного пара и адиабатным одноступенчатым сжатием (/-2-адиабата), охлаждением (2-а-изобара) и конденсацией пара в конденсаторе (а-3 – изобара и изотерма) при температуре I и давлении р, переохлаждением холодильного агента в переохладителе 3-3 – изобара), дросселированием его в регулирующем вентиле 3 – 4 ) и испарением холодильного агента в испарителе 4 -1- изобара и изотерма), при температуре и давлении ро. [c.27]
Цикл одноступенчатого сжатия. Компрессорные холодильные машины по роду рабочих тел можно разделить на воздушные и паровые компрессионные холодильные машины. Наиболее распространенными холодильными агентами для паровых компрессионных машин являются аммиак, сернистый ангидрид, углекислота, хлорметил, фреоны (Ф-11, Ф-12, Ф-13, Ф-21, Ф-22, Ф-113), этан, пропан и др. [c.348]
Следовательно, действительный цикл одноступенчатой паровой компрессионной холодильной машины изображается на Т-5-диаграмме следующим образом сжатие паров в компрессоре по адиабате 1″-2″ охлаждение перегретых паров по изобаре 2″-2 и конденсация по изотерме (изобаре) 2-3 переохлаждение в переохладителе по изобаре 3 -5 расширение в регулирующем вентиле по изэнтальпе 3-4 Ц = з) и испарение в испарителе по изотерме 4-Г. [c.683]
Цикл холодильной машины в области ниже критической точки. Теоре-тический цикл паровой одноступенчатой холодильной машины осуществляется с охлаждением жидкости перед регулирующим вентилем и адиабатическим сжатием сухого или слегка перегретого пара (рис. 23). Компрессор адиабатически (процесс 1-2) сжимает пар до давления р, соответствующего температуре t конденсации рабочего тела. В конденсаторе пар из перегретого переходит в насыщенный (процесс 2-5) и затем сжижается (процесс 3-4) за счет отвода тепла водой. Жидкость охлаждается ниже температуры конденсации (процесс 4-4 ) в самом конденсаторе или в специальном аппарате – переохладителе. Охлажденная жидкость дросселируется (процесс 4 -5), и полученный влажный пар поступает в испаритель. При парообразовании (процесс 5-/) охлаждается рассол, циркулирующий через испаритель. Температура кипения Iq в испарителе определяется давлением р насыщенных паров рабочего тела. [c.58]
Цикл холодильной машины одноступенчатого сжатия характеризуется так называемым сухим ходом компрессора – перегревом паров при сжатии, переохлаждением жидкого холодильного агента после конденсации паров и дросселированием в регулирующем вентиле. Такой цикл применяется обычно для температур испарения холодильного агента до -30°. Согласно схеме холодильной машины (рис. 11) теоретический цикл ее в диаграммах Т – s и р – i (рис. 12) следующий [c.50]
Таким образом, при большой степени сжатия применять цикл одноступенчатой холодильной машины экономически невыгодно, а в отдельных случаях невозможно. Согласно ГОСТу при степени [c.38]
Одно- и двухступенчатые компрессионные холодильные установки. Принципиальная схема и цикл одноступенчатой паровой компрессионной холодильной машины приведены на рис. 116, а, б. В испаритель 2 подается холодильный агент массой, которая должна выкипеть и в виде паров отсосаться компрессором 1. В испарителе холодильный агент кипит (процесс 4-1) (рис. 116, б) при малом давлении и низкой температуре, отнимая при этом необходимую для своего кипения теплоту i/,, от окружающей среды и охлаждая ее. Холодильный агент сжимается в компрессоре 1 (процесс 1-2), меняет свое агрегатное состояние (процесс 2-5), переохлаждается (процесс 3-3 ), дросселируется (процесс 3 -4), отбирает теплоту от охлаждаемого объекта и передает его охлаждающей среде в конденсаторе 3. Теплота, забираемая в охлаждаемом объеме, и теплота, от нагрева пара хладоагента при сжатии его в компрессоре, передаются охлаждающей среде в конденсаторе. [c.115]
Диаграммы цикла одноступенчатой холодильной машины в координатах Т – 5 (а) и р -1(6) приведены на рис. 107. Цикл рассчитывают, исходя из следующих предпосылок процессы кипения и конденсации осуществляются при постоянных давлениях и температурах компрессор идеальный – без теплообмена, трения, дроссельных потерь, мертвого пространства и утечек сжатие адиабатическое в трубопроводах состояние хладагента не изменяется. [c.375]
В одноступенчатых холодильных машинах возможно осуществление холодильных циклов между температурой кипения порядка -28° С и температурой конденсации около -1-40° С, при этом, как показала практика, одноступенчатые машины целесообразно применять только при отношении давления конденсации Рк к давлению кипения Ро, меньшем или равным девяти. Для достижения более низких температур охлаждения применяют двух- или многоступенчатое сжатие. При двух- или многоступенчатом сжатии холодильный агент сжимается от давления кипения до давления конденсации не сразу, а последовательно в двух или нескольких ступенях с промежуточным охлаждением частично сжатых паров. [c.19]
Степень повышения давление в компрессоре Р /Р(,- 1,35/0,159=8,5 разность давления Як- 1,350-0,159= 1,191 МПа. Для поршневых компрессоров (ОСТ 26.03-943-77) предельная разность давлений Рк – Рг,sS 1.67 МПа [9], что допускает (по условию прочности) использование схемы паровой компрессионной холодильной машины (ПХМ) с одноступенчатым сжатием пара. Для крупных машин прн Рк/Рподноступенчатая схема обеспечивает достаточно высокий к. п. д. холодильной машины и допустимые температуры сжатия паров аммиака /переохлаждения жидкого рабочего тела. [c.356]
Обычно одноступенчатое сжатие используется только при отношении давлений Рконд/ о 9. При больших соотношениях используется двухступенчатое или многоступенчатое сжатие хладоагента. Во многих случаях циклы двухступенчатых холодильных машин оказываются более эффективными и при меньших величинах разности давлений или отношений давлений, которые рекомендованы для одноступенчатого цикла. Цикл поршневой холодильной машины двухступенчатого сжатия с одноступенчатым и двухступенчатым дросселированием жидкого хладоагента представлен на рис. 82. Значения всех точек цикла определяются из диаграмм [c.255]
В верхней ступени каскада также осуществляется цикл одноступенчатой холодильной машины, но в более высоком интервале температур. В испарителе 5 верхнего каскада кипит холодильный агент, отнимая тепло от конденсирующего холодильного агента нижней ступени каскада. Для этого температура кипения верхнего каскада поддерживается на 5…6° С ниже температуры конденсации нижнего каскада. Пары, сжатые в компрессоре 4, выталкиваются в конденсатор 3. Жидкость, полученная в конденсаторе, дросселируется в регулирующем вентиле 2 и возвращается в испаритель 5. [c.19]
Цикл двухступенчатого сжатия может быть осуществлен и с помощью одноступенчатого компрессора. В простейшем случае это может быть компрессор двойного действия, одна полость которого используется в качестве цилиндра низкого давления, а другая-цилиндра высокого давления. Но так как практически размеры цилиндров не должны быть одинаковыми, то объемы полостей цилиндров должны заметно отличаться друг от друга, как, например, в компрессорах углекислотных или этановых, где сечение штока составляет значительную часть площади поршня. На рис. 100 показана схема двухступенчатого сжатия с помощью углекислотной холодильной машины. Промежуточное охлаждение здесь осуществляется путем смешения пара горячего, поступающего из цилиндра низкого давления, с холодным, отделившимся после первого регулирования. В остальном принцип работы машины ие отличается от обычной схемы двухступенчатого сжатия и регулирования с одной температурой кипения. [c.229]
Принципиальная схема и теоретический цикл в 1 – р-диаграмме холодильной машины с двукратным дросселированием с винтовым одноступенчатым компрессором изображены на рис. 11-16. Конструкция винтового компрессора позволяет осуществить ввод в рабочую полость сжатия, когда она отсоединена от полости всасывания, дополнительного количества пара при промежуточном давлении. Таки.м образом, винтовой компрессор принципиально может быть использован в схеме с двукратным дросселированием. Схема отличается от обычной одно> ступенчатой наличием теплообменника Т или промежуточного сосуда поверхностного или бесповерхностного типа (для аммиачных машин) и двух дроссельных вентилей РВ1 и РВ2 вместо одного. Пар, образовавшийся в результате первого дросселирования, поступает из теплообменника в компрессор. Жидкий переохлажденный холодильный агент (основной поток) после теплообменника дросселируется и поступает в испаритель, откуда после испарения всасывается компрессором. От выбора места ввода пара в корпус зависит уровень промежуточного давления Ро2- [c.73]
Воздушный компрессор является основной машиной кислородной установки. СЗн слу жит для сжатия воздуха до того давления, которое определяется холодильным циклом, принятым в данной установке. В зависимости от требуемого конечного дав-.чения сжатия используют одноступенчатые или многоступенчатые компрессоры. [c.113]
Коэффициент т)2 = Вт/ сд учитывает потери в теоретическом цикле. В качестве простейшего теоретического цикла парокомпрес-сионной машины принимают одноступенчатый цикл (рис. I-2, в) с адиабатным сжатием сухого насыщенного пара и с дросселированием жидкости в состоянии насыщения (иногда этот цикл называют эталонным [33]). Значение коэффициента т)2, учитывающего потери при дросселировании и потери от перегрева сжатого пара выше температуры конден-. сации, зависит от свойств выбранного холодильного агента. [c.5]
Смотреть страницы где упоминается термин Цикл холодильной машины с одноступенчатым сжатие: [c.5] [c.175] [c.39] Холодильная техника Кн. 1 (1960) — [ c.32 ]
Источник
Лекция 10
Теоретические циклы с одноступенчатым сжатием хладагента.
Цикл с переохлаждением жидкого хладагента после конденсатора.
ПВ – переохладитель (водяной).
Цикл Т2 1.1 – 2.2 – 2.3 – 2.6 – 2.7 – 1.4
Цикл Т1 (базовый) 1.1 – 2.2 – 2.3 – 2.6 – 2.7 – 1.4′
Данная схема применяется в двух основных случаях: 1) когда кроме источника, охлаждающего конденсатор, например наружный воздух, имеется второй источник с более низкой температурой, напрмер артезианская вода (8…12)оС, которая позволяет переохладить жидкий хладагент после конденсатора и за счет этого увеличить холодопроизводительность ХМ; 2) система работает как тепловой насос, в конденсаторе нагревается ИВТ для теплоснабжения, нагреваемая среда ИВТ, нагревается на большую разность температур (>10о), и тогда ИВТ с входной низкой температурой вначале переохлаждает жидкий хладагент ПВ и сам нагревается, а затем нагревается в конденсаторе, отводя теплоту конденсации хладагента.
Рекомендуемые файлы
Расчет параметров.
– работа сжатия.
– холодильный коэффициент.
– прирост холодопроизводительности.
– тепло отводимое в конденсаторе.
– коэффициент преобразования теплового насоса.
Оценка эффективности цикла.
Связь со свойствами хладагента:
– изменение температуры жидкости.
Цикл с переохлаждением жидкости сторонним источником выгоден всегда. Возрастание холодопроизводительности и холодильного коэффициента тем больше, чем больше . в свою очередь (в общем случае) определяется температурой источника на входе в ПВ TW1.
Возрастание холодопроизводительности и холодильного коэффициента тем больше, чем больше приведенная теплоемкость насыщенной жидкости на левой пограничной кривой () в интервале температур Тк и То. Величина характеризуется наклоном левой пограничной кривой в координатах .
Цикл с одноступенчатым сжатием и регенерацией тепла (регенеративный цикл).
1.1 – 2.2 – сжатие в КМ;
2.2 – 2.6 – процесс в конденсаторе;
2.6 – 2.7 – переохлаждение жидкого хладагента в РТ за счет отвод тепла к холодному пару, выходящему из испарителя;
2.7 – 1.4 – дросселирование жидкого хладагента от давления рк до ро.
1.4 – 1.3 – кипение хладагента в И (испарителе) с отводом тепла от ИНТ;
1.3 – 1.1 – нагрев пара после испарителя за счет отвода тепла от жидкого хладагента в регенеративном теплообменнике.
– охлаждение жидкости в РТ;
– нагрев пара в РТ;
– разность температур на теплом конце РТ;
– разность температур на холодном конце РТ.
Из теплового баланса РТ:
В пределе, если разность температур на теплом конце РТ , то .
Поэтому вводится понятие – степень регенерации .
Анализ.
Так же, как и в прошлом случае.
Уравнение для в общем виде не дает однозначного ответа о выгодности этого цикла. Колличественный результат зависит от значений приведенных теплоемкостей и для данного хладагента. Неопределенность связана с тем, что в цикле Т2, по сравнению с циклом Т1, растет и холодопроизводительность и работа сжатия.
Решая неравенства на основе уравнения (1) получаем определить раскрывающий условия выгодности регенеративного цикла для данного рабочего вещества.
– регенеративный цикл лучше базового;
– регенеративный цикл не меняется;
– регенеративный цикл хуже базового.
На практике схема и цикл с регенеративным теплообменником применяется даже если показатель термодинамического цикла не улучшается. Это связано с тем, что РТ повышает безопасность работы ХМ, т.к. в нем может испаряться капельная жидкость, уносимая из испарителя. Кроме того при более высокой температуре пара на всасывании в компрессор , улучшаются рабочие коэффициенты компрессора – коэффициент подачи и КПД.
Циклы с двухступенчатым (многоступенчатым) сжатием.
К циклам с двухступенчатым (многоступенчатым) сжатием прибегают при высоких разностях температур Тк и То хладагента (низкий То – высокий Тк). Определяющей для этого перехода является То. При То<-30оС могут применяться схемы с двухступенчатым сжатием.
Использование одноступенчатых циклов при большой разности Тк – То не выгодно по следующим причинам:
1) снижается эфективность цикла – холодильный коэффициент .
2) снижается удельная холодопроизводительность цикла и и следовательно необходимая объемная производительность VT м3/с и размеры КМ.
3) возрастает отношение давлений ⇒ снижается коэффициент подачи КМ требуется еще большая объемная производительность КМ VT м3/с; уменьшается , а значит еще больше уменьшается холодильный коэффициент;
4) возрастает температура в конце сжатия Т2.2, которая может оказаться недопустимой для безопасной работы КМ;
5) увеличивается разность давлений , которая может оказаться недопустимой по нагрузке на механизм движения КМ.
Применение в этих условиях условиях цикла с двухступенчатым сжатием дает следующие преимущества:
1) наличие в цикле промежуточных давлений между давлениями рк и ро позволяет осуществить процессы промежуточного охлаждения жидкого хладагента и сжимаемого пара между ступенями сжатия и тем сократить необратимые потери цикла (см. анализ потерь базового цикла, раздел термодинамические основы). В результате возрастает холодопроизводительность и холодильный коэффициент .
2) при последовательном сжатии пара хладагента в двух или более ступенях сжатия на каждую ступень приходится меньшая разность давлений и меньшее отношение давлений . Возрастают рабочие коэффициенты ступени КМ, а именно: и – становятся нормальными условиями нагрузки механизма движения ступеней КМ.
Циклы с двухступенчатым сжатием применяют до температуры кипения То=-60…-70оС. При более низких температурах используют каскадные циклы.
В ХМ с центробежными КМ используют циклы с многоступенчатым сжатием при более высоких температурах кипения, т.к. отношение давлений достигаемое в одной центробежной ступени ограниченно.
Тепловой баланс регенеративного теплообмена.
Циклы и схемы ХМ при двухступенчатом (многоступенчатом) сжатии.
На рис.4.2.3. привидена схема ХМ с трехступенчатым сжатием ХА с основными теплообменными аппаратами: испарителями И и конденсаторами К и всеми возможными вспомогательными аппаратами, которые могут быть включены в схему.
Термодинамический цикл 4.2.3(б) отражает все процессы происходящие в компрессорах, основных и вспомогательных аппаратах.
Аппараты и процессы в них:
1) Испаритель И:
Кипение ХА с отбором тепла от источника низкой температуры ИНТ.
2) Конденсатор К:
Конденсация ХА с отдачей тепла источнику высокой температуры ИВТ или ОС.
3) Переохладитель ПВ:
Переохлаждение жидкого ХА после конденсатора сторонними источниками.
4) Регенеративный теплообменник РТ:
Теплообменник между жидкими ХА после конденсатора (теплым) и парообразным ХА после испарителя (холодным).
5) Разделитель потоков РП:
Разделение жидкой и парообразной фаз ХА после дросселирования с более высокого уровня давления.
6) Переохладитель жидкости ПО:
Процесс переохлаждения основного потока ХА за счет выкипания части жидкого ХА в переохладителе.
7) Промежуточный сосуд ПС:
Охлаждение сжимаемого пара кипящим жидким ХА.
8) совмещенный аппарат ПО+ПС:
Совмещает процессы.
9) Промежуточный холодильник ПХ:
Охлаждение сжимаемого пара между ступенями сжатия сторонним источником (например, водой).
Для системного изложения материала по термодинамическим циклам любой сложности и для возможности програмирования расчетов параметров термодинамических циклов требуется унифицировать обозначение точек в цикле и на схемах и унифицированное уравнение для расчетов параметров циклов.
Уравнение для расчетов параметров любых термодинамических циклов.
В общем случае при многоступенчатом сжатии массовый расход ХА по ступеням сжатия различен.
Если через первую ступень проходит G1 кг/с, то через вторую G2 или третью G3 массовый расход может быть больше. Дело в том, что из аппаратов РП, ПО и ПС поступает дополнительное количество парообразного ХА на сжатие РП, ПО, ПС в соответствующую ступень при данном давлении.
Расчет массовых расходов по ступеням.
Для цикла с двухступенчатым сжатием: n=3; j=2; gj= bj= .
Расчет параметров цикла при условии, что холод производится только на первом уровне давления.
Представленные уравнения корректируются дополнительным коэффициентом, например учитывающая поступление пара из испарителей на промежуточное давление (.
Для таких систем эфективность цикла с помощью оценена быть не можети определяется эксергетическим КПД (см. термодинамические основы).
Цикл с двухступенчатым сжатием, с двухступенчатым дросселированием жидкого ХА и отбором пара из РП при промежуточном давлении (цикл с неполным промежуточным охлаждением).
Цикл Т1 – 1.1-3.2′-3.6-1.4′ – базовый.
Поток разделяется на жидкую фазу в состоянии 2.6 и на паровую фазу 2.3, которая отсасывается в паровую ступень.
2.6-1.4 – дросселирование жидкости до давления р1.
1.4-1.3 – кипение жидкого ХА в испарителе с отбором тепла от ИНТ.
Оценка эффективности этого цикла.
Составляем эффективность данного цикла Т2 с циклом Т1.
В результате смешения потоков – абсолюьное температурное изменение незначительно.
Максимальная эффективность этого цикла достигается тогда, когда
Цикл с неполным промежуточным охлаждением энергетически выгоден всегда и это связано с тем, что часть пара, образующегося при дросселировании и не производящая холод, ожижается только во второй ступени в отличии от цикла Т1. Основная область применения этого цикла – это ХМ водоохлаждающие (чилеры) для центральных систем кондиционирования воздуха.
Цикл с двухступенчатым сжатием и с ступенчатым дросселированием, аналогичные предидущему циклу но с использованием аппарата ПО.
Обратите внимание на лекцию “1 Общие сведения о тепловом оборудовании”.
Цикл с экономайзером.
Основной поток жидкости охлаждается несколько выше чем температура насыщения т.2.6, т.к. требуется температурный напор для отвода тепла в кипящей жидкости внутри аппарата, поэтому т.2.5 смещена в отношении т2.6.
Данный псевдо двухступенчатый цикл широко применяется в связи с тем, что винтовые и спиральные КМ по своей конструкции допускают подсос пара в полость сжатия при промежуточном давлении.
Источник