Схемы и циклы холодильных машин

Принципиальная схема воздушной холодильной машины показана на рис. 3.13, а ее теоретический цикл — на рис. 3.14. Принцип действия этой машины заключается в следующем.

Рис. 3.13. Принципиальная схема воздушной холодильной машины
1 — холодильник; 2 — компрессор; 3 — охлаждаемое помещение; 4 — двигатель; 5 — расширительный цилиндр

Рис. 3.14. Теоретический цикл воздушной холодильной машины в диаграммах V—р (а) и s—Т (б)

Воздух с объемом V, энтальпией s, давлением р0 и температурой Т1 (состояние 1) из охлаждаемого помещения засасывается компрессором, в котором происходит адиабатное сжатие до давления р и температуры Т3 (состояние 2). Затем сжатый воздух поступает в холодильник, где охлаждается забортной водой при постоянном давлении до температуры Т3 (состояние 3). После этого охлажденный воздух поступает в расширительный цилиндр для адиабатного расширения до первоначального давления р0. При этом он охлаждается до температуры Т4 (состояние 4) и вновь поступает в охлаждаемое помещение, где нагревается при постоянном давлении р0 до температуры Т1. Далее цикл повторяется. Разность между работой, затраченной в компрессоре, и работой, полученной в расширительном цилиндре, компенсируется двигателем.

Количество теплоты q0 (удельная холодопроизводительность), отведенное из охлаждаемого помещения 1 кг воздуха, определяется площадью b — 4—1—а, а количество теплоты, отданное 1 кг воздуха охлаждающей воде, площадью а—2—3—Ь. Работа цикла определяется площадью 1—2—3—4.

Принципиальная схема работы холодильной машины для охлаждения и отопления показана на рис. 3.15.

В летнем режиме вода прокачивается насосом 13 по замкнутому контуру через кондиционер 9 и испаритель 12. В кондиционере вода нагревается, а в испарителе отдает воспринятое тепло. Забортная вода прокачивается насосом 3 через конденсатор 5, нагревается там и удаляется за борт. Клапаны 1, 10, 14, 6 открыты, а клапаны 15, 11, 8, 2 закрыты.

В зимнем режиме вода прокачивается по замкнутому контуру через кондиционер 9 и конденсатор 5. В конденсаторе она нагревается, а в кондиционере отдает воспринятое тепло. Забортная вода насосом 13 прокачивается через испаритель, охлаждается в нем и уходит за борт. Клапаны 15, 11, 7 и 8 открыты, а клапаны 1, 10, 14 к 6 закрыты. Давление в системе регулируется клапаном 4. Пары хладагента из испарителя отсасываются компрессором 7.

Рис. 3.15. Принципиальная схема использования холодильной машины в качестве теплового насоса

Рис. 3.16. Принципиальная схема абсорбционной холодильной машины

Из схемы видно, что холодильная установка может быть превращена в теплонасосную установку без особых трудностей и затрат, если применить соответствующий хладагент.

На рис. 3.16 показана принципиальная схема простейшей абсорбционной холодильной машины.

В состав этой машины входят конденсатор 3, регулирующий клапан 2 и испаритель 1. Пары хладагента, образовавшиеся в испарителе при температуре Т0 и давлении р0, должны быть сжаты в конденсаторе до давления рк, соответствующего температуре конденсации Тк.

В отличие от компрессорной холодильной машины, где сжатие паров происходит за счет затрат механической энергии, в абсорбционной машине для этой цели служит так называемый термохимический компрессор, роль которого выполняют два теплообменных аппарата (генератор 4, абсорбер 6), насос 7 и второй регулирующий клапан 5.

Машина работает следующим образом. Образовавшиеся в испарителе за счет подведенного тепла пары хладагента поступают в абсорбер и поглощаются абсорбентом (хладагентом) при давлении р0. Концентрация абсорбента при этом возрастает, в результате чего получается концентрированный раствор. В процессе поглощения хладагента выделяется теплота абсорбции, которая отводится охлаждающей водой, циркулирующей через абсорбер. Из абсорбера обогащенный раствор отсасывается насосом и подается в генератор. В генераторе концентрированный раствор нагревается до состояния кипения за счет тепла, подводимого от какого-либо внешнего источника. В процессе кипения при постоянном давлении рк из раствора выделяются пары хладагента, направляющиеся затем в конденсатор. При этом концентрация раствора понижается, или, как принято говорить, раствор обедняется. Слабый раствор вновь поступает в абсорбер, предварительно пройдя регулирующий клапан 5, в котором давление раствора снижается от рк до р0.

При выборе хладагента для судовой холодильной установки необходимо учитывать его действие на человека, металлы, а также такие свойства, как горючесть, воспламеняемость и взрывоопасность. Основные физические свойства некоторых хладагентов приведены в табл. 3.3. Весьма важными являются также вязкость, теплопроводность и теплоемкость хладагента в жидком и парообразном состоянии.

Схема холодильной машины

Холодильная машина – это устройство, которое служит для охлаждения, позволяя получить температуру от 10 °С до —150 °С. Данные машины могут иметь различные циклы, которые позволять отнести их к определенным группам. Так могут быть парокомпрессионные и пароэжекторные, абсорбционные, и воздушно-расширительные машины. От того к какому виду они относятся во многом зависит схема холодильной камеры, ее узлы. Остановимся на разновидности схем более подробно.

Схема парокомпрессионной холодильной машины, ее основные узлы

Холодильные машины парокомпрессионного вида имеет следующие основные узлы: испаритель и конденсатор, компрессор и терморегулирующий вентиль. Все узлы соединены друг с другом трубопроводом, имеется в схеме различная арматура. Ко всем элементам схемы предъявляется требования герметичности. В зависимости от вида компрессора парокомпрессионные машины и их схемы могут быть поршневыми, турбокомпрессорными, ротационными и винтовыми. Собранные схемы такой машины позволяют произвести замкнутый цикл циркуляции хладагента, который начинает свой путь в испарителе и заканчивая его в нем.

Схемы абсорбционной и пароэжекторной холодильной машины, ее основные узлы

Схема холодильной машины, называемой абсорбционной состоит следующих узлов: кипятильника и конденсатора, испарителя и насоса, абсорбера и терморегулирующего вентиля. Отличия этого вида машин состоит в том, что в них применяются растворы двух компонентов, имеющих разные точки кипения при одинаковом давлении. Первый компонент, кипящий при более низкой температуре, является хладагентом, второй же называется абсорбентом. Хладагентом в данных машинах может служить аммиак или вода.

У пароэжекторной машины совершенно другие узлы и соответственно схема. Такими узлами является эжектор и испаритель, конденсатор и насос, а также терморегулирующий вентиль. Хладагентом в этом случае служит вода, а в качестве источника энергии используется пар, находящийся под давлением. Пар поступает в эжектор, где он расширяется. В эжекторе и в испарителе происходит снижение давления. Дальше пар поступает в конденсатор, переходя в нем в жидкое состояние.

Схема воздушно-расширительных холодильных машин, ее основные узлы

Воздушно-расширительные холодильные машины также называются холодильно-газовыми. Хладагентом в этом случае служит газ. Характерная особенность этой схемы заключается в том, что рабочее тело, это может быть гелий или водород, неон или азот, а также воздух совершает абсолютно весь холодильный цикл, оставаясь при этом газом, не переходя в жидкое состояние. Рабочее тело, применяемое в установке, первоначально сжимается в компрессоре, поступая затем в воздушный или водяной холодильник, переходя дальше в расширительное устройство. Затем он проходит в теплообменник-регенератор, возвращаясь в компрессор для повторного сжатия, образуя тем самым замкнутый цикл, характерный для холодильных машин.

по данным www.airweek.ru

16 октября 2012 г.

Цикл охлаждения

— Знайте все этапы, компоненты и схемы

В этой статье я подробно расскажу о цикле охлаждения , например, определение охлаждения. Каковы 4 цикла холодильной системы? Каков принцип охлаждения? Из каких частей состоит холодильник? Схема холодильного цикла и работа. Прежде чем начать, сначала поймите термин холодильное оборудование .

Содержание

Что такое охлаждение?

Охлаждение означает охлаждение пространства, вещества или системы для понижения и/или поддержания их температуры ниже температуры окружающей среды (при этом отводимое тепло отводится при более высокой температуре). Другими словами, охлаждение – это искусственное (искусственное) охлаждение.

Что такое холодильный цикл?

Холодильный цикл представляет собой цикл механической системы, в котором поток тепла передается из одного места с более низкой температурой (источник) в другое место с более высокой температурой (поглотитель или радиатор) путем непрерывной циркуляции, испарение и конденсация постоянной подачи хладагента в закрытой системе.

Цикл охлаждения — это термодинамический цикл для создания эффекта охлаждения с использованием испарителя, компрессора, конденсатора и расширительного клапана.

Название холодильного цикла – Его также называют циклом теплового насоса .

Таким образом, тепловой насос называется «нагревателем», если целью является нагрев радиатора (например, при обогреве дома в холодный день), или «холодильником» или «охладителем», если целью является заключается в охлаждении источника тепла (как при нормальной работе морозильной камеры).

В обоих случаях принцип работы одинаков. Тепло переносится из холодного места в теплое. Ниже представлена ​​схема цикла охлаждения :

Схема цикла охлаждения

Схема цикла охлаждения

Цикл сжатия пара 9001 3

Парокомпрессионная холодильная система является наиболее широко используемой холодильной системой.

Компрессия пара Цикл охлаждения — это процесс, в котором используется физика теплопередачи с фазовым переходом и уникальные свойства хладагента для передачи тепла от относительно холодного источника к горячей среде.

Что такое базовый холодильный цикл?

Основными компонентами любой холодильной системы, работающей по циклу сжатия пара, являются компрессор , конденсатор, расширительный клапан и испаритель , а также жидкий хладагент, который попеременно испаряется и сжижается во время цикла охлаждения.

Температура, при которой жидкость закипает или конденсируется, называется температурой насыщения .

Компоненты холодильного цикла

4 основных компонента Холодильный цикл

1. Компрессор
2. Конденсатор
3. Расширитель Клапан
4. Испаритель

Рабочий холодильный цикл

Рабочий цикл Парокомпрессионная холодильная система была объяснена шаг за шагом, включая работу, выполняемую каждым компонентом в цикле, и ее также можно увидеть на диаграмме холодильного цикла.

1. Компрессор

Компрессор в цикле сжатия пара помогает поднять давление хладагента испарителя, в результате чего его температура насыщения повышается, так что она становится выше, чем у морской воды или воздух, охлаждающий конденсатор. Компрессор также способствует циркуляции хладагента, прокачивая его по системе.

Примечание. Хладагент поступает в компрессор в виде низкотемпературного газа низкого давления и выходит из компрессора в виде высокотемпературного газа высокого давления .

Почему происходит сжатие :- Сжатие происходит для повышения температуры насыщения и давления хладагента.

2. Конденсатор

В конденсаторе парокомпрессионной системы хладагент сжижается путем переохлаждения до температуры ниже температуры насыщения относительно давления нагнетания компрессора за счет циркуляции морская вода или воздух для бытовой холодильник.

Скрытая теплота, исходящая от испарителя, затем передается охлаждающей среде. Жидкий хладагент под давлением, создаваемым компрессором, поступает в ресивер, а затем в расширительный клапан.

Примечание. После конденсации хладагент представляет собой низкотемпературную жидкость , находящуюся под высоким давлением, в точке, где он направляется к расширительному устройству контура.

Что происходит в конденсаторе : Тепло передается от хладагента потоку воды

3. Расширительный клапан

Расширительный клапан представляет собой регулятор, через который хладагент перетекает со стороны высокого давления системы на сторону низкого давления . Его дросселирующий эффект определяет давление нагнетания компрессора, которое должно быть достаточным для придания хладагенту температуры насыщения , которая выше, чем температура охлаждающей среды.

Падение давления через регулятор вызывает падение температуры насыщения хладагента, так что он кипит при низкой температуре испарителя. Фактически, когда жидкость проходит через расширительный клапан, падение давления приводит к тому, что ее температура насыщения падает ниже фактической температуры.

Часть жидкости выкипает на расширительном клапане , забирая скрытую теплоту из остатка и вызывая падение ее температуры.

Расширительный клапан дросселирует жидкий хладагент и поддерживает разницу давлений между конденсатором и испарителем, одновременно подавая хладагент в испаритель с правильной скоростью. В современных системах он контролируется термостатом.

Что происходит с хладагентом в расширительном клапане :- Когда хладагент попадает в дроссельный клапан, он расширяется и сбрасывает давление. Следовательно, температура на этом этапе падает.

4. Испаритель

Хладагент, поступающий в змеевик испарителя , имеет температуру ниже температуры окружающей среды. Вторичный теплоноситель (воздух или рассол) получает скрытую теплоту и испаряется. Далее тепло отдается в конденсаторе, где хладагент снова сжимается и сжижается.

Примечание. Хладагент поступает в испаритель в виде низкотемпературной жидкости при низком давлении , и вентилятор нагнетает воздух через ребра испарителя, охлаждая воздух за счет поглощения тепла из помещений.

Что происходит с хладагентом в испарителе :- Он испаряется и поглощает скрытую теплоту парообразования.

Для небольшого холодильника испаритель охлаждает без принудительной циркуляции вторичного хладагента. В больших установках испаритель охлаждает воздух или рассол, которые циркулируют в качестве вторичных хладагентов.

Часто задаваемые вопросы

Как называется холодильный цикл?

Холодильный цикл также называется цикл теплового насоса

Какие 4 цикла в системе охлаждения?

Четыре основных компонента холодильного цикла :
1. Компрессор
2. Конденсатор
3. Расширительный клапан
4. Испаритель

Какие существуют типы холодильных систем?

Существует четыре основных типа холодильного цикла:
1. Механическая компрессионная холодильная система
2. Абсорбционная холодильная установка
3. Испарительное охлаждение
4. Термоэлектрическая холодильная установка

Какой газ используется в холодильнике?

Тетрафторэтан:

ГФУ-134а (1,1,1,2-тетрафторэтан)  является одним из широко используемых газообразных хладагентов, которые можно найти почти во всех современных холодильниках.

мы рассмотрели все необходимые детали Холодильный цикл (парокомпрессионная холодильная система, парокомпрессионный цикл, циклы теплового насоса). Это самый основной цикл охлаждения, известный под разными названиями, как уже упоминалось. Мы получили объяснение цикла охлаждения с помощью схемы цикла охлаждения и изучили термодинамику охлаждения.

Для лучшего понимания

Цикл охлаждения на YouTube

Ознакомьтесь с другими важными темами

2.972 Как работает компрессорная холодильная система

СЖАТИЕ ХОЛОДИЛЬНАЯ СИСТЕМА
ВОПРОСЫ ИЛИ КОММЕНТАРИИ
	АВТОР:	Роджер Йе
	ЭЛЕКТРОННАЯ ПОЧТА:	ryeh@MIT. EDU
	КУРС:	2
	КЛАСС/ГОД:	1

ОСНОВНОЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ТРЕБОВАНИЕ:
Отвод тепла из замкнутого пространства.

КОНСТРУКТИВНЫЙ ПАРАМЕТР:
Компрессионные холодильные установки.

ГЕОМЕТРИЯ/СТРУКТУРА:

Хладагент, компрессор, расширительный клапан (устройство регулирования расхода),
испаритель, конденсатор, трубы и трубы.

ОБЪЯСНЕНИЕ КАК ЭТО РАБОТАЕТ/ПРИМЕНЯЕТСЯ:

Хладагент проходит через компрессор, что повышает давление
хладагент. Далее хладагент проходит через конденсатор, где конденсируется из
из парообразного состояния в жидкое, выделяя при этом тепло. Отдаваемое тепло — это то, что
делает конденсатор «горячим на ощупь». После конденсатора хладагент
проходит через расширительный клапан, где испытывает падение давления. Наконец,
хладагент идет в испаритель. Хладагент отбирает тепло у испарителя, который
вызывает испарение хладагента. Испаритель забирает тепло из области, которая должна
быть охлажденным. Испарившийся хладагент возвращается в компрессор для перезапуска цикла.

Подробнее:

Компрессор: поршневых, роторных и
центробежные компрессоры, наиболее популярные среди бытовых или коммерческих маломощных
охлаждение является возвратно-поступательным. Поршневой компрессор похож на
автомобильный двигатель. Поршень приводится в движение двигателем, чтобы «всасывать» и сжимать
хладагент в баллоне. По мере того, как поршень движется вниз в цилиндр (увеличение
объем цилиндра), он «высасывает» хладагент из испарителя.
впускной клапан закрывается, когда давление хладагента внутри цилиндра достигает давления
давление в испарителе. Когда поршень достигает точки максимального опускания
смещения, он сжимает хладагент при ходе вверх. Хладагент выталкивается
через выпускной клапан в конденсатор. И впускной, и выпускной клапаны
сконструирован таким образом, что поток хладагента проходит только в одном направлении через
система.

Компоненты компрессионного охлаждения в холодильнике общежития

Конденсатор: конденсатор отводит тепло, выделяемое при сжижении испаряющегося хладагента. Нагревать выделяется, когда температура падает до температуры конденсации. Тогда больше тепла (в частности, скрытая теплота конденсации) высвобождается при сжижении хладагента. Существуют конденсаторы с воздушным и водяным охлаждением, названные в честь их конденсирующей среды. более популярным является конденсатор с воздушным охлаждением. Конденсаторы состоят из трубок с внешним плавники Хладагент нагнетается через конденсатор. Чтобы отвести как можно больше тепла Возможно, трубы расположены так, чтобы максимально увеличить площадь поверхности. Вентиляторы часто используются для увеличения воздушный поток, нагнетая воздух на поверхности, тем самым увеличивая способность конденсатора отдавать тепло.

Испаритель: Это часть холодильного
система, которая выполняет фактическое охлаждение. Поскольку его функция заключается в поглощении тепла в
система охлаждения (откуда вы не хотите),
испаритель размещается в охлаждаемом помещении. Хладагент впускается и измеряется
устройство управления потоком и, в конечном итоге, попадает в компрессор. Испаритель состоит
ребристых трубок, которые поглощают тепло воздуха, продуваемого вентилятором через змеевик. Плавники и
трубы изготовлены из металлов с высокой теплопроводностью для максимальной теплопередачи.
хладагент испаряется за счет тепла, которое он поглощает в испарителе.

Устройство управления потоком (расширительный клапан): Управляет
поток жидкого хладагента в испаритель. Обычно управляющие устройства
термостатические, что означает, что они реагируют на температуру хладагента.

ДОМИНИРУЮЩАЯ ФИЗИКА:

Все переменные указаны в единицах на единицу массы.

Термодинамика

От ступени 1 до ступени 2 энтальпия хладагента остается примерно постоянной, поэтому

    ч ₁ ~ ч ₂ .

От ступени 2 до ступени 3 в систему подается тепло, таким образом,

    q _в = ч ₃ ч ₂ =
ч ₃ ч ₁ .

От ступени 3 до ступени 4 работа передается компрессору, таким образом,

    работа = ч ₄ ч ₃ .

От ступени 4 к ступени 1 тепло отводится через конденсатор, таким образом

    q _из = h ₄ h ₁ .

Коэффициент производительности описывает эффективность испарителя
поглощать тепло по отношению к произведенной работе, таким образом,

    b = охлаждающий эффект / работа = q _в
/ работа = (ч ₃ ч ₁ ) / (ч ₄ ч ₃ ).

ОГРАНИЧИВАЮЩАЯ ФИЗИКА:

Теплопередача зависит от свойств хладагента. Другой
хладагенты, очевидно, будут иметь разные значения энтальпии для данного состояния.