Главная / Холодильные технологии / Реальный цикл охлаждения

Реальный цикл охлаждения

Рис 2.7

Рис.2.7 Диаграмма реального цикла охлаждения. 

  • C1-L - потеря давления при всасывании;
  • M-D1 - потеря давления при выходе
  • HD-HC1 - теоретическое изменение энтальпии (теплосодержания) при сжатии;
  • HD1-HC1 - реальное изменение энтальпии (теплосодержания) при сжатии;
  • C1D - теоретическое сжатие;
  • LM - реальное сжатие;

Реальный цикл охлаждения имеет некоторые отличия от идеального. Это происходит за счет потерь давления, возникающих на линии всасывания и нагнетания холодильной машины, а также в клапанах компрессора. Поэтому отображение реального цикла на диаграмме связи давления и энтальпии несколько иное.
Из-за потерь давления на входе в компрессор всасывание должно проходить при давлении, которое ниже давления испарения (отрезок C1-L). Кроме того, из-за потерь давления на выходе компрессору приходится сжимать пар хладагента до давления, которое выше давления конденсации (M-D1). Таким образом, работа сжатия увеличивается. Такая компенсация потерь давления в реальной холодильной машине снижает эффективность цикла.
Кроме потерь давления в трубопроводе, есть и другие отклонения от идеального цикла. Во-первых, реальное сжатие хладагента в компрессоре не может быть строго адиабатическим (без подвода и отвода тепла). Поэтому работа сжатия оказывается выше теоретически рассчитанной. Во-вторых, в компрессоре холодильной машины имеются механические потери энергии, что приводит к увеличению необходимой мощности электродвигателя.

Эффективность цикла охлаждения холодильной машины 

Для выбора лучшего из циклов охлаждения необходимо оценивать их эффективность. Обычно показателем эффективности цикла холодильной машины служит КПД или коэффициент термической (термодинамической) эффективности.
Коэффициент термической эффективности - это:
отношение изменения энтальпии хладагента в испарителе (НС-НВ) к изменению энтальпии в процессе сжатия (HD-HC). 
или: соотношение мощности охлаждения и электрической мощности, которую потребляет компрессор холодильной машины. 
Например, если коэффициент термической эффективности какой-либо холодильной машины равен 2, то на каждый кВт потребляемой электроэнергии эта машина производит 2 кВт холода.

КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ОХЛАДИТЕЛЯ ЖИДКОСТИ

Как уже было сказано выше, чиллер представляет собой холодильную машину для охлаждения жидкости, а жидкость в свою очередь является теплоносителем в системе. Т.е. транспортирует тепло от потребителя к холодильной машине, где отдает его и снова отправляется за теплом. Таким образом, можно сказать, что жидкость выполняет роль перевозчика. На рис.3. 1 показана функциональная схема охладителя жидкости. Далее мы рассмотрим основные элементы холодильной машины и охладителя жидкости.

Рис 3.1 (начало)

Рис 3.1 (продолжение)

Рис.3.1 Функциональная схема охладителя жидкости.

КОНДЕНСАТОР. ПРИНЦИП РАБОТЫ. 

 Конденсаторы с воздушным охлаждением


 

  Рис 2.8

 

1 медные трубки

2 ребра охлаждения

  Рис.2.8
Конденсаторы с воздушным охлаждением наиболее распространены. 
Конденсатор с воздушным охлаждением состоит из вентиляторного блока с электродвигателем и теплообменника. По трубкам протекает хладагент, а вентилятор обдувает трубки потоком воздуха. Обычно скорость потока составляет 1 - 3.5 м/с.
Чаще всего теплообменник состоит из оребренных медных трубок диаметром 6 - 20 мм с расстоянием между ребрами 1-3 мм. Медь используется потому, что ее легко обрабатывать, она не окисляется и имеет высокую теплопроводность. Оребрение обычно выполняется из алюминия.
Выбор диаметра трубок зависит от многих факторов: потерь давления, легкости обработки материала и т.д.
Тип оребрения может быть различным и значительно влияет на тепловые и гидравлические параметры теплообменника в целом. Например, сложный профиль оребрения с многочисленными выступами и просечками создает турбулентность (завихрения) воздуха, омывающего теплообменник. В результате эффективность теплопередачи от хладагента к воздуху увеличивается, и повышается холодопроизводительность холодильной машины.
Применяют два типа соединения трубок с ребрами:
Отверстия в ребрах, куда непосредственно вставляют трубки теплообменника. Этот способ более прост, но уменьшает теплопередачу из-за неплотности контакта. К тому же, в загрязненной среде по контуру прилегания может появиться коррозия, дополнительно снижающая производительность теплообмена. 
Воротнички (буртики) в местах подсоединения трубок теплообменника. Этот способ дороже и сложнее, зато обеспечивает увеличение поверхности теплообмена. 
Дополнительно теплоотдачу хладагента повышают путем рифления внутренней поверхности трубок теплообменника. Это создает турбулентность течения хладагента. 
Обычно в конденсаторе имеется от одного до четырех рядов трубок, расположенных по направлению потока хладагента. Часто трубки располагают в шахматном порядке для повышения эффективности теплопередачи.
Интенсивность теплообмена неодинакова на протяжении движения хладагента по трубкам. Горячий хладагент поступает в обменщик сверху и перемещается вниз. 
На начальном этапе (5% поверхности) охлаждение наиболее интенсивно, поскольку максимальна разница температур между хладагентом и охлаждающим воздухом и высока скорость движения хладагента. 
Основной участок теплообменника составляет около 85% поверхности. На этом участке хладагент конденсируется при постоянной температуре. 
Остальные 10% поверхности теплообменника служат для дополнительного охлаждения жидкого хладагента. 
Температура конденсации хладагента (фреона) выше температуры окружающего воздуха на 10 - 20 градусов, и составляет обычно 42-55С. Выходящий из теплообменника нагретый воздух всего на 3-5 градусов холоднее температуры конденсации.