Холодильні машини, які використовують витрату зовнішньої роботи

Лекція 2. Холодильні машини, які використовують витрату зовнішньої роботи.

            План.

1.  Парова холодильна машина.

2.  Повітряна холодильна машина.

1. Конспект лекції.

Принцип охолодження паровими холодильними машинами. Парові холодильні машини, як і повітряні,    працюють за принципом переносу тепла з холодного середовища в тепле шляхом витрати енергії. Однак у парових холодильних машинах сприйняття тепла в охолоджуваному приміщенні відбувається не внаслідок нагрівання робочої речовини, а в результаті її кипіння. Відводиться тепло від робочої речовини при її конденсації. Для охолодження за допомогою парової холодильної машини того чи іншого середовища в ньому установлюють змійовики або іншу систему металевих труб. Така система називається випарником, в неї подається в рідкому виді робоча речовина, яка тут кипить і прохолоджує навколишнє середовище.Охолодження повинне здійснюватися при досить низьких температурах. Для цього кипіння робочої речовини повинне протікати теж при низьких температурах. Температури кипіння й конденсації робочої речовини залежать від тиску її пари. Зі зниженням тиску пари знижуються температури кипіння і конденсації робочої речовини, і навпаки. У зв'язку із цим при роботі холодильної машини тиск над киплячою робочою речовиною завжди підтримують відповідно до необхідної температури кипіння, що визначається температурою охолоджуваного середовища. Досягається це відсмоктуванням пари робочої речовини з випарника. Робоча речовина – це холодильний агент.

Середовищем, у яке передається тепло при роботі холодильної машини, служить зазвичай вода або повітря. Пара робочої речовини, що утворюється у випарнику, має більш низьку температуру, ніж охолоджуюча вода або повітря, тому що процес у ньому найчастіше ведеться при від’ємних температурах. В установках помірно низьких температур у випарнику температура кипіння робочої речовини підтримується в середньому від -10 до

-20° С. Тому тепло не може переходити безпосередньо від робочої речовини до більш теплої води або повітря. Але якщо підвищити тиск пари, то підвищиться й температура її конденсації. Із цією метою тиск пари робочої речовини, що відсмоктують із випарника, підвищують до величини, при якій температура конденсації її приблизно на 10° С вище середньої температури води або повітря, що сприймають тепло. Підвищення тиску пари, як і відсмоктування її з випарника, у різних системах машин здійснюється по-різному, але завжди з витратою механічної або теплової енергії.

Пара робочої речовини після підвищення її тиску у всіх системах холодильних машин направляється в конденсатор,   у якому, як і у випарнику, основною робочою частиною є система металевих труб. Тут робоча речовина віддає сприйняте їм тепло охолоджувальній воді або повітрю і конденсується. З конденсатора рідка робоча речовина знову подається у випарник для поглинання нової кількості тепла з охолоджуваного середовища.

Тиск робочої речовини, що виходить з конденсатора  повинен бути таким же, як і його пари, що надходить у цей апарат, тому що тиск конденсації при роботі машини підтримується постійним. У випарнику тиск повинен бути набагато нижчим. Тому при переході рідкої робочої речовини з конденсатора у випарник тиск її знижується за допомогою дроселюючого пристрою.

У випарнику робоча речовина знову переходить у пароподібний стан при низькій температурі й низькому тиску.

За таким принципом працюють всі сучасні парові холодильні машини. Але практичні методи й засоби здійснення цього принципу різні, а отже, різноманітні і типи машин. Їх насамперед ділять залежно від способів відсмоктування робочої речовини з випарника й нагнітання його в конденсатор. За цією ознакою розрізняють машини: компресійні та абсорбційні.

Холодопродуктивність і холодильний коефіцієнт компресійної машини.

Кількість тепла, яке холодильна машина забирає за одиницю часу від охолоджуваного середовища, називається холодопродуктивністю цієї машини. Позначається вона через Q₀ і вимірюється у ватах.

Величина q₀, яка являє  собою кількість тепла в джоулях, яке віднімає від охолоджуваного середовища 1 кг робочого тіла при здійсненні холодильного циклу, називається питомою масовою холодопродуктивністю. Розмірність q₀ - джоуль на кілограм.

У теорії парових компресійних холодильних машин часто користуються величиною питомої об'ємної холодопродуктивності робочого тіла q_v, яка показує, скільки тепла виділяється від охолоджуваного    середовища, 1 м³ пари робочого тіла, що утворилася в процесі кипіння. Виміряється q_v у джоулях на кубічний метр.