Холодильні машини, які використовують витрату зовнішньої роботи, страница 3

Цикл при роботі компресора сухим ходом.

У компресор можуть надходити пари холодильного агента різних станів: вологі, насичені і перегріті. У розглянутих циклах (див. рис. 2 і 3) вважалося, що компресор всмоктує вологу насичену пару або, як говорять, працює вологим ходом. При усмоктуванні сухих насичених парів або трохи перегрітих (при тиску кипіння р₀)  говорять, що компресор працює сухим ходом. Цей цикл показаний на рис.4 суцільними лініями.

Теоретично вигідніша робота вологим ходом, так як при цьому цикл холодильної машини ближче до зворотного циклу Карно. Однак практично продуктивність компресора при вологому ході завжди і для всіх холодильних агентів значно нижча, ніж при сухому ході. Це пояснюється головним чином тим, що в теоретичному процесі не враховують шкідливого впливу теплообміну між парою і стінками циліндра компресора, що завжди спостерігається при роботі машини.

Рис. 4. Зображення в s, T –

діаграмі холодильного циклу

при роботі компресора сухим

ходом.

У реальному   процесі роботи   компресора   підчас   стиску  температура пари підвищується   й  тепловий потік спрямований від пари до стінок ци­ліндру.   Під   час процесу     всмоктування   тепловий потік має      протилежний напрямок  - від стінок циліндра до пари, що викликає збільшення її питомого об’єму та зменшення маси пари, що поступає в циліндр компресора, а значить зниження продуктивності машини. При вологому ході в компрес­ор засмоктуються краплі рідини, які при вході в циліндр, у результаті різкого зменшення швидкості па­ри, відокремлюються від нього і осідають на стінках циліндра, нагрітих під час попереднього процесу стиску. При зіткненні крапель рідини з гарячою поверхнею стінок циліндра відбувається утворення пари, що зменшує кількість усмоктуваного холодильного аген­ту, а отже, знижує продуктивність комп­ресора. Тому продуктивність   компресора при вологому ході менше, ніж при сухому.

Майже у всіх холодильних установках компресори працюють сухим ходом. В аміачних машинах сухий хід компресора досягається зазвичай за допомогою спеціального апарата - віддільника рідини або регулюванням подачі холодильного агента у випарник.

Віддільник рідини   включається в усмоктувальну лінію холодильної    установки   між    випарником і компресором   (рис.  5).

У фреонових машинах сухий хід компресора досягається або за допомогою спеціальних теплообмінників, або теж шляхом регулювання подачі холодильного агента у випарник.

Рис. 5. Схема парової компресійному холодильної машини з переохолоджувачем і віддільником рідини:

1 — компресор,  2 — конденсатор,  3 — регулюючий   вентиль,   4 — випарник, 5 — переохолоджувач, 6— віддільник рідини, 7— запірні вентилі.

Принцип охолодження повітряними холодильними машинами.  

Схема повітряної холодильної машини показана на рис. 6. Основними її елементами є компресор 1, охолоджувач 2 і розширювальний циліндр 3. За допомогою повітряних каналів машина з'єднується з охолоджуваним приміщенням 4.

Компресор 1 засмоктує повітря з охолоджуваного приміщення 4 при тиску р₀, рівному приблизно атмосферному тиску, і стискає його адіабатично до тиску р, підтримуваного в охолоджувачі 2. Практично цей тиск становить приблизно 0,4—0,5 МПа. Температура повітря внаслідок такого стиску досягає 100—120° С. З компресора стиснене повітря направляється в охолоджувач 2. Тут він охолоджується приблизно до 20° С — температури, близької до температури охолоджувальної  води.  При цьому  тиск р  завдяки роботі компресора підтримується постійним. З охолоджувача повітря надходить у розширювальний циліндр-детандер 3, у якому адіабатично розширюється до початкового тиску р₀, внаслідок чого його температура знижується до —75÷—70° С. Потім він подається в охолоджуване приміщення 4, охолоджує його, а сам нагрівається до —10÷—5 С. Звідси знову засмоктується в компресор, стискується в ньому, і цикл повторюється знову.

Рис. 6. Схема повітряної холодильної машини:

1 — компресор; 2 — охолоджувач; 3 — розширювальний  циліндр; 4 — охолоджуване приміщення.

Повітря як робоча речовина має наступні переваги: є скрізь у необмеженій кількості, нешкідливе для людини, безпечне у пожежному відношенні, досить нейтральне до металів і змащувальних засобів. Однак повітряні холодильні машини великого практичного застосування не знайшли. Основні їхні недоліки: громіздкість внаслідок надзвичайно малої теплоємності повітря; низький механічний коефіцієнт корисної дії; осідання вологи у вигляді снігу в розширювальному циліндрі при великому зниженні температури.