Промышленные тепломассообменные процессы и установки: Методические указания к выполнению лабораторных работ

низкой температурой – теплоотдатчика – к объекту с более высокой  температу-рой – теплоприемнику. Для повышения потенциала теплоты необходима затрата внешней энергии того или иного вида.                     

Принцип работы парокомпрессионной машины основан на сжигании  паров хладоагента компрессором с целью подвода теплоты к теплоприемнику при конденсации паров и последующего дросселирования для получения холода. На привод компрессора затрачивается электрическая (механическая) энергия.                                                        

Холодильная машина работает по обратному термодинамическому циклу. Сог-ласно первому закону термодинамики, уравнение энергетического баланса для   обратного цикла имеет вид                                                  

                                                  Q_о + N_i = Q_к,                                                     (43)

где Q_о - холодопроизводительность, Вт;                     

       N_i - внутренняя мощность компрессора, Вт;             

      Q_к - тепловая нагрузка конденсатора, Вт.               

Для энергетической оценки холодильной машины используется холо-дильный коэффициент ε, который показывает, какое количество - теплоты, отведенное от теплоотдатчика, приходится на единицу затраченной работы                     

                                                       ε = Q_о / N_э.                                                    (44)

в уравнении (44) электрическая мощность N_э затрачиваемая на привод компрес-сора, определяется с учетом электромеханического КПД η_эм                                     

                                                       N_э = N_i / η_эм.                                                  (45)

Величина э_х обратная холодильному коэффициенту, называется удель-ным расходом электроэнергии на единицу выработанного холода                                        

                                                          э_х = 1/ε.                                                      (46)

Значения ε и э_х, не могут служить объективными показателями энергети-ческого совершенства холодильных машин, поскольку не учитывают темпера-турного потенциала выработанного холода. Таким показателем служит эксерге-тический КПД установки η_е представляющий собой отношение полезно ис-пользованной (отводимой) зксергии Е_вых к подведенной Е_вх,                                               

η_е = Е_вых / Е_вх.

Эксергетический КПД характеризует степень приближения действитель-ного цикла холодильной машины к идеальному – обратному циклу Карно. В   идеальных машинах η_е = 1, в реальных машинах η_е < 1. Для компрессионной холодильной машины он равен отношению удельных расходов электроэнергии  на трансформацию теплоты в идеальной и реальной машинах                                           

                                                  η_е = э_н / э_х = э_нε.                                                 (47)

Удельный расход электроэнергии на выработку холода э_н в уравнении  (47) в идеальной машине рассчитывается по формуле                                                 

                                                   э_н = Т_в / Т_н – 1,                                                    (48)                                     

где Т_в и Т_н - абсолютные температуры теплоприемника и теплоотдатчика

                     соответственно.              

III. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ

В качестве объекта испытаний служит холодильная машина бытового  кондиционера БК-1500, которая имеет паспортную холодопроизводительность    Q_о = 1745 Вт при номинальной мощности электродвигателя компрессора                   N_э = 590 Вт (рис. 6).                                          

Рис. 6

Основными элементами холодильной машины являются: испаритель 10,  отделитель жидкости 7, дроссельный вентиль 5, конденсатор 8 и роторный  компрессор 17 с электродвигателем 18. В качестве хладоагента используется  фреон-22. Центробежный вентилятор 9 и осевой вентилятор 4 приводятся во вращение от общего электродвигателя 8.

Поток воздуха «а» засасывается центробежным вентилятором из поме-щения через всасывающий патрубок 13 и испаритель. Поток охлажденного в  испарителе воздуха «б» этим же вентилятором через поворотную решетку 15 нагнетается в помещение. Осевой вентилятор засасывает поток воздуха «в»  через решетку 6 в боковых стенках кожуха и подает его через конденсатор. Поток нагретого воздуха «г» через напорный патрубок 21 выводится в помеще-ние.                            

Расход воздуха, охлаждаемого в испарителе, определяется при помощи