Caracteristicile tehnice ale unității frigorifice cu congelare dacă 56. Mașini frigorifice mici. Date inițiale pentru construirea unui ciclu de unitate frigorifică în coordonatele ts

Unitate frigorifică

Unitatea IF-56 este proiectată pentru răcirea cu aer camera frigorifica 9 (Fig. 2.1).

Orez. 2.1. Unitate frigorifică IF-56

1 – compresor; 2 – motor electric; 3 – ventilator; 4 – receptor; 5 – condensator;

6 – filtru uscator; 7 – accelerație; 8 – evaporator; 9 – compartiment frigider

Orez. 2.2. Ciclu unitate frigorifică

În procesul de reglare a freonului lichid în accelerația 7 (proces 4-5 V ph-diagrama) se evaporă parțial, dar principala evaporare a freonului are loc în evaporatorul 8 datorită căldurii îndepărtate din aer în camera frigorifică (proces izobar-izotermic 5-6 la p 0 = constŞi t 0 = const). Aburul supraîncălzit cu o temperatură intră în compresorul 1, unde este comprimat prin presiune p 0 la presiune p K (politropică, compresie reală 1-2d). În fig. 2.2 arată și compresia teoretică, adiabatică a 1-2 A at s 1 = const. În condensator, 4 vapori de freon sunt răciți la temperatura de condensare (procesul 2d-3), apoi condensați (procesul izobar-izotermic 3-4* la p K = constŞi t K = const. În acest caz, freonul lichid este suprarăcit la temperatură (procesul 4*-4). Freonul lichid curge în receptorul 5, de unde curge prin filtrul-uscător 6 spre clapeta de accelerație 7.

Date tehnice

Evaporatorul 8 este format din baterii cu aripioare - convectoare. Bateriile sunt echipate cu un clapete de accelerație 7 cu o supapă termostatică. 4 condensator răcit cu aer forțat, performanță ventilator V B = 0,61 m3/s.

În fig. 2.3 prezintă ciclul efectiv al unei unități frigorifice cu compresie de vapori, construită pe baza rezultatelor încercărilor sale: 1-2a – compresia adiabatică (teoretică) a vaporilor de agent frigorific; 1-2d – compresie efectivă în compresor; 2d-3 – răcirea izobară a vaporilor la
punct de rouă t LA; 3-4 * – condensarea izobar-izotermă a vaporilor de agent frigorific în condensator; 4 * -4 – subrăcirea condensului;
4-5 – accelerare ( h 5 = h 4), în urma căreia agentul frigorific lichid se evaporă parțial; 5-6 – evaporare izobar-izotermă în evaporatorul camerei frigorifice; 6-1 – supraîncălzire izobară a aburului saturat uscat (punctul 6, X= 1) până la temperatură t 1 .

Orez. 2.3. Ciclul de refrigerare ph-diagramă

Caracteristici de performanță

Principal caracteristici de performanta unitatea frigorifică are capacitatea de răcire Q, consumul de energie N, consumul de agent frigorific G si capacitate specifica de racire q. Capacitatea de răcire este determinată de formula, kW:

Q = Gq = G(h 1 – h 4), (2.1)

Unde G– consumul de agent frigorific, kg/s; h 1 – entalpia aburului la ieșirea din evaporator, kJ/kg; h 4 – entalpia agentului frigorific lichid înainte de clapetă, kJ/kg; q = h 1 – h 4 – capacitate specifică de răcire, kJ/kg.

Specific este de asemenea folosit volumetric capacitate de răcire, kJ/m 3:

q v = q/v 1 = (h 1 – h 4)/v 1 . (2.2)

Aici v 1 – volum specific de abur la ieșirea din evaporator, m3/kg.

Consumul de agent frigorific este determinat de formula, kg/s:

G = Q LA /( h 2D – h 4), (2.3)

Q = c’pm V IN ( t B2 – t B1). (2,4)

Aici V B = 0,61 m 3 /s – performanța ventilatorului de răcire a condensatorului; t B1, t B2 – temperatura aerului la intrarea și ieșirea condensatorului, ºС; c’p.m– capacitatea termică izobară volumetrică medie a aerului, kJ/(m 3 K):

c’p.m = (μ de la seara)/(μ v 0), (2.5)

unde (μ v 0) = 22,4 m 3 /kmol – volumul unui kilomol de aer în condiţii fizice normale; (μ de la seara) – capacitatea termică medie izobară a aerului, care este determinată de formula empirică, kJ/(kmol K):

(μ de la seara) = 29,1 + 5,6·10 -4 ( t B1+ t B2). (2,6)

Puterea teoretică de compresie adiabatică a vaporilor de agent frigorific în proces 1-2 A, kW:

N A = G/(h 2A – h 1), (2.7)

Capacități adiabatice și reale de răcire relative:

k A = Q/N O; (2,8)

k = Q/N, (2.9)

reprezentând căldura transferată de la o sursă rece la una caldă, pe unitatea de putere teoretică (adiabatică) și reală (puterea electrică a antrenării compresorului). Coeficientul de performanță are aceeași semnificație fizică și este determinat de formulă.

Toate mici produse la noi mașini frigorifice sunt freon. Nu sunt produse comercial pentru a funcționa cu alți agenți frigorifici.

Fig.99. Diagrama mașinii frigorifice IF-49M:

1 - compresor, 2 - condensator, 3 - supape termostatice, 4 - evaporatoare, 5 - schimbător de căldură, 6 - cartușe sensibile, 7 - presostat, 8 - supapă de control al apei, 9 - uscător, 10 - filtru, 11 - motor electric , 12 - starter magnetic.

Mașinile mici de refrigerare se bazează pe compresorul freon și unitățile condensatoare de performanță adecvată discutate mai sus. Industria produce mașini frigorifice mici, în principal cu unități cu o capacitate de 3,5 până la 11 kW. Acestea includ vehiculele IF-49 (Fig. 99), IF-56 (Fig. 100), XM1-6 (Fig. 101); ХМВ1-6, ХМ1-9 (Fig. 102); ХМВ1-9 (Fig. 103); mașini fără mărci speciale cu unități AKFV-4M (Fig. 104); AKFV-6 (Fig. 105).

Fig. 104. Diagrama unei mașini de refrigerare cu o unitate AKFV-4M;

1 - condensator KTR-4M, 2 - schimbator de caldura TF-20M; 3 - robinet de control al apei VR-15, 4 - presostat RD-1, 5 - compresor FV-6, 6 - motor electric, 7 - filtru uscator OFF-10a, 8 - evaporatoare IRSN-12.5M, 9 - vane termostatice TRV -2M, 10 - cartușe sensibile.

În cantități semnificative sunt produse și vehicule cu unități BC-2.8, FAK-0.7E, FAK-1.1E și FAK-1.5M.

Toate aceste mașini sunt destinate răcirii directe a camerelor frigorifice staționare și diverse comerciale echipamente frigorifice unități de catering și magazine alimentare.

Bateriile cu bobine cu aripioare montate pe perete IRSN-10 sau IRSN-12.5 sunt folosite ca evaporatoare.

Toate mașinile sunt complet automatizate și echipate cu supape termostatice, presostate și supape de reglare a apei (dacă mașina este echipată cu un condensator răcit cu apă). Mașinile relativ mari - ХМ1-6, ХМВ1-6, ХМ1-9 și ХМВ1-9 - sunt, de asemenea, echipate cu supape solenoide și relee de temperatură a camerei, pe panoul supapei în fața colectorului de lichid , cu care puteți opri alimentarea cu freon la toate evaporatoarele simultan și supapele solenoide ale camerei de pe conductele care furnizează freon lichid la dispozitivele de răcire ale camerelor. Dacă camerele sunt echipate cu mai multe dispozitive de răcire și freonul le este furnizat prin două conducte (a se vedea diagramele), atunci o supapă solenoidală este plasată pe una dintre ele, astfel încât nu toate dispozitivele de răcire ale camerei să fie oprite prin această supapă, dar numai cele pe care le furnizează.

Ministerul Educației și Științei al Federației Ruse

UNIVERSITATEA TEHNICĂ DE STAT NOVOSIBIRSK

_____________________________________________________________

DEFINIREA CARACTERISTICILOR
UNITATE FRIGORIFERĂ

Orientări

pentru studenții FES de toate formele de studiu

Novosibirsk
2010

UDC 621.565(07)

Alcătuit de: Ph.D. tehnologie. Științe, conferențiar ,

Revizor: Dr. Tech. științe, prof.

Lucrarea a fost pregătită la Direcția Centrale Termice

© Statul Novosibirsk

Universitatea Tehnică, 2010

OBIECTIVUL LUCRĂRII DE LABORATOR

1. Consolidarea practică a cunoștințelor privind a doua lege a termodinamicii, cicluri, unități frigorifice.

2. Familiarizarea cu unitatea frigorifică IF-56 și caracteristicile sale tehnice.

3. Studiul și construcția ciclurilor frigorifice.

4. Determinarea principalelor caracteristici ale unității frigorifice.

1. BAZA TEORETICĂ A LUCRĂRII

UNITATE FRIGORIFERĂ

1.1. Ciclul Carnot invers

O unitate de refrigerare este proiectată pentru a transfera căldura de la o sursă rece la una fierbinte. Conform formulării lui Clausius a celei de-a doua legi a termodinamicii, căldura nu se poate transfera spontan de la un corp rece la unul fierbinte. Într-o unitate frigorifică, un astfel de transfer de căldură nu are loc de la sine, ci datorită energiei mecanice a compresorului cheltuită pentru comprimarea vaporilor de agent frigorific.

Caracteristica principală a unei unități frigorifice este coeficientul de refrigerare, a cărui expresie se obține din ecuația primei legi a termodinamicii, scrisă pentru ciclul invers al unității frigorifice, ținând cont de faptul că pentru orice ciclu modificarea energia internă a fluidului de lucru D u= 0, și anume:

q= q 1 – q 2 = l, (1.1)

Unde q 1 – căldură dată izvorului termal; q 2 – căldură îndepărtată dintr-o sursă rece; l– functionarea mecanica a compresorului.

Din (1.1) rezultă că căldura este transferată la sursa fierbinte

q 1 = q 2 + l, (1.2)

un coeficient de performanță este fracția de căldură q 2, transferat de la o sursă rece la una caldă, pe unitatea de lucru cheltuită a compresorului

(1.3)

Valoarea coeficientului maxim de performanță pentru un interval de temperatură dat între T munţi de fierbinte şi T sursele de căldură reci au un ciclu Carnot invers (Fig. 1.1),

Orez. 1.1. Ciclul Carnot invers

pentru care căldura furnizată la t 2 = const de la sursa rece la fluidul de lucru:

q 2 = T 2 ( s 1 – s 4) = T 2 Ds (1,4)

iar căldura degajată la t 1 = const de la fluidul de lucru la sursa rece:

q 1 = T 1 ( s 2 – s 3) = T 1 Ds, (1,5)

În ciclul Carnot invers: 1-2 – compresia adiabatică a fluidului de lucru, în urma căreia temperatura fluidului de lucru T 2 capătă o temperatură mai mare T munți cu izvoare termale; 2-3 – îndepărtarea izotermă a căldurii q 1 de la fluidul de lucru la izvorul cald; 3-4 – dilatarea adiabatică a fluidului de lucru; 4-1 – alimentare izotermă cu căldură q 2 de la sursa rece la fluidul de lucru. Ținând cont de relațiile (1.4) și (1.5), ecuația (1.3) pentru coeficientul de refrigerare al ciclului invers Carnot poate fi prezentată astfel:

Cu cât valoarea e este mai mare, cu atât ciclul de refrigerare este mai eficient și cu atât mai puțină muncă l necesare pentru transferul de căldură q 2 de la primăvara rece la cald.

1.2. Ciclu de refrigerare cu compresie de vapori

Furnizarea și eliminarea izoterme a căldurii într-o unitate frigorifică se pot realiza dacă agentul frigorific este un lichid cu punct de fierbere scăzut al cărui punct de fierbere la presiunea atmosferică t 0 £ 0 oC, iar la temperaturi de fierbere negative presiunea de fierbere p 0 trebuie să fie mai mare decât cel atmosferic pentru a preveni scurgerile de aer în evaporator. presiuni scăzute de compresie fac posibilă realizarea unui compresor ușor și a altor elemente ale unității de refrigerare. Cu căldură latentă semnificativă de vaporizare r volume specifice scăzute sunt de dorit v, care vă permite să reduceți dimensiunea compresorului.

Un agent frigorific bun este amoniacul NH3 (la punctul de fierbere t k = 20 °C, presiune de saturație p k = 8,57 bari și at t 0 = -34 oC, p 0 = 0,98 bar). Căldura sa latentă de vaporizare este mai mare decât cea a altor agenți frigorifici, dar dezavantajele sale sunt toxicitatea și corozivitatea față de metalele neferoase, prin urmare amoniacul nu este utilizat în unitățile frigorifice de uz casnic. Agenții frigorifici buni sunt clorura de metil (CH3CL) și etanul (C2H6); dioxidul de sulf (SO2) nu este utilizat din cauza toxicității sale ridicate.

Freonii, derivați fluoroclorurati ai celor mai simple hidrocarburi (în principal metan), sunt folosiți pe scară largă ca agenți frigorifici. Proprietățile distinctive ale freonilor sunt rezistența lor chimică, nontoxicitatea, lipsa interacțiunii cu materialele structurale în timpul t < 200 оС. В прошлом веке наиболее широкое распространение получил R12, или фреон – 12 (CF2CL2 – дифтордихлорметан), который имеет следующие теплофизические характеристики: молекулярная масса m = 120,92; температура кипения при атмосферном давлении p 0 = 1 bar; t 0 = -30,3 oC; parametri critici R12: p kr = 41,32 bar; t kr = 111,8 °C; v kr = 1,78×10-3 m3/kg; exponent adiabatic k = 1,14.

Producția de freon-12, ca substanță care distruge stratul de ozon, a fost interzisă în Rusia în 2000 doar utilizarea R12 deja produs sau extras din echipamente.

2. funcţionarea unităţii frigorifice IF-56

2.1. unitate frigorifică

Unitatea IF-56 este proiectată să răcească aerul din camera frigorifică 9 (Fig. 2.1).

Ventilator" href="/text/category/ventilyator/" rel="bookmark">ventilator; 4 – receptor; 5 – condensator;

6 – filtru uscator; 7 – accelerație; 8 – evaporator; 9 – compartiment frigider

Orez. 2.2. Ciclul de refrigerare

În procesul de reglare a freonului lichid în accelerația 7 (proces 4-5 V ph-diagrama) se evaporă parțial, dar principala evaporare a freonului are loc în evaporatorul 8 datorită căldurii îndepărtate din aer în camera frigorifică (proces izobar-izotermic 5-6 la p 0 = constŞi t 0 = const). Aburul supraîncălzit cu o temperatură intră în compresorul 1, unde este comprimat prin presiune p 0 la presiune p K (politropică, compresie reală 1-2d). În fig. 2.2 arată și compresia teoretică, adiabatică a 1-2A at s 1 = const..gif" width="16" height="25"> (procesul 4*-4). Freonul lichid curge în receptorul 5, de unde curge prin filtrul-uscător 6 către clapeta de accelerație 7.

Date tehnice

Evaporatorul 8 este format din baterii cu aripioare - convectoare. Bateriile sunt echipate cu un clapete de accelerație 7 cu o supapă termostatică. 4 condensator răcit cu aer forțat, performanță ventilator V B = 0,61 m3/s.

În fig. 2.3 prezintă ciclul efectiv al unei unități frigorifice cu compresie de vapori, construită pe baza rezultatelor încercărilor sale: 1-2a – compresia adiabatică (teoretică) a vaporilor de agent frigorific; 1-2d – compresie efectivă în compresor; 2d-3 – răcirea izobară a vaporilor la
punct de rouă t LA; 3-4* – condensarea izobar-izotermă a vaporilor de agent frigorific în condensator; 4*-4 – subrăcire condens;
4-5 – accelerare ( h 5 = h 4), în urma căreia agentul frigorific lichid se evaporă parțial; 5-6 – evaporare izobar-izotermă în evaporatorul camerei frigorifice; 6-1 – supraîncălzire izobară a aburului saturat uscat (punctul 6, X= 1) până la temperatură t 1.

Orez. 2.3. Ciclul de refrigerare ph-diagramă

2.2. caracteristici de performanta

Principalele caracteristici operaționale ale unei unități frigorifice sunt capacitatea de răcire Q, consumul de energie N, consumul de agent frigorific G si capacitate specifica de racire q. Capacitatea de răcire este determinată de formula, kW:

Q = Gq = G(h 1 – h 4), (2.1)

Unde G– consumul de agent frigorific, kg/s; h 1 – entalpia aburului la ieșirea din evaporator, kJ/kg; h 4 – entalpia agentului frigorific lichid înainte de clapetă, kJ/kg; q = h 1 – h 4 – capacitate specifică de răcire, kJ/kg.

Specific este de asemenea folosit volumetric capacitate de răcire, kJ/m3:

q v = q/ v 1 = (h 1 – h 4)/v 1. (2.2)

Aici v 1 – volum specific de abur la ieșirea din evaporator, m3/kg.

Consumul de agent frigorific este determinat de formula, kg/s:

G = Q LA/( h 2D – h 4), (2.3)

Q = c’p.mVÎN( t B2 – t B1). (2,4)

Aici V B = 0,61 m3/s – performanța ventilatorului de răcire a condensatorului; t B1, t B2 – temperatura aerului la intrarea și ieșirea condensatorului, ºС; c’p.m– capacitatea termică izobară volumetrică medie a aerului, kJ/(m3 K):

c’p.m = (μ cpm)/(μ v 0), (2.5)

unde (μ v 0) = 22,4 m3/kmol – volumul unui kilomol de aer în condiții fizice normale; (μ cpm) – capacitatea termică medie izobară a aerului, care este determinată de formula empirică, kJ/(kmol K):

(μ cpm) = 29,1 + 5,6·10-4( t B1+ t B2). (2,6)

Puterea teoretică de compresie adiabatică a vaporilor de agent frigorific în proces 1-2A, kW:

N A = G/(h 2A – h 1), (2.7)

Capacități adiabatice și reale de răcire relative:

k A = Q/N O; (2,8)

k = Q/N, (2.9)

reprezentând căldura transferată de la o sursă rece la una caldă, pe unitatea de putere teoretică (adiabatică) și reală (puterea electrică a antrenării compresorului). Coeficientul de performanță are aceeași semnificație fizică și este determinat de formula:

ε = ( h 1 – h 4)/(h 2D – h 1). (2.10)

3. Testarea la refrigerare

După pornirea unității frigorifice, trebuie să așteptați până când se stabilește modul staționar ( t 1 = const, t 2D = const), apoi măsurați toate citirile instrumentului și introduceți-le în tabelul de măsurare 3.1, pe baza cărora se construiește un ciclu de unitate frigorifică în ph- Și ts-coordonate folosind diagrama vaporilor pentru freon-12 prezentată în Fig. 2.2. Calculul principalelor caracteristici ale unității frigorifice se realizează în tabel. 3.2. Temperaturile de evaporare t 0 și condensare t K se găsește în funcție de presiune p 0 și p K conform tabelului 3.3. Presiuni absolute p 0 și p K este determinat de formulele, bara:

p 0 = B/750 + 0,981p 0M, (3,1)

p K = B/750 + 0,981p KM, (3,2)

Unde ÎN – presiunea atmosferică conform barometrului, mm. rt. Artă.; p 0M – suprapresiune evaporare prin manometru, ati; p KM – exces de presiune de condensare conform manometrului, atm.

Tabelul 3.1

Rezultatele măsurătorilor

Tabelul 3.2

Calculul principalelor caracteristici ale unității frigorifice

Tabelul 3.3

Presiunea de saturație cu freon-12 (CF2 Cl2 – difluordiclormetan)

1. Schema și descrierea unității frigorifice.

2. Tabele de măsurători și calcule.

3. Sarcina finalizată.

Exercita

1. Construiți un ciclu de refrigerare în ph-diagrama (Fig. A.1).

2. Faceți o masă. 3.4, folosind ph-diagramă.

Tabelul 3.4

Date inițiale pentru construirea unui ciclu de unitate frigorifică înts -coordonate

2. Construiți un ciclu de refrigerare în ts-diagrama (Fig. A.2).

3. Determinați valoarea coeficientului de refrigerare al ciclului invers Carnot folosind formula (1.6) pentru T 1 = T K și T 2 = T 0 și comparați-l cu coeficientul de performanță al unei instalații reale.

LITERATURĂ

1. Sharov, Yu. Comparația ciclurilor unităților frigorifice care utilizează agenți frigorifici alternativi // Inginerie energetică și termică. – Novosibirsk: NSTU. – 2003. – Numărul. 7, – p. 194-198.

2. Kirillin, V. A. Termodinamica tehnica / , . – M.: Energie, 1974. – 447 p.

3. Vargaftik, N. B. Manual de proprietăți termofizice ale gazelor și lichidelor / . – M.: știință, 1972. – 720 p.

4. Andriușcenko, A. I. Fundamentele termodinamicii tehnice a proceselor reale / . – M.: facultate, 1975.