книги / Насосы, компрессоры, холодильные установки.-1

3) открыть вентиль на трубопроводе подвода воды и отрегулировать подачу воды так, чтобы работа машины была устойчивой, обеспечивалась максимальная производительность и не было выброса воды из водоотделителя.

Рис. 5. Принципиальная схема установки: 1 – вакуум-насос; 2 – электродвигатель; 3 – всасывающий трубопровод;

4– диафрагма; 5 – дифманометр; 6, 9 – вентили; 7 – вакуумметр; 8 – водоотделитель; 10 – барометр; 11 – ваттметр трехфазный

При появлении стуков установка должна быть немедленно выключена.

Первое испытание проводится при полностью открытом вентиле 6. Записать показания вакуумметра Рв, дифманометра Н, ваттметра.

Измерение мощности производится в каждой фазе переключением тумблера на панели.

Изменив величину вакуума на 0,1 кг/см2, повторить замеры показаний приборов. Последний режим соответствует вакууму 0,8 кг/см2.

Барометрическое давление В и температура всасываемого воздуха измеряются 1 раз.

31

После окончания испытаний произвести остановку ваку- ум-насоса в следующем порядке:

1)закрыть вентиль подвода воды;

2)остановить электродвигатель.

Все измеренные величины занести в таблицу.

Результаты опытов

Барометрическое давление В = _______ мм рт. ст. Температура всасываемого воздуха T = ______°С. Цена одного деления ваттметра – 20 Вт.

Порядок расчета

1. Рассчитать давление воздуха во всасывающем трубопроводе вакуум-насоса, Па:

где Рвс – разрежение во всасывающем патрубке, кг/см2; В – барометрическое давление, мм рт. ст.

2. Определить давление газа в нагнетательном патрубке насоса, Па:

где Рм – показания манометра на нагнетательном патрубке, мм вод. ст.

32

Величина Рм составляет при полностью открытом нагнетательном патрубке несколько миллиметров, поэтому ею можно пренебречь. Тогда конечное давление определится как

3. Рассчитать вакуум S в процентах от барометрического давления:

S 735,6 Рвс 100%.

В

4. Определить подачу вакуум-насоса Qд, м3/с, по показанию дифманометра диафрагмы:

где H – перепад давления в диафрагме, м; в – плотность жидкости в дифманометре, кг/м3; – плотность воздуха, проходящего через диафрагму, кг/м3:

ρ 22,429 273273 t ,

где t – температура всасываемого воздуха, °С.

5.Рассчитатьизотермическуюмощностьвакуум-насоса,кВт:

Nиз Р1Qд ln Р2 .

1000 Р1

6. Рассчитать мощность, потребляемую электродвигателем:

Nдв NA NБ NС 20/1000,

где NA , NБ , NС – показания ваттметра по фазам.

33

7. Определить изотермический КПД:

где ηдв – КПД электродвигателя, ηдв = 0,95.

Рассчитанные величины необходимо занести в таблицу, приведенную ниже, и использовать для построения характеристик:

Графики выполнить простым карандашом на миллиметровке или на бумаге в клетку. Шкалы по всем осям равномерные, начиная от нуля.

9. Проанализировать результаты экспериментов и сделать выводы.

Вопросы для самоконтроля

1.Устройство, принцип действия, области использования жидкостно-кольцевых компрессорных машин.

2.Выбор рабочих жидкостей, требования к ним.

3.Факторы, определяющие предельное разрежение, создаваемое вакуум-насосом.

4.Факторы, определяющие производительность вакуум-

насоса.

5.Мощность компрессора, изотермический КПД.

34

Лабораторная работа № 3 ИСПЫТАНИЯ ПАРОКОМПРЕССИОННОЙ ХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

Цели:

–ознакомиться с устройством и работой парокомпрессионной холодильной установки (машины);

–выполнить теоретический расчет параметров холодильной установки, используя диаграмму состояния фреона;

–экспериментально определить параметры холодильной установки.

Краткие теоретические сведения

Многие процессы современной промышленности могут быть осуществлены только при использовании низких значений температуры.

Такими процессами являются, например, сжижение паров и газов, разделение сложных газовых смесей, некоторые процессы абсорбции и экстракции, кристаллизации и сушки.

Охлаждение до значений температуры более низких, чем температура окружающей среды, связано с переносом тепла с низшего температурного уровня на высший. Этот процесс может быть осуществлен лишь при соответствующей затрате работы.

В холодильной технике большое практическое значение имеет испарительное охлаждение, а также охлаждение при расширении предварительно сжатых газов: адиабатическое в детандере и изоэнтальпическое при пропускании хладоагента через дросселирующее устройство (шайба, вентиль).

Явление изменения температуры реального газа при его дросселировании и отсутствии теплообмена с окружающей средой получило название эффекта Джоуля – Томсона.

35

Охлаждение газа при его расширении в детандере происходит за счет уменьшения внутренней энергии и с совершением внешней работы.

Для получения низких значений температуры используют различные холодильные циклы, в которых хладоагенты легко переводятся в сжиженное состояние при обычной температуре.

Наиболее совершенным (идеальным) является такой процесс охлаждения, который обеспечивает отвод максимального количества тепла при минимальной затрате работы. Этому условию, как известно из термодинамики, удовлетворяет рабочий процесс, протекающий по обратному циклу Карно.

В парокомпрессионной холодильной машине, работающей по идеальному циклу, хладоагент изотермически испаряется, поглощая количество тепла, равное его скрытой теплоте испарения. Образующиеся пары адиабатно сжимаются в компрессоре до требуемого давления, изотермически сжижаются в конденсаторе, после чего полученный жидкий хладоагент адиабатно расширяется до первоначального давления в расширительной машине (детандере), производя работу.

Идеальная холодильная установка предполагает всасывание и сжатие компрессором влажного пара. В действительной одноступенчатой холодильной установке (рис. 6) расширение жидкого хладоагента осуществляется не в расширительной машине, а при дросселировании. Это обусловлено незначительной сжимаемостью капельной жидкости.

Замена расширительной машины дросселем приводит к уменьшению холодопроизводительности Q0 из-за бесполезного парообразования.

Холодопроизводительность холодильной установки учитывает холод, необходимый для технологических целей, а также потери холода (например, теплоприток через трубопроводы и изоляцию испарителя).

Потери холода могут составлять до 20 % от полезной холодопроизводительности.

36

В этом случае отсутствуют гидроудары, уменьшаются потери холода, повышается коэффициент подачи компрессора, увеличивается холодопроизводительность. Однако при сухом ходе компрессора холодильный коэффициент ниже, чем для влажного цикла, увеличивается работа сжатия.

В цикле с сухим ходом (рис. 7) компрессор всасывает сухой пар и сжимает его по адиабате 2–3 до рабочего давления Р2.

Далее следуют охлаждение перегретых паров до насыщенного состояния по изобаре 3–4, конденсация паров по изотерме 4–5, дросселирование по изоэнтальпе 5–6 и испарение по изотерме 6–1.

Рис. 7. Цикл действительной холодильной машины с сухим ходом компрессора в координатах P – h (давление – энтальпия)

Переохлаждение жидкости исключает парообразование в жидкостном трубопроводе и увеличивает холодопроизводительность.

Переохлаждение возможно в нижней части конденсатора либо в специальном переохладителе.

Температуру переохлаждения хладоагента обычно принимают на 2°–3° выше температуры воды (воздуха).

38

Перегревпараприработессухимходом(см.рис.7, линия1–2) частично осуществляется в конце испарителя, частично – во всасывающем трубопроводе.

Общий перегрев, обеспечивающий работу с сухим ходом, должен быть не менее 10°. Однако перегрев пара уменьшает производительность компрессора, увеличивает температуру в конце сжатия.

Описание установки и ее работы

Лабораторная установка (рис. 8) состоит из фреоновой холодильной машины и термостата.

Холодильная машина включает в себя поршневой герметичный компрессор 1, конденсатор (аппарат воздушного охлаждения) 4, испаритель 5 и дросселирующее устройство 3.

Термостат служит для нагревания воды, подаваемой в испаритель (холодильную камеру), до необходимой температуры.

Охлаждение и конденсация фреона осуществляются воздухом, нагнетаемым осевым вентилятором 2.

Рис. 8. Принципиальная схема лабораторной установки: 1 – компрессор; 2 – вентилятор; 3 – дроссель; 4 – конденсатор;

5 – испаритель; 6 – ротаметр; 7 – вентиль; 8 – термостат; 9 – насос

39

Горячая вода подается из термостата в холодильную камеру центробежным насосом 9. Расход воды контролируется ротаметром 6 и регулируется вентилем 7. Для измерения температуры воды используются термометры.

Установка работает следующим образом.

Поршневой компрессор засасывает из испарителя пары фреона R12 и сжимает их, повышая давление от 0,1 до 0,75 МПа.

Перегретые пары фреона поступают в конденсатор, где охлаждаются воздухом до насыщенного состояния и конденсируются.

Жидкий фреон дросселируется и в виде парожидкостной смеси поступает в испаритель. Проходя через змеевик испарителя, жидкий хладоагент полностью испаряется за счет тепла, отводимого от горячей воды, и вновь поступает в компрессор. При этом пары перегреваются на 10°. Часовой расход фреона составляет 15 кг.

Порядок выполнения работы

1.Перед пуском установки необходимо убедиться в том, что термостат залит водой, а уровень воды в холодильной камере выше уровня испарителей.

2.Включитькомпрессоривентиляторхолодильноймашины.

3.Включить насос и нагреватель термостата.

4.С помощью вентиля 7 (см. рис. 8) установить заданный расход воды, при котором уровень воды над испарителями не изменяется.

5.Следить за показаниями термометров. При достижении установившегося режима записать показания термометров (начальные и конечные значения температуры воды и воздуха).

6.Определить потребляемую мощность компрессора.

7.Изменить расход воды, ее начальную температуру и повторить эксперимент.

40