2. Парокомпрессионные холодильные машины.

2.1.Принцип действия парокомпрессорной холодильной машины

1-конденсатор; 2-компрессор: 3-испаритель; 4-терморегулирующий вентиль; 5-теплообменник; 6-охлаждаемая среда. Рис. 18. 2. Принципиальная схема компрессорной холодильной машины

Парокомпрессорные холодильные машины в зависимости от применяемого типа компрессора бывают роторные, поршневые и турбокомпрессорные.

Роторные компрессоры применяют в холодильных установках, которые имеют холодопроизводительность до 2,78 кВт, поршневые компрессоры — при холодопроизводительности до 222,22 кВт, турбокомпрессоры — при холодопроизводительности выше 222,22 кВт. Независимо от типа компрессора состав элементов и принцип действия парокомпрессорным холодильных машин одинаков.

Принципиальная схема паро-компрессорной холодильной машины представлена на рисунке 18.2.

Холодильная машина состоит из компрессора 2, сжимающего пары хладона, которые поступают из испарителя 3 и направляются в конденсатор 1. Кроме того, компрессор обеспечивает создание низкого давления в испарителе.

В конденсаторе 1 забортной водой охлаждаются и конденсируются сжатые компрессором 2 пары хладагента до температуры их конденсации.

Из испарителя 3 холодные пары хладона попадают в теплообменник 5, где обеспечивается теплообмен между ними и жидким хладагентом, поступающим из конденсатора 1, который при этом дополнительно переохлаждается.

Далее жидкий хладагент поступает в терморегулирующий вентиль 4, который регулирует подачу хладагента в испаритель 3 в заданном количестве при изменении заданной температуры.

В испарителе 3 отводится тепло от охлаждаемой среды 6 к парообразному хладагенту.

Все элементы парокомпрессорной холодильной машины соединены трубопроводами в замкнутую герметичную систему, обеспечивающую циркуляцию хладагента.

Температура жидкого хладагента перед терморегулирующим вентилем 4 ниже температуры конденсации. После испарителя хладагент в виде влажного пара подсушивается в теплообменнике до сухого насыщенного или перегретого пара. Переохлаждение жидкого хладагента перед дросселированием увеличивает его удельную объёмную холодопроизводительность, а подсушка паров хладагента после испарителя исключает гидравлические удары в компрессоре и обеспечивает увеличение его производительности за счет уменьшения в нём объемных потерь.

На рисунке 18.3. показан терморегулирующий вентиль типа ТРК-2М.

Рабочей средой в терморегулирующем вентиле является хладон 12 в диапазоне температур от –30 до +10 ^oC (начало открывания вентиля от + 2 до +10 ^oC).

1-корпус; 2-фильтр; 3-ниппель; 4-седло; 5-толкатели; 6-крышка; 7-этикетка; 8-мембрана; 9-оплётка; 10-диск; 11-капиллярная трубка; 12-клапан; 13-тарелка; 14-корпус регулирующего механизма; 15-пружина; 16-упор; 17-регулирующий винт; 18-термобаллон; 19-колпачковая гайка; 20-букса.

Рис. 18. 3. Терморегулирующий вентиль

Терморегулирующий вентиль состоит из клапана и термочувствительной системы. Клапан состоит из корпуса 1 со штуцерами подвода и отвода хладагента, крышки 6, мембраны 8, толкателей 5, клапана 12 и регулирующего механизма с пружиной 15 и винтом 17.

Термочувствительная система представляет собой заполненную хладоном герметически замкнутую ёмкость, состоящую из термобаллона 18 и капиллярной трубки 11, припаянной к крышке клапана.

Если при работе холодильной машины температура пара на выходе из испарителя будет равна температуре, на которую настроен терморегулирующий вентиль, то он откроется и обеспечит дросселирование хладагента.

Уменьшение количества хладагента в испарителе вызывает рост температуры хладагента на выходе из испарителя. Вследствие этого увеличится температура и давление в термочувствительной системе терморегулирующего вентиля, которые увеличат прогиб мембраны 8. Мембрана 8, удерживаемая крышкой 6 через толкатели 5 перемещает клапан 12 вниз от седла 4 и увеличивает пропускную способность хладагента через него. В результате в испаритель будет поступать больше хладагента.

Фильтр 2, установленный на ниппеле 3 обеспечивает очистку хладагента от механических примесей.

На этикетке 7 нанесены основные сведения о терморегулирующем вентиле.

Оплётка 9 предохраняет капиллярную трубку 11 от повреждений.

Тарелка 13 при помощи пружины 15 размещённой на упоре 16 в корпусе 14 обеспечивает удержание клапана 12 в закрытом положении при температуре хладагента от –30 до +1 ^oC. При снятии колпачковой гайки 19 можно винтом 17 производить регулировку жёсткости пружины 15, а значит и регулировку установочной температуры, при которой откроется клапан 2.

Букса 20 обеспечивает герметичность соединения регулировочного винта 17 с пружиной 15 при снятой колпачковой гайке 19.

Термобаллон 18 устанавливают за терморегулирующим вентилем, что позволяет при помощи капиллярной трубки 11 воздействовать на мембрану 8 при повышении давления и температуры.

На рис. 18.4. изображена диаграмма Т - S (температура — энтропия), в которой показаны процессы, происходящие в парокомпрессорной холодильной машине.

Рис. 18. 4. Теоретический цикл парокомпрессорной холодильной машины

Рабочий цикл холодильной машины протекает по замкнутому контуру 1^//-2-2^/-3-3^/-4-1^/-1^//. Адиабата 1"-2 изображает процесс сжатия паров хладагента в компрессоре от давления кипения р₀ до давления конденсации р_к. Изобара 2-2^/ характеризует процесс охлаждения перегретого пара хладагента в конденсаторе до температуры конденсации Т_к.

Линия 2^/-3 – характеризует процесс конденсации паров хладагента в конденсаторе вследствие теплообмена с охлаждающей забортной водой. Отрезок 3-3^/ характеризует процесс переохлаждения жидкого хладагента в теплообменнике в результате внутреннего теплообмена с парами хладагента, выходящими из испарителя и имеющими более низкую температуру Т_о по сравнению с температурой, конденсации Т₁.

Изоэнтальпа 3^/-4 изображает процесс дросселирования хладагента в терморегулирующем вентиле от давления конденсации р_к до давления кипения р_о. Линия 4-1 характеризует процесс кипения хладагента в испарителе при постоянной температуре и давлении.

Изобара 1^/-1^// изображает процесс подсушивания и перегрева в теплообменнике влажного пара хладагента, выходящего из испарителя.