Лабораторная работа № 1 «Исследование температурных ре­жи­мов и теплопереноса в теплообменных аппаратах холодильной машины»

Включить стенд, зафиксировав время включения, и через каждые 3…5 минут записывать показания датчиков температур в таблицу. Эксперимент продолжать до момента создания в камере испарителя температур, соответствующих заданным. Замеры температур продолжать при работающем и отключенном мотор - компрессоре. Время включения (работы) и отключения компрессора заносить в таблицу. Вычислить интенсивность изменения температур в теплообменных аппаратах:

(18)

По опытным данным построить графики изменения температуры в отдельных точках

(19)

и интенсивности изменения температур в отдельных точках

(20)

По формуле (1) вычислить количество тепла, подведённого в испарителе к холодильному агенту за время эксперимента по средней температуре (Т₀)_ср (рабочее тело R12).

По формуле (2) вычислить количество тепла, отведённого от холодильного агента в конденсаторе, по средней температуре (Т_к)_ср за время эксперимента по трём датчикам температур на конденсаторе.

По формуле (3) вычислить работу, затраченную в холодильной машине на передачу тепла с одного уровня на другой.

По формуле (4) или (5) вычислить холодильный коэффициент .

По формуле (6) или (7) вычислить коэффициент преобразования .

Построить диаграмму «энтропия-температура» (S-T) для холодильного цикла.

Лабораторная работа № 2 «Исследование давлений в теплообменных аппаратах холодильной машины»

Включить стенд, зафиксировав время включения, и через каждые 1-5 минут записывать показания манометров (периодически переключая точки замера) в табл. 1. Зафиксировать время отключения мотор-компрессора терморегулятором и продолжить записывать давления через каждые 3-5 минут до момента включения мотор-компрессора. Эксперимент продолжать до тех пор, пока значение температуры в низкотемпературном отделении стенда не достигнет заданной. По результатам эксперимента построить графики изменения давлений в испарителе, конденсаторе и других точках системы во времени (работы и остановки мотор-компрессора). Вычислить и построить графики интенсивности изменения давлений (рис. 5) в отдельных точках холодильного агрегата по формуле:

(21)

Таблица 1

Результаты наблюдений

Время включения и отключения компрессора	Время, мин	Давление на манометре (МПа)
		1	2

Рис. 5. Изменение давлений (Р):

1 – давление нагнетания;

2 – давление всасывания.

Построить диаграмму холодильного цикла «энтальпия-давление» по полученным значениям давлений.

Лабораторная работа № 3 «Анализ изменения удельного расхода электроэнергии и коэффициента рабочего времени холодильной машины»

На первом этапе лабораторной работы изучается изменение удельного расхода электроэнергии при различных условиях работы холодильной машины в следующем порядке.

Включить стенд. Убедившись в установившемся режиме работы холодильной установки, произвести 5…6 измерений величин, указанных в журнале наблюдений (таблица 2).

Осуществить новый режим, соответствующий работе холодильной установки при повышенном давлении конденсации. Температура кипения t₀ холодильного агента в новом режиме должна остаться неизменной, как и в предыдущем режиме. Снятие показаний производить во время всего испытания при всех режимах работы установки и заносить в журнал наблюдений (табл. 2).

Таблица 2

Журнал наблюдений

	Начало режима		Конец режима				Давление	Температура
№ режи­мов	Время	Показания счетчика W1	Время	Показания счетчика W2	Продол- житель- ность	Расход W= W2–W1	всас.пара Рвс кипения Р0 нагнет.пара Рнагн конденсации Рк	всас.пара tвс кипения t0 нагнет. пара tнагн конденсации tк воздуха в камере tкам
	ч,минин	квт,ч	ч,мин	квт,ч	ч,мин	квт,ч	МПа	°C
I
II

Определить холодопроизводительность компрессора

, кВт (22)

где – коэффициент подачи компрессора, – объём, описываемый поршнями компрессора, м³/сек, – удельный объём пара при входе в компрессор, м³/кг, – удельная массовая холодопроизводительность рабочего тела:

, кДж/кг (23)

где – энтальпия пара R12, поступающего в компрессор, – энтальпия жидкости перед регулирующим вентилем.

Величины , и , зависят от температуры кипения.

Найти холодопроизводительность испарителя

, кВт (24)

где – коэффициент теплоотдачи, Вт/(м²К), – поверхность испарителя, м², – температура кипения, К (°С), - температура камеры, К (°С)

Рассчитать количество выработанного холода

, кДж (25)

где – время одного режима, ч.

Вычислить потреблённую мощность

, кВтч.

Определить удельный расход электроэнергии на выработку 1 кДж холода

, кВтч/кДж (26)

Результаты расчетов для всех замеренных режимов свести в таблицу 3 и построить графики изменения холодопроизводительности, эффективной мощности и удельного расхода электроэнергии в зависимости от температуры кипения и конденсации.

Таблица 3

Результаты обработки опытных данных

№ ре- жи-ма	Длитель ность режима	Уд. массовая холодо-произво-дитель-ность q0	Кол-во выработанного холода Q0	Потребляемая мощность Ne	Уд. расход эл. энергии на 1 кДж холода	Поверхность испарителя F0	Холодопроизводительность испарителя Qu	Поверхность конденсатора Fк	Холодопроизводительность конденсатора Qк
	ч	кДж/кг	кВт	кВт	кВтч/кДж	м2	кВт	м2	кВт
I
II

На втором этапе лабораторной работы изучается изменение расхода электроэнергии и коэффициента рабочего времени холодильной машины при различных условиях работы холодильной машины в следующем порядке.

Установить переключатель термореле в заданное положение. Для данного положения реле произвести испытание 2-3 полных циклов.

Произвести измерение температур воздуха внутри камеры испарителя и около нее, времени работы, времени стоянки компрессора и времени рабочего цикла, произвести измерение потребляемой мощности компрессором и расхода электроэнергии за время работы одного цикла; эти величины определяются для нескольких циклов при заданной величине теплопритока и для различных коэффициентов рабочего времени компрессора.

Установить термореле в другое положение, повторить наблюдения и произвести записи данных измерения в журнал наблюдений.

По окончании испытания определить для каждого режима среднюю условную холодопроизводительность; средний коэффициент рабочего времени; часовой расход электроэнергии, потребляемой компрессором; удельную эффективную холодопроизводительность.

Средний коэффициент рабочего времени

, (27)

где – суммарное время работы холодильной машины в течение испытания одного режима, ч; – суммарное время циклов одного режима, ч.

Холодопроизводительность компрессора при заданной величине теплопроходимости .

, Вт (28)

где – площадь поверхности холодильного шкафа, м², – коэффициент теплопередачи через стенку шкафа, Вт/м²К.

Средняя условная холодопроизводительность

, кВт (29)

Средний часовой расход электроэнергии, потребляемой компрессором:

по измеренной мощности

, Втч (30)

где – средняя мощность, потребляемая компрессором в течение заданного режима, Вт;

по измеренному расходу электроэнергии:

, Втч (31)

где – средний расход электроэнергии за режим в Втч, при этом W₂ и W₁ соответственно показания счётчика в момент выключения и включения компрессора, Втч; – среднее время цикла, ч.

Средний действительный холодильный коэффициент

(32)

Удельная эффективная холодопроизводительность

, кВт/(кВтч) (33)

Результаты расчета свести в таблицу, провести анализ режимов работы холодильной установки и сделать выводы и предложения по мерам повышения экономичности работы холодильной установки.