Цикл холодильной установки

Холодильная установка работает на основе второго закона термодинамики по принципу обратного цикла Карно.

Устройство холодильной установки

В состав холодильной машины входят 4 основных элемента:

1. Компрессор поддерживает давление в цикле;
2. Конденсатор служит для отдачи тепла от хладагента внешней среде;
3. Испаритель расположен внутри охлаждаемого объема, предназначен для отбора теплоты от среды к рабочему телу;
4. Терморегулирующий вентиль (ТРВ), выполняющий функцию дросселя и регулирующий перегрев хладагента.

Все узлы агрегатов холодильных установок для склада объединены трубопроводами и замкнуты в единый герметичный контур. Процессы, протекающие в цикле холодильной установки, контролируют приборы автоматики.

Рабочим веществом служат вещества, способные кипеть при низкой температуре: аммиак, пропан, углекислый газ, хладоны (углеводородные смеси).

Принципы работы

Второе начало термодинамики утверждает, что передать тепло от более холодного тела к более теплому невозможно без приложения внешней работы, например, электроэнергии. Чтобы обойти это правило, используют посредника — хладагент, температура кипения которого ниже, чем температура охлаждаемого тела.

Сложно сказать, какой цикл является идеальным для холодильной установки. Но парокомпрессионный является наиболее распространённым в настоящее время.

• Вещество в испарителе нагревается, кипит, принимая тепло от охлаждаемой среды. Затем пар отправляется в компрессор, где сжимается до давления конденсации и соответствующей температуры.
• В конденсаторе отобранная теплота забирается внешней средой. Хладагент переходит из парообразного состояния в жидкое. Конечные показатели на выходе из теплообменника контролирует ТРВ, регулируя количество поступающего в испаритель хладагента посредством регулирования перегрева. Он же работает как дроссельный клапан: понижает давление и температуру рабочего тела до параметров входа в испаритель.
• Цикл замыкается.

Циклы работы холодильной установки

Теоретический цикл работы холодильной установки демонстрирует процессы в идеальных условиях. В реальности нужно компенсировать потери давления в теплообменных аппаратах, трубопроводах, клапанах. Нагрузка на компрессор увеличивается, КПД снижается.

Чтобы сократить затраты энергии на сжатие, используют ступенчатую систему. Так возникают двухступенчатые, многоступенчатые агрегаты.

Процессы, протекающие в цикле холодильной установки

Схему и цикл холодильной установки отражают на диаграммах. Процесс, проходящий в каждом из аппаратов, изображается отрезком между точками с параметрами вещества, определенными расчетом.

В теплообменниках процесс протекает изобарно, то есть без изменения давления. Компрессор сжимает газ адиабатно, без обмена энергией с окружающей средой.

Процесс дросселирования необратим. Понижение давления достигается за счет прохождения через узкое отверстие, резкого расширения сечения. Повернуть эту операцию обратно невозможно.

Как зависит цикл работы холодильной установки от ее конфигурации?

По типу рабочего вещества, конструкции, принципа действия холодильные машины разделяют на парокомпрессионные, абсорбционные, пароэжекторные, воздушные, термоэлектрические.

Что учитывать при расчете?

Эффективность термодинамического цикла холодильной установки определяется холодильным коэффициентом. Он рассчитывается как отношение холодопроизводительности к количеству затраченной энергии. Показатели зависят от теплофизических свойств хладагента, охлаждаемого объекта, температуры кипения, окружающей среды и т. д.

 

Узнать стоимость Заказать звонок