Файл: Нестеров, Ю. Ф. Судовые холодильные установки учебник для институтов водного транспорта.pdf

на рис. 9). В испарителе И жидкий хладагент кипит при постоян­ ном давлении ро, которому соответствует температура насыщения t0 (процесс 4-1). Необходимое для кипения тепло qo (или Q0 —

Жидкого промежуточного теплоносителя, т. е. от рассола, прокачи­ ваемого через специальный испаритель). При этом помещение ОП охлаждается. Образовавшийся в змеевике испарителя сухой на­ сыщенный или слегка перегретый, яо холодный пар (состояния 1) непрерывно отсасывается компрессором КМ. Температура кипения t0 зависит от давления ро, которое будет поддерживаться в испа­ рителе над кипящей жидкостью. В компрессоре пар адиабатно сжи­ мается (процесс 1-2) до давления нагнетания, теоретически рав­ ного давлению конденсации р. При сжатии температура пара силь­ но возрастает и он перегревается. Затем сжатый перегретый (горя­ чий) пар (состояния 2) отводится в конденсатор КД. Через кор­ пус конденсатора циркуляционным насосом прокачивается охла-

13

ждающая забортная вода. Вследствие этого в конденсаторе при по­ стоянном давлении р пар вначале охлаждается (снятие перегрева

тальпии i— const (процесс 3-4), так как t3 —i4. В результате дрос­ селирования теплая жидкость (состояния 3) превращается в холод­ ную парожидкостную смесь (состояния 4), которая снова возвра­ щается в испаритель. Далее цикл повторяется в гой же последова­ тельности.

Теоретический цикл действительной паровой компрессорной ма­ шины (см. рис. 9) отличается от исходного идеального цикла Кар­ но (см. рис. 2) следующим:

действительному циклу присущи потери от внешней и внутрен­ ней необратимости;

вдействительных холодильных машинах расширительный ци­ линдр заменен регулирующим клапаном;

вконденсаторе (перед регулирующим клапаном) введено пере­ охлаждение жидкого хладагента;

вхолодильном компрессоре применен не влажный, а сухой про­ цесс адиабатного сжатия.

Рассмотрим эти отклонения от идеального обратного цикла Карно.

Влияние регулирующего клапана и внутренняя необратимость в цикле. Основная причина замены расширительного цилиндра ре­ гулирующим клапаном заключается в том, что клапан значительно упрощает и удешевляет машину, позволяет ее легко регулировать и автоматизировать.

Удельный объем жидкого хладагента, поступающего в цилиндр (в состоянии 3' на рис. 6), незначителен. Поэтому цилиндр ока­ зывается слишком малым, Вследствие небольших размеров ци­ линдра и необходимости устройства специального золотникового

14

или клапанного механизма для отсечки впуска жидкости в па­ ровых машинах расширительный цилиндр трудно сконструи­ ровать.

Даже теоретическая работа (без потерь), возвращаемая расши­ рительным цилиндром, мала по сравнению с работой, потребляе­ мой компрессором. Из-за индикаторных и механических потерь действительная работа расширительного цилиндра будет еще мень­ ше, чем теоретическая. Она оказывается настолько малой, что практически вся расходуется на трение в механизме. Вследствие всех этих причин в паровых машинах от расширительного цилин­ дра отказались и заменили его регулирующим клапаном.

Чтобы установить влияние регулирующего клапана, обратимся к диаграмме sT (см. рис. 6) и сопоставим в ней идеальный цикл Карно 1'-2'-3'-4', полностью лежащий в области влажного насы­ щенного пара, и цикл паровой компрессорной холодильной машины с регулирующим клапаном 1'-2'-3'-4".

При замене цилиндра регулирующим клапаном точка 3' опре­ деляет состояние жидкого хладагента перед этим клапаном. Что­

4", характеризующую конечное состояние парожидкостной смеси за регулирующим клапаном. Процесс дросселирования необратим (и поэтому, несмотря на адиабатность, сопровождается возраста­ нием энтропии s). Вследствие необратимости процесса промежу­ точные точки линии 3'-4" носят условный характер и только ее крайние точки соответствуют практически равновесному состоянию агента в начале и конце процесса дросселирования. Поэтому и пло­ щади, ограничиваемые линией дросселирования 3'-4", физическо­

ветствии с законом сохранения энергии усваивается им в регули­ рующем клапане в виде тепла трения и вызывает частичное до­ полнительное (по сравнению с адиабатным расширением) парооб­ разование. Поэтому в испаритель поступает парожидкостная смесь

сбольшей степенью сухости, чем в цикле-Карно, Так как точка 4" лежит правее точки 4', удельная холодопроизводительность цикла

срегулирующим клапаном уменьшается по сравнению с циклом

Карно на величину Aqo, измеряемую в диаграмме sT площадью прямоугольника 4'-4"-e-g под линией 4'-4". Таким образом, ко­ личество жидкости, выкипающее в испарителе, уменьшается. По­ этому в цикле машины с клапаном холодопроизводительность 1 кг агента равна

<7о = <7о — Д<7о = пл. 4"-l'-d-e,

где q'o — удельная массовая холодопроизводительность в обрат­ ном цикле Карно (q'o= nji. 4'-l'-d-g).

15

Уменьшение q0—первый отрицательный результат замены ци­ линдра клапаном.

образом, отказ от расширительного цилиндра приводит к тому, что по сравнению с циклом Карно затрата работы на цикл с клапаном возрастает на величину АЛ/ = пл. 3'-4'-f в диаграмме sT (именно

Al = A h = AV + ДА1 = пл.

где А1'— .внешняя работа, потребляемая обратным циклом Карно

(А /'=пл. 1'-2'-3'-4' на рис. 6).

Увеличение затрачиваемой работы является вторым отрица­ тельным результатом внутренней необратимости процесса дрос­ селирования.

Перерасходованная работа АЛ/ численно равна недополучен­ ной холодопроизводигельности Aq0. Действительно, в обоих циклах количество тепла q= пл. 2'-3'-g-d, отдаваемое хладагентом за­ бортной воде в конденсаторе, остается неизменным. Из теплового баланса для цикла Карно

Следовательно, замена расширительного цилиндра регулирую­ щим клапаном приводит к уменьшению холодильного действия на величину Aqo и к увеличению затрачиваемой работы на величину АЛ/ (причем АЛ/=А^о).

Обе эти причины уменьшают теоретический холодильный ко­ эффициент для цикла с клапаном е; по сравнению с его значением для цикла Карно ею Для машины Карно

9о

I)

а для машины, имеющей регулирующий клапан,

qv_ = ?0 —

А1 АГ + д А1

Переохлаждение. Снижение температуры конденсата ниже тем­ пературы насыщения t, соответствующей постоянному давлению в

агент, так же как и температура конденсации t, зависит от средней температуры циркулирующей воды /в и ее количества. Чем мень­ ше расход охлаждающей воды, тем выше ее подогрев tB2—tBu а сле­ довательно, 'выше и соответствующая температура конденсации t

Г -2'-3-4.

Точку 3, характеризующую состояние хладагента после переох­ лаждения, можно найти по двум параметрам — температуре пере­ охлаждения /п и давлению конденсации р. В области жидкости вда­ ли от критической точки все изобары практически совпадают с ни­ жней пограничной кривой (х = 0). Поэтому эта кривая одновре­ менно является изобарой р в области жидкости, изобарой ра и лю­ бой другой изобарой. Следовательно, состояние агента после пере­ охлаждения определится пересечением изотермы ta с нижней по­ граничной кривой в точке 3. Линия З'-З изображает переохлажде­ ние жидкости при постоянном давлении р. Теперь линию дроссе­

Введение переохлаждения после конденсации уменьщ ^т^дал[ц^1с пию жидкого хладагента перед регулирующим клап!анй’Мбд0овеян-сс чины 13= 14, вследствие чего уменьшается бесполезное п4р®обр"а>':Я?

{ ЧИТАЛьИОГ& 3