Визначення ефективностi роботи

ХОЛОДИЛЬНОЇ УСТАНОВКИ

 

МЕТА І ЗАДАЧА РОБОТИ

Мета роботи – практичне ознайомлення з принциповою схемою, роботою і циклом парокомпресійної холодильної установки.

Задача роботи – на основі проведених дослідів розрахувати параметри, що характеризують ефективність роботи парокомпресійної холодильної установки.

 

ТЕОРЕТИЧНІ ВИКЛАДКИ ДО РОБОТИ

Зворотній тепловий цикл

Охолодження тіл до температури нижче температури навколишнього середовища проводиться в холодильних установках, які працюють по зворотному тепловому циклу. Для його здійснення необхідно затратити зовнішню роботу.

Принципова схема такого циклу наведена на рис. 5.1.

Процес розширення робочого тіла характеризується лінією 1-а-2, при цьому від об¢єкту, що охолоджується, (холодного джерела) відбирається теплота Q ₂, яка чисельно дорівнює площі 1-а-2-S ₂ -S ₁ -1. Процес стискування робочого тіла характеризується лінією 2-в-1, при цьому в навколишнє середовище (гаряче джерело) передається теплота Q ₁, яка чисельно дорівнює площі 2-в-1-S ₁ -S ₂ -2. Площа, обмежена лініями 1-а-2-в-1, являє собою корисну роботу циклу Q _Ц= L _Ц. Теплоті Q ₁, яка віддається гарячому джерелу, відповідає площа 1-в-2-S ₂ -S ₁ -1. Вона складається із двох площин:

 

Рис. 5.1. Зворотній тепловий цикл

 

 

теплоти Q ₂ - пл. 1-а-2-S ₂ -S ₁ -1 і затраченої роботи циклу L_Ц - пл. 1-а-2-в-1.

 

Q ₁ = Q ₂ + L _Ц (5.1)

 

Для одного кілограму робочого тіла (холодоагенту) рівняння (5.1) записується:

 

q ₁ = q _{2 +} l _ц (5.2)

 

Ефективність циклу холодильної установки характеризується холодильним коефіцієнтом, який показує, скільки потрібно затратити роботи на одиницю відібраної теплоти, для ідеального циклу

(5.3)

де Т ₁ - температура гарячого джерела, К;

Т ₂ - температура холодного джерела.

Значення q ₁ i q ₂ в реальному циклі виражається через середні температури підведення і відведення теплоти

 

q ₂ = Т _підв.^ср.. D S, q ₂ = Т _відв.^ср.. D S (5.4)

де Т _підв.^ср. - середня температура відведення теплоти до холодоагенту від холодного джерела, К;

Т _відв.^ср. - середня температура відведення теплоти від холодоагенту до гарячого джерела, К.

D S - зміна ентропії у процесах 1-а-2 і 2-в-1.

Підставивши рівняння (5.4) у рівняння (5.3), отримаємо для реального циклу:

(5.5)

 

Холодопродуктивність

Холодопродуктивність - це кількість теплоти Q ₂, яка відбирається від об¢єкту охолодження в одиницю часу, кДж/с, кДж/год. Вона визначається в результаті проведення калоричного розрахунку. При цьому враховується: приплив теплоти через зовнішні огородження (стінки) приміщення або стінки холодильника Q ₂^ст; кількість теплоти, відведена від продуктів при їхньому охолодженні або замороженні, Q ₂^пр; приплив теплоти із зовнішнім повітрям при вентиляції камер Q ₂^в, інші експлуатаційні теплоприпливи Q ₂^е.

Теплове навантаження на холодильне обладнання визначається сумою усіх тепло припливів

 

 

S Q ₂ = Q ₂^ст + Q ₂^пр + Q ₂^вн + Q ₂^е. (5.6)

 

Основою для визначення потрібної холодопродуктивності холодильної установки є підсумкові дані калоричного розрахунку, визначені за рівнянням (5.6).

При робочих умовах холодопродуктивність невеликих холодильних машин визначається за формулою:

(5.7)

де g = 1,05: 1,07 коефіцієнт, враховуючий теплоприпливи через стінки трубопроводів і апаратів низького тиску;

в - коефіцієнт робочого часу.

Середня температура кипіння холодоагенту за цикл t _о.ц. визначається, [2]:

(5.8)

де k _б, F _б - відповідно коефіцієнт теплопередачі випарних батарей і площа їхньої поверхні;

t _к - температура в камері.

В каталогах і довідниках холодопродуктивність компресорів дається в порівняльних умовах роботи (однакові температури кипіння t _о і конденсації t _кон., тому холодопродуктивність в робочих умовах Q _2роб. відрізняється від стандартної холодопродуктивності.