Схема і опис лабораторної установки

Досліджується робота побутового парокомпресорного шафового холодильника, в якому використовується холодильний агент – хладон-12. Схему холодильника зображено на рис.3.4.

У верхній частині ізольованої шафи 3 розміщено випарник 2, в якому відбувається кипіння холодоагента. Суха насичена пара відсмоктується герметичним поршневим компресором 1 з електроприводом, стискається і надходить до верхньої частини трубчастого конденсатора 5, де відбувається охолодження та конденсація пари. Рідкий холодоагент проходить поглинач 6 (для поглинання гранулами алюмосилікату розчиненої у фреоні води) і потрапляє до капілярної трубки 4, під час проходження крізь яку відбувається дроселювання, знижується тиск рідини та її температура. Парорідинна суміш спрямовується у випарник.

Температура холодоагенту вимірюється за допомогою мідь-константанових термопар, робочі спаї яких закріплено на трубках. Нумерація точок вимірювання температури відповідає нумерації характерних точок циклу ПКХУ. За допомогою термопари t₄ вимірюється температура рідкого хладону на виході з конденсатора, термопари t₅ – температура парорідинної суміші на виході з капілярної трубки і термопари t₂ – температура перегрітої пари хладону на виході з компресора. Всі термоелектроди термопар з’єднуються почергово з цифровим вольтметром 7 за допомогою багатопозиційного перемикача 8. Така схема дає можливість вимірювати електрорушійну силу (ЕРС) термопар у мілівольтах.

 

Рис.3.4

Порядок виконання роботи

1. Ознайомитися з основними елементами парокомпресорної холодильної установки.

2. Увімкнути цифровий вольтметр.

3. Дочекатися моменту увімкнення компресора (початку здійснення циклу) та розпочати вимірювання ЕРС термопар, почерговим з’єднанням їх з вольтметром за допомогою перемикача (проміжок між циклами вимірювань - близько однієї хвилини).

4. Останнє вимірювання провести після вимкнення компресора за 3 – 5 секунд.

5. За допомогою термометра, розміщеного в приміщенні лабораторії, визначити температуру навколишнього середовища (повітря).

Опрацювання дослідних даних

1. Обчислити середні значення ЕРС кожної термопари в трьох останніх циклах вимірювання (у разі потреби порадитися з викладачем).

2. За допомогою градуювальної таблиці 3.1 знайти поправку, що враховує температуру допоміжного спаю термопари (ЕРС термопари за температури навколишнього середовища), додати її до середніх значень ЕРС з урахуванням знаку (алгебраїчна сума), занести до табл.3.1 для відповідних точок циклу.

 

Таблиця 3.1

t, °С
ЕРС, мВ
–10,0 0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0 80,0 90,0 100,0	0,368 0,0 0,368 0,737 1,117 1,503 1,900 2,305 2,712 3,130 3,556 3,967	0,405 0,037 0,405 0,775 1,156 1,543 1,941 2,346 2,754 3,173 3,590 4,031	0,442 0,074 0,442 0,813 1,194 1,562 1,981 2,386 2,796 3,215 3,642 4,075	0,476 0,110 0,476 0,851 1,233 1,622 2,021 2,427 2,637 3,258 3,685 4,110	0,516 0,147 0,516 0,889 1,271 1,682 2,062 2,468 2,879 3,300 3,728 4,163	0,558 0,184 0,558 0,927 1,310 1,701 2,102 2,509 2,921 3,343 3,772 4,207	0,590 0,221 0,590 0,965 1,349 1,741 2,143 2,549 2,963 3,385 3,815 4,252	0,627 0,257 0,627 1,003 1,387 1,781 2,183 2,590 3,005 3,428 3,858 4,296	0,664 0,294 0,664 1,041 1,426 1,821 2,224 2,631 3,046 3,471 3,901 4,340	0,701 0,331 0,701 1,079 1,164 1,860 2,264 2,671 3,088 3,513 3,944 4,364

 

3. Визначити температуру холодоагенту у характерних точках циклу за значеннями ЕРС термопар, використовуючи градуювальну таблицю. У зв’язку з тим що процеси 5–1 та 3–4 ізобарно-ізотермічні, t₅=t₁, а t₃=t₄.

4. Побудувати цикл ПКХУ на діаграмі lg p–h. Схему побудови циклу показано на рис.3.5. Приймається, що на виході з конденсатора рідкий холодоагент перебуває в стані насичення, а з випарника виходить суха насичена пара. Точка 4 знаходиться на перетині лівої гілки граничної кривої (х=0) та ізотерми t₄ , точка 1 – на перетині правої гілки граничної кривої (х=1) та ізотерми t₁. Через точки 4 і 1 провести олівцем тонкі горизонтальні лінії, які є відповідними ізобарами холодоагенту в конденсаторі та випарнику (р₁, р₂). Точка 5 знаходиться на перетині вертикальної лінії (h=const), проведеної з точки 4, і ізобари р₂, точка 2 на перетині ізобари р₁ та ізотерми t₂, точка 3 – на перетині ізобари р₁ і лінії х= 1.

5. За допомогою діаграми визначити параметри холодоагенту у всіх точках і занести їх до табл. 3.2.

6. Обчислити питому холодопродуктивність холодильної установки.

7. Визначити кількість теплоти, що передається до навколишнього середовища.

 

 

 

 

 

Рис. 3.5

8. Обчислити питому роботу, що витрачається на здійснення цикла.

9. За формулою (3.2) підрахувати значення холодильного коефіцієнта.

10. У протоколі лабораторної роботи накреслити (без масштабу) цикл ПКХУ в діаграмі lg p–h.

Таблиця 3.2

Характерна точка цикла	ЕРС, мВ	t, °С	Р, МПа	h, кДж/кг	s, кДж/(кг× К)	х	υ, м^3/кг

 

Контрольні запитання.

1. Яка будова та принцип дії парокомпресорної холодильної установки?

2. Схема лабораторної установки, рух і зміна стану холодоагенту.

3. Цикл ПКХУ в координатах T–s.

4. Як зображується цикл ПКХУ в координатах lg p–h?

5. Яка послідовність проведення досліду, отримання дослідних даних?

6. Яка послідовність побудови циклу в координатах lg p–h.

7. Визначення та фізичний сенс питомої холодовидатності, її зв’язок з потужністю холодильної установки.

8. Як обчислити теплоту, що відводиться до навколишньго середовища, тепловий баланс ПКХУ.

9. Робота циклу, її обчислення та фактори, що впливають на величину роботи.

10. Обчислення та фізичний сенс холодильного коефіцієнта, його зв’язок з енергетичною ефективністю циклу ПКХУ.

Лабораторна робота 4