разное

Двухступенчатая холодильная машина с неполным промежуточным охлаждением и параллельным дросселированием

Промежуточное охлаждение с помощью внешней охлаждаю­щей среды имеет предел, обусловленный величиной Тср. Осуществле­ние промежуточного охлаждения до более низких температур вне зависимости от внешнего источника охлаждающей среды способст­вует повышению энергетической эффективности машины.

Существуют три схемы двухступенчатых машин и соответст­вующий им один термодинамический цикл, где промежуточное охлаждение осуществляется частью циркулирующего рабочего вещества:

• в экономайзере в процессе теплообмена кипящего рабочего вещества прирпр горячих паров после КНС (рис. 12.3а);

• в промежуточном сосуде в процессе тепломассообмена холодных и горячих паров при рпр (рис.12.36);

• путем впрыска холодного влажного пара при рпр во всасывающую линию КВС (рис.12.3в).

Промежуточный сосуд - вспомогательный тепломассообмен - ный аппарат, одновременно выполняющий функции отделителя жидкости, смесителя и теплообменника.

Основной поток рабочего вещества после конденсатора направляется в дроссельный вентиль ДВ2, где дросселируется от давления рк до давления в испарителе р0 и далее кипит, производя холод на температурном уровне Т0.

Для осуществления промежуточного охлаждения часть потока жидкого рабочего вещества после конденсатора (служебный поток) дросселируется в ДВІ от рк до промежуточного давления рпр и далее направляется на охлаждение паров после КНС в соответствии с одним из вариантов промежуточного охлаждения (рис.12.3а-в). Процесс 6-6" кипения служебного потока при рпр осуществляется за счет тепла, отведенного ог горячих паров после КНС, за счет чего и происходит промежуточное охлаждение 2-3.

В диаграмме состояний процессы 5-6 - дросселирование служебного потока и 5-7 - дросселирование основного потока совпа­дают, что создает иллюзию однократного дросселирования. Факт наличия двух самостоятельных процессов дросселирования с одина­ковым начальным давлением рк определяется как классификационный
признак двухступенчатой машины параллельное дросселирование. В этом случае рассматриваемые три схемы двухступенчатой машины подходят под единую классификацию двухступенчатой холодильной машины с неполным промежуточным охлаждением и параллельным дросселированием.

Термодинамическая эффективность анализируемых двухсту­пенчатых машин также как и машины, рассмотренной в п. 12.2, повышается за счет уменьшения работы компрессора высокой ступни. Поскольку неполное промежуточное охлаждение служебной частью потока осуществляется до Тз<Тср, то

ПСОР= кнс q° , , , (12.6)

+ wKBC U '

Однако логическая запись ур.( 12.56) сохраняет свою актуальность.

Разветвление потока рабочего вещества в машине, что отражается в термодинамическом цикле, влияет на различие между величинами расходов рабочего вещества через КНС и КВС. Через КНС проходит то же количество рабочего вещества, что и через

Кнс

Испаритель, следовательно, Ма = —— .

Яо

Рассмотрим методики определения расхода рабочего вещества через КВС для схем, изображенных на рис. 12.3, используя уравнения материального и энергетического балансов. Начнем анализ с более простого варианта (схема со впрыском) и постепенно усложним его при рассмотрении схемы с промсосудом и схемы с экономайзером.

Схема со впрыском (рис.12.3в). В современных машинах вместо экономайзера используют непосредственный впрыск влаж­ного пара (в состоянии, соответствующем точке 6) во всасывающую линию КВС. Жидкость, находящаяся во влажном паре вскипает непосредственно в потоке горячего пара, направляющегося из КНС в КВС, при этом эффект неполного промежуточного охлаждения остается прежним (как и при использовании других схем), однако схема машины со впрыском значительно упрощается и, соответст­венно, уменьшаются ее капитальные затраты.

Материальный баланс смешения в точке 3 можно записать логически как точка 3 = точка 2 + точка 6 или, используя величины массовых расходов потоков, как

Irnr vur служебный

Маквс =Макнс + Ма. (12.7)

Энергетический баланс процесса смешения в точке 3 имеет

ВИД

Qexod ~ Qebixod

Или

Служебный

Ма 'th+Ma ЯОтОК ' К = Ма ' h3> (12*8) тогда на основании ур.(12.7)

МаШС - h2 + (МГ " Машс )• h6 = Маквс ■ h3, (12.9)

В которое входят два неизвестных маквс и кз. Состояние рабочего вещества в точке 3 чаще всего бывает заданным, исходя из желаемой степени осуществления неполного промежуточного охлаждения по требованиям эксплуатационной надежности КВС Т3~Тпр + (10 ... 15), град.

После преобразований получаем

Схема с промсосудом (рис. 12.3.6).

Материальный баланс смешения в точке 3 записывают в соответствии с ур. (12.7). Энергетический баланс имеет вид

Служебный

Ма •h2+Ma n°mOK * К" ' = МаКВС - h3, (12.11)

Где х6 = ——— - степень сухости пара служебного потока, который

К ~К

В промсосуде механически разделяется на сухой насыщенный пар относительной массой хе в состоянии 6" и жидкость массой (1- х6) в состоянии 6 '

На основании ур.(12.7), ползаем

Машс ■ h2 + (м™ - Макнс )• h6.. ■ х6 = Маквс h3. (12.12)

Как и ранее, в ур. (12.12) имеют место две неизвестные величины

Маквс и Аз, одну из которых (чаще h3) задают. После преобразований

{f,

(12.13)

КВС > м КНС =

Схема с экономайзером (рис.12.3а).

Материальный баланс смешения в точке 3 записывается в соответствии с ур.(12.7). Энергетический баланс имеет вид

, (Ал КВС ЛЖ кнс . , .ж КНС

H6Ma - Ма )+h2 - Ма = , 1ШЖ квс АЖ кнс

Точка 3 определяется на основании уравнения смешения

H^M™ = h3*-MaKHC +

Окончательно получаем

Ґ j, h2~h3^

К

Ур.(12.6) как выражение для определения СОР является верным только с точки зрения логической записи. Для проведения

Расчетов (при М* >Ма ) необходимо сделать предположение, что через КНС и через испаритель проходит 1 условный кг рабочего вещества, тогда через КВС и через конденсатор будет проходить а условных кг рабочего вещества, что должно быть отражено в выражении для определения СОР (ур.(12.2))

СОР =

КНД. квд ' w " +a-w м

Где qo-hj ~h7, wKHC=h2-hb

Величина а определяется: для схемы со впрыском

(12.18)

Для схемы с промсосудом

А-%

H3-h6„x6

Для схемы с экономайзером Ґ » * Л

H2 - h3 V

L6 J

Расходы рабочего вещества через компрессоры не равны М аВС > МаНС И ПРИ Vi<V/ ВН0ВЬ получаем У™С > У™С.