Термодинамические характеристики и рабочий режим ПКХА Регулирование ПКХА

Термодинамические характеристики и рабочий режим ПКХА. Регулирование ПКХА. Лекция 7

Термодинамическая характеристика – зависимость тепловой мощности от температуры Рабочий режим ПКХА определяется термодинамическими характеристиками: • конденсатора • испарителя • компрессора • регулирующего вентиля 2

1. Термодинамическая характеристика конденсатора Мощность теплоотдачи в конденсаторе tох kк – коэффициент теплопередачи материала конденсатора Qк tк Fк – площадь поверхности теплообмена конденсатора tк – температура конденсации tох – температура охладителя (воздуха или воды) δ t'ох t''ох 3 tк

2. Термодинамическая характеристика испарителя Холодильная мощность (холодопроизводительность) tос tи kи – коэффициент теплопередачи материала испарителя Qх Fи – площадь поверхности теплообмена испарителя tи – температура испарения tос – температура охлаждаемой среды δ 4 t'ос t''ос tи

3. Холодопроизводительность компрессора — условная величина, под которой понимают холодопроизводительность ПКХА, в составе которого работает компрессор M – массовый расход хладагента qx – удельная холодопроизводительность цикла Vт – теоретическая подача компрессора ρ1 – плотность пара во всасывающем патрубке λ – коэффициент подачи компрессора i 1, i 4– энтальпия на выходе и на входе в испаритель Зависимость Qx от температуры испарения tи при постояной температуре конденсации tк называют характеристикой компрессора по холодопроиз-5 водительности

3. Холодопроизводительность компрессора Характеристика компрессора по холодопроизводительности T 2' 22 3 ТК 2' 2 Qx 3 ТК 2' 2 ll l 1 4 44 1 4 qq х хqх 3 t'к t''к a b b ccc 1 1 1 x= tк x= x= x= 0 ТК ТИ ТИ ТИ S tи • с увеличением tи — Qx растет • с увеличением tк — Qx снижается 6

4. Холодопроизводительность компрессорноконденсаторного агрегата В компрессорно-конденсаторном агрегате с увеличением температуры испарения tи растет и температура конденсации tк tк 1 t Характеристика Qx к 2 t агрегата 3 – к 3 совокупность точек пересечения характеристик tк 3 tк 2 компрессора и tк 1 конденсатора при различных tк tк 1 tк 2 tк 3 tк tи tк = f (tи) 7

5. Термодинамичаская характеристика регулирующего вентиля — зависимость холодопроизводительность ПКХА от температуры испарения tи при заданном положении регулирующего вентиля VРВ – объемный расход через вентиль ρ2 – плотность перед вентилем μ – коэффициент расхода вентиля ω – площадь проходного сечения вентиля pк, pи – давления конденсации и испарения, функционально связанные с температурами tк и tи 8

5. Термодинамичаская характеристика регулирующего вентиля — зависимость холодопроизводительность ПКХА от температуры испарения tи при заданном положении регулирующего вентиля Qx p ω'' ω pк ω' pи 9 tк t и

6. Рабочий режим ПКХА — определяется точкой пересечения характеристик компрессорно-конденсаторного агрегата (1) и испарителя (2) – точка А Степень открытия регулирующего вентиля ω должна быть такой, чтобы его характеристика (3) также проходила Qx 2 через точку А 1 3 В противном случае машина будет работать в неустойчивом режиме A tос 10 tк tи

6. Рабочий режим ПКХА 1) При ω' < ω характеристика РВ – кривая 3'. Рабочий режим сместится в точку B. Произойдет снижение уровня хладагента в испарителе, что приведет к ухудшению теплообмена, характеристика сместится – кривая 2' Режим устойчив, но Qx холодопроизводительность машины 3 снижается 2' 3' 2 1 A B tос 11 tк tи

6. Рабочий режим ПКХА 2) При ω'' > ω характеристика РВ – кривая 3''. Рабочий режим сместится в точку С. Испаритель переполняется жидким хладагентом , (кривая 2'') и компрессор начинает работать влажным ходом При этом резко сни- Qx 2'' 2 жается характеристи 1 3'' ка компрессора (1'), 3 падает давление на 2' A 1' выходе из компрес. C сора и снижается 3' B температура конден. C' сации Режим неустойчив tос 12 tк tи

7. Регулирование ПКХА — необходимо для приведения в соответствие холодопроизводительности ПКХА и потребления холода охлаждаемой средой Изменение положения регулирующего вентиля служит для установки рабочего режима и для регулировки не применяется Способы регулирования ПКХА делятся на две группы: • плавное регулирование • ступенчатое регулирование 13

7. Регулирование ПКХА I. Плавное регулирование 1) Байпасирование – перепуск пара из линии нагнетания компрессора в линию всасывания с помощью вентиля Способ невыгоден из-за потерь потенциальной энергии сжатого пара 2) Дросселирование пара на всасе компрессора – снижает подачу компрессора, но приводит к снижению холодильного коеффициента 3) Регулирование частоты вращения вала компрессора – эффективно, но требует усложнения привода 14

7. Регулирование ПКХА I. Плавное регулирование 4) Встроенные регуляторы компрессоров: • изменение объема вредного пространства • изменение числа работающих цилиндров принудительным открытием всасывающих клапанов • изменение рабочей длины ротора винтовых компрессоров • регулирование входным направляющим аппаратом центробежных компрессоров 15

7. Регулирование ПКХА II. Ступенчатое регулирование — осуществляется путем пуска-остановки компрессора (периодическая работа машины) Контроль температуры охлаждаемой среды производится с помощью теплового реле или датчика температуры tос Температура охлаждаемой среды поддержива-ется в диапазоне от t 1 до t 2 t 1 t 2 16 τ

7. Регулирование ПКХА II. Ступенчатое регулирование При включении машина работает, пока температура в испарителе не опустится до t 2 (т. 1), после чего отключается Вследствие теплопритока от охлаждаемой среды температура в испарителе повышается При t = t 2 (т. 2) компрессор включается tос ПКХА работает с максимальным tн 0 холодильным коэффициентом 2 4 t 1 Недостаток – повышенный износ t 2 1 3 компрессора и 17 привода из-за частых τ пусков-остановов