Файл: Практическая работа 1 Изучение конструкции и исследование основных параметров качества холодильной техники компрессионного типа.doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 08.11.2023
Просмотров: 265
Скачиваний: 11
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Практическая работа №1
«Изучение конструкции и исследование основных параметров качества холодильной техники компрессионного типа»
-
Цель и задачи работы
1.1. Изучить конструкцию и принцип работы холодильника «SAMSUNG SR-37RMB».
1.2. Изучить устройство основных узлов компрессионного холодильного агрегата.
1.1. Ознакомиться с основными рабочими процессами и принципиальной схемой холодильного агрегата бытовой компрессионной холодильной машины.
1.2. Изучить методы определения основных термодинамических параметров состояния холодильного агента и показателей термодинамической эффективности цикла холодильного агрегата.
1.3. Произвести расчет всех термодинамических параметров состояния рабочего вещества в узловых точках цикла и основных показателей цикла в соответствии с вариантом задания.
-
Конструкция и принцип работы двухкамерного компрессионного холодильника «SAMSUNGSR-37RMB»
В 30-х годах фирмой «Триколд рефрижерейшн» разработан способ охлаждения низкотемпературной и холодильной камер (НТК и ХК) с двумя последовательно соединенными испарителями. Подобная система охлаждения получила всеобщее признание и распространение лишь в 70-х годах.
На рис. 1 представлена принципиальная схема двухкамерного холодильника «SAMSUNG SR-37RMB», герметичный холодильный агрегат которого содержит два последовательно соединенных испарителя 19 и 24. Первый испаритель 19 охлаждает низкотемпературное отделение 20, где поддерживается температура не выше минус 18 С. Объем НТК – 45 дм3. Второй испаритель 24, последовательно соединенный с первым, охлаждает холодильную камеру 28, где поддерживается температура от 0 С до +5 С. Объем ХК – 215 дм3. Низкотемпературное отделение 20 и холодильная камера 28 имеют отдельные дверки 22 и 26 с резиновыми уплотнителями 21, внутри которых расположена магнитная вставка. Наружная обечайка 17 шкафа выполнена из стального листа толщиной 1 мм. Внутренняя обечайка 12 ХК 28 изготовлена из ударопрочного полистирола методом вакуумного формования.
Герметичный агрегат с двухиспарительной системой охлаждения состоит из следующих основных узлов и элементов: герметичного хладонового компрессора 31, нагнетательного патрубка 6, кондесатора 11, цеолитового патрона 29, капиллярной трубки 30, регенеративных теплообменников 9 и 15, испарителей 19 и 24, отсасывающей трубки 8.
В агрегате используется компрессор, выпускаемый фирмой Danfoss, типа NF 8, номинальная холодопроизводительность которого составляет 185 Вт. Собственно компрессор 31 устанавливается внутри герметичного кожуха 2 на внутренней пружинной подвеске 5. Нагнетательный змеевик 7, выполненный в виде лиры, и пружинная подвеска 5 позволяет значительно снизить уровень вибраций, передаваемых от компрессора на кожух 2. Электродвигатель однофазный асинхронный с частотой вращения 50 с-1 расположен внутри герметичной полости кожуха 4.
Статор крепится 4-мя болтами к корпусу компрессора, а ротор непосредственно напрессован на коленчатый вал. Вращательное движение ротора преобразуется в возвратно-поступательное движение поршня 32 через кривошипно-кулисный механизм 3. При ходе поршня 32 к верхней мертвой точке (ВМТ) происходит уменьшение объема цилиндра и сжатие паров холодильного агента R-134а (HFC - гидрофторуглерод) до давления конденсации Рнаг= Ркд. При сжатии паров хладагента происходит повышение его температуры до 160 – 180 С. В процессе сжатия, когда давление паров в цилиндре станет равным давления конденсации Ркд, открывается нагнетательный клапан и поршень 32 при перемещении к ВМТ выталкивает сжатый пар R-134а в камеру нагнетания. В В.М.Т. нагнетательный клапан закрывается. Из камеры нагнетания сжатые пары хладагента через 2-х камерный глушитель на стороне нагнетания, нагнетательный змеевик 7 и нагнетательную трубку 6 поступают в воздушный конденсатор 11. На участке t1; t2; t3 происходит охлаждение (сброс тепла) паров R-134а от температуры нагнетания t1 до температуры начала конденсации t3. На участке t4-t5-t6-t7-t8 происходит процесс конденсации паров R-134а практически при постоянной температуре. Тепло конденсации Qкд передается окружающей среде через поверхность конденсатор 11. На участке t8-t9 жидкий хладагент R-134а переохлаждается под давлением конденсации до температуры t9. Из конденсатора 11 жидкий хладагент проходит через цеолитовый патрон 29 и очищенный от механический загрязнений и влаги поступает на вход капиллярной трубки 30 под давлением Ркд и температурой t9. Капиллярная трубка 30 имеет внутренний диаметр ф = 0,83 мм, наружный диаметр ф = 2,1 мм и длину L = 3200 – 3800 мм. Длина капиллярной трубки подбирается по ее проходимости по воздуху Qкт = 5,6 – 5,8 л/мин. Капиллярная трубка 30 располагается внутри отсасывающей трубки 9, образуя с ней регенеративный теплообменник 9, проходя через каналы испарителей 24 и 19, образует второй регенеративный теплообменник 14. По направлению движения хладагента он сначала попадает в испаритель 19 НТК 20, а затем в испаритель 24 ХК 28. Разделение зоны входа и выхода хладагента в испарителях 19 и 24 осуществляется путем обжатия каналов испарителей вокруг капиллярной трубки в местах 13 и 15. Капиллярная трубка 30 обладает большим гидравлическим сопротивлением, поэтому при прохождении через нее жидкого хладагента R134а происходит постепенное падение как давления, так и температуры, причем скорость хладагента возрастает. Таким образом если на входе в капиллярную трубку 30 жидкий хладагент R134а имеет давление Р
кд и температуру t9 = tкд = tпер, то на выходе из капиллярной трубки 16 давление будет Ро = Рвс и температура понизится до значения t1 = t0. В первом испарителе 19 выкипает только часть жидкого холодильного агента, остальная часть докипает в последовательно соединенном испарителе 24, расположенном в холодильной камере 28. Из испарителя 28 пары хладагента R134а отсасываются через трубку 8 и в герметичный внутренний объем 4 кожуха 2 компрессора 31. Непрерывное отсасывание паров хладагента из испарителей 19 и 24 осуществляется компрессором 31, что обеспечивает поддержание постоянного давления кипения Ро и температуры кипения t0 в этих испарителях. В герметичном кожухе компрессора пары хладагента значительно подогреваются от горячих деталей компрессора 31 и его электродвигателя. Часть тепла пары хладагента отдают в окружающую среду через кожух 2 компрессора. Так осуществляется охлаждение компрессора 31 и его электродвигателя всасываемыми парами хладагента.
При перемещении поршня 32 из ВМТ и НМТ в цилиндре создается разряжение – открывается всасывающий клапан и пары хладагента засасываются из внутреннего объема 4 кожуха компрессора в цилиндр через всасывающий патрубок, глушители на стороне всасывания, камеру всасывания и всасывающее отверстие в клапанной плите. В нижней мертвой точке всасывающий клапан закрывается и при ходе поршня к ВМТ процесс сжатия повторяется. Таким образом, в герметичном холодильном агрегате осуществляется замкнутый процесс (цикл) над хладагентом. Хладагент массой m, заключенный в герметичном холодильном агрегате, представляет собой термодинамическую систему, над которой совершается работа сжатия в цилиндре компрессора и которая обменивается теплотой с окружающей средой через поверхности конденсатора и испарителя в замкнутом цикле. В конденсаторе тепло отдается, а в испарителе тепло воспринимается хладагентом.
-
– масло в герметичном кожухе компрессора; 2 – кожух компрессора; 3 – кривошипно-кулисный механизм (коленчатый вал, ползун, кулиса); 4 – герметичный внутренний объем кожуха компрессора; 5 – пружинная подвеска; 6 – трубка нагнетательная; 7 – змеевик нагнетательный; 8. – трубка отсасывающая; 9. – первый регенеративный теплообменник (капиллярная трубка внутри отсасывающей трубки); 10. – дренажная трубка; 11. – конденсатор; 12. – внутренний шкаф; 13, 15. – места обжатия каналами испарителей капиллярной трубы; 14. – второй регенеративный теплообменник; 16. – выход капиллярной трубки в низкотемпературный испаритель; 17. – наружный шкаф; 18. – теплоизоляция (пенополиуретан); 19. – низкотемпературный испаритель; 20. – НТК; 21. – уплотнитель дверной; 22. – дверь НТК; 23. – терморегулятор; 24. – испаритель ХК; 25. – лоток для сбора талой воды; 26. – дверь ХК; 27. – гильза с термопарой в центре холодильной камеры; 28. – холодильная камера; 29. – цеолитовый патрон; 30. – трубка капиллярная; 31. – компрессор; 32. – поршень.
Рис.1. Общий вид холодильника
Рис. 2. Принципиальная схема двухкамерного бытового холодильника
«SAMSUNG SR-37RMB»
3. Методика расчета цикла холодильного агрегата бытового
компрессионного холодильника
Цикл паровой компрессионной холодильной машины представляет собой замкнутую последовательность процессов, происходящих в отдельных элементах холодильного агрегата.
Конструктивное исполнение холодильных агрегатов бытовых холодильников может быть различным, однако они всегда включают в себя следующие основные элементы: компрессор, конденсатор, фильтр – осушитель, капиллярную трубку, испаритель, всасывающий трубопровод (рис.4). Часть капиллярной трубки и всасывающего трубопровода, находящиеся в тепловом контакте, образуют регенеративный теплообменник.
Цикл холодильного агрегата бытового холодильника обычно строится в диаграммах температура – энтропия (Т – S) и давление – энтальпия (P – i) (ри. 3)
Все поле диаграмм Т - S и P - i двумя пограничными кривыми - линией насыщенной жидкости (слева) и линией насыщенного пара (справа) разделяется на три зоны. Слева от левой пограничной кривой находится область переохлажденной жидкости. Между левой и правой пограничными кривыми - область влажного пара. Справа от правой пограничной кривой находится зона перегретого пара.
Цикл холодильного агрегата бытового холодильника (рис.2) осуществляется одновременно в трех областях: переохлажденной жидкости, влажного пара и перегретого пара.
Любая точка на диаграммах характеризуется пятью основными термодинамическими параметрами: давлением - Р (105Па), температурой - t (С), энтропией - S (кДж/кгК), энтальпией - i (кДж/кг), удельным объемом - v (м3/кг). Зная значения любых двух параметров, можно найти три остальных.
На диаграммах (рис.1) изображены основные процессы, протекающие в холодильном агрегате.
Линия 2-5 – процесс кипения хладагента в испарителе; процесс изобарический, изотермический. Паросодержание хладагента в области влажного пара изменяется до х = 1 (правая пограничная кривая). Точка 2 характеризует начало, а точка 5 – окончание процесса кипения, т.е. в точке 5 - 100% пара.
Линия 5–6 –процесс перегрева всасываемых паров во всасывающей трубке на пути из испарителя в компрессор. В процессе повышается температура, давление остается постоянным. Перегрев паров происходит за счет регенеративного теплообмена с жидким хладагентом в капиллярной трубке (линия3-4).
Рис. 3. Цикл холодильного агрегата бытового компрессионного холодильника
Линия 6-7 - процесс адиабатического изоэнтропного сжатия в цилиндре компрессора. Изменяются все параметры, за исключением энтропии (S = соnst). Адиабатический процесс – это процесс, проходящий без теплообмена с окружающей средой.
Линия 7-8 - процесс охлаждения паров хладагента, который протекает на пути от нагнетательного клапана компрессора до того участка конденсатора, где начинается процесс конденсации. В этом процессе постоянным остается давление.
Линия 8-9 - процесс конденсации, который происходит в конденсаторе при постоянных значениях давления и температуры. В процессе снижается паросодержание от х = 1 до х = 0. Точка 9 характеризует окончание процесса, когда полностью закончен фазовый переход хладагента из парообразного состояния в жидкое.
Рис. 4. Принципиальная схема холодильного агрегата бытового компрессионного холодильника:
1 - компрессор; 2 - конденсатор; 3 – фильтр – осушитель; 4 -капиллярная трубка; 5 - испаритель; 6 - всасывающий трубопровод;
*1 - *9 - реперные точки, отмеченные на Т - S и P - i диаграммах.
Линия 9-1 - процесс переохлаждения жидкости в части конденсатора после завершения процесса конденсации и в фильтре – осушителе (цеолитовом патроне). В данном процессе снижается температура и незначительно снижается давление.
Линия 1-3-4-2 соответствует процессу дросселирования холодильного агента в капиллярной трубке. В связи с тем, что процесс протекает при разных условиях теплообмена, целесообразно разделить его на три стадии.
Линия 1-3 - процесс дросселирования жидкого хладагента в капиллярной трубке при теплообмене с окружающей средой. Данная стадия процесса дросселирования начинается на входе в капиллярную трубку и завершается на входе в регенеративный теплообменник. В процессе дросселирования 1-3 снижаются давление и температура хладагента.