Теплотехника - Чечеткин А.В.
Скачать (прямая ссылка):
Принципиальная схема паровой компрессорной холодильной установки изображена на рис. 1.78, а ее цикл в 75;-диаграмме — на рис. 1.79. Установка работает следующим образом. Компрессор 1 всасывает из рефрижератора 2 пар рабочего тела при давлении его р2 и степени сухости х2, после чего адиабатно сжимает его (процесс а-Ь) до давления рх так, что пар становится перегретым с температурой перегрева Ть. Из компрессора пар поступает в конденсатор 4, где, охлаждаясь водой, полностью переходит в жидкость (изобарный процесс Ь-с) того же давления рь с соответствующей давлению температурой Тс = Тн<[. По выходе из конденсатора жидкость, проходя через дроссельный вентиль 3, подвергается дросселированию (процесс с-с1), при этом давление понижается до р2, а сама жидкость переходит в парожидкую смесь со степенью сухости XI при температуре Тн>2.' Эта смесь поступает в рефрижератор, где получает теплоту #2 от охлаждаемой среды при постоянном давлении р2, при
г
Рис. 1.78. Принципиальная схема паровой компрессорной холодильной установки
Рис. 1.79. Графическое изображение цикла паровой компрессорной холодильной установки в
ко.ординатах Т, я
103
этом степень сухости смеси увеличивается ОТ XI до х2 = 1. Холодильный коэффициент этой установки определится с учетом того, что Ь.й = 1гс:
8п : _. К - НА _ ка - кл ^ (1.290)
Яг ~ Чг {К- К) ~ {К - К) К -К' Так как ка — \\й = г (1 — хД то увеличение скрытой теплоты парообразования г повышает теплоту дг и холодильную мощность. Как видно из рис. 1.79, дросселирование несколько уменьшает #2 и тем сильнее, чем больше увеличивается энтропия при дросселировании. Чем меньше теплоемкость хладагента в жидком состоянии, тем меньше изменение энтропии при дросселировании и тем больше будет д2. Следовательно, чем больше г и меньше Ср у хладагента, тем он более совершенен. Преимуществом паровой холодильной установки перед воздушной является также высокий епх.ц и меньшие габариты ее, поскольку большая удельная холодильная мощность означает малый объемный расход хладагента.
Цикл пароэжекторной холодильной установки. В химической технологии часто используют охлажденную воду с температурой 276...283 К, которую можно получить либо в абсорбционной, либо в пароэжекторной холодильной установке. Эти установки позволяют сэкономить топливно-энергетические ресурсы, поскольку они могут использовать вторичные энергоресурсы (ВЭР). Пароэжекторная холодильная установка отличается от паровой холодильной установки тем, что в ней вместо компрессора применяется эжектор.
Эжектором называется устройство для сжатия и перемещения газа, пара и жидкости. Эжектор — это струйный компрессор. Принцип действия его основан на передаче энергии от одной среды, движущейся с большой скоростью (рабочая среда), другой среде (подсасываемая среда). Сжатие и перемещение подсасываемой среды достигается за счет передачи ей кинетической энергии рабочей среды в процессе их смешения. Устройство и принцип действия эжектора схематически показаны на рис. 1.80. Подлежащий сжатию газ или пар давлением р2 всасывается через патрубок 1. Из сопла 2 в камеру смешения 3 истекает газ или пар более высокого давления рх. Полученная в камере смешения 3 смесь двух потоков направляется в диффузор 4, в котором происходит трансформация кинетической энергии струи потока в энергию давления. Эта смесь, пройдя диффузор, выходит из эжектора с давлением р2, причем р2 < р3 < рх.
Необратимый процесс смешения потоков в эжекторе — это расход части кинетической энергии рабочей среды на гидравлические потери. Эта особенность работы эжектора и определяет его низкую экономичность, которая часто окупается чрезвычайной простотой устройства эжектора. Принципиальное различие процессов в эжекторе и в компрессоре состоит в том, что сжатие в эжекторе осуществляется не внешним источником механической работы, а рабочей средой, которая смешивается с подсасываемой средой.
Обычно при сжатии 1 кг подсасываемой среды расходуется у кг рабочей среды, причем д > 1. Найдем значение д из теплового баланса эжектора. В эжектор входит д кг рабочего пара с параметрами рь
104
Ьх и 1 кг эжектируемого пара с 1кг ргЬг параметрами р2, к2, а выходит из > г_у ^ него (1 + д) кг смеси с параметрами р3, Л3. Тогда дпх+1г2 = дкг \| |\-—-----"~
= (1 + д)Ьъ, откуда
V
5 *
0 = (Лз " Л2)/(Л1 - йз). (1-191)
По причине потерь на необратимость действительный расход ра- Рис. 1.80. Принципиальная схема эжек-бочего пара дл, необходимый тоРа
для сжатия смеси, будет больше. Отношение д к да называют к. п. д. эжектора.
На рис. 1.81 представлены схема пароэжекторной холодильной установки и ее цикл в координатах Г, 5. Сухой насыщенный пар массой д кг с параметрами рх и Тх поступает из парогенератора 4 в эжектор 2, где при истечении из сопла б его давление понижается до р2 (процесс 1-2 на Тя-диаграмме). В камере смешения Ь он смешивается с 1 кг сухого насыщенного пара, поступающего из холодильника 1 (точка О) с параметрами р2 и Т2, в результате чего получается смесь паров массой (1 + д) кг с параметрами р2 и хс (точка с). Далее из камеры смешения смесь поступает в диффузор а эжектора, где происходит повышение ее давления до р3 (точка а, процесс с-а). Из эжектора смесь поступает в конденсатор 3, где происходит ее полная конденсация (процесс а-3). Одна часть конденсата массой д кг с помощью насоса 6 (процесс 3-й, работа насоса) поступает в парогенератор 4, другая часть конденсата массой 1 кг — в дроссель 5; в результате дросселирования (процесс 3-5) получается влажный пар давлением р2 и степенью сухости х5, который далее поступает в холодильник Т. Здесь в результате подвода теплоты д2 пар при постоянном давлении подсушивается до состояния х0 = 1 (процесс 5-0), после чего поступает в эжектор 2. В парогенераторе 4 подводится теплота дх, в результате чего д кг конденсата превращается в сухой насыщенный пар давления рх (процесс (1-1).
