ПАРОКОМПРЕССИОННАЯ ХОЛОДИЛЬНАЯ УСТАНОВКА
В парокомпрессионных холодильных установках в качестве хладагентов применяются вещества, не замерзающие при температуре, которая должна поддерживаться в холодильных камерах, и имеющие при этой температуре давление насыщения выше атмосферного. В то же время давление насыщения при температуре около 30 °С у таких веществ не должно быть чрезмерно велико, а теплота парообразования должна быть по возможности большой. К приведенным выше термодинамическим требованиям присоединяются требования санитарной и экологической безопасности, а также коррозионной безопасности для конструкционных материалов. Всем этим требованиям полностью не удовлетворяет ни одно известное вещество. В связи с этим для промышленных мощных холодильных установок чаще всего применяется аммиак NH3, а для бытовых холодильных установок — фреоны (хладоны) — производные предельных углеводородов, в которых часть атомов водорода заменена атомами хлора и фтора. В последние годы идет активный поиск новых хладагентов для замены фреонов в холодильных установках, так как они, по некоторым данным, являются причиной разрушения озонового слоя стратосферы.
Простейшая парокомпрессионная холодильная установка (рис. 11.4) работает по обратному циклу Карно в области влажного пара. Влажный пар хладагента поступает в компрессор Км, приводимый электродвигателем ЭД, и адиабатно сжимается до верхней пограничной кривой. Затем сухой насыщенный пар поступает в конденсатор Кн, где изобарно и изотермически полностью конденсируется, отдавая теплоту источнику с температурой выше температуры охлаждаемых в установке тел, например атмосферному воздуху. Жидкий хладагент поступает в детандер, где адиабатно расширяется. Производимая при этом работа используется для привода компрессора и уменьшения мощности, потребляемой его электродвигателем. Влажный пар хладагента поступает в испаритель И, размещенный в холодильной камере. Здесь при постоянном давлении происходит частичное испарение хладагента за счет теплоты, отнимаемой от загрузки холодильной камеры. Цикл парокомпрессионной установки в Т, 5-координатах представлен на рис. 11.5. Цифры на схеме рис. 11.4 и графике 11.5 обозначают одни и те же состояния хладагента.
Холодильный коэффициент такой установки (4.6)
Так как детандер представляет собой сложное и дорогое устройство, процесс адиабатного расширения часто заменяют дросселированием в специальном дроссельном клапане Др. Схема такой установки представлена на рис. 11.6, остальные обозначения те же, что и на рис. 11.4.
Рис. 11.4. Схема парокомпрессионной холодильной установки
Рис. 11.5. Цикл парокомпрессионной холодильной установки
Рис. 11.6. Схема парокомпрессионной холодильной установки с дроссельным клапаном
Процесс дросселирования хладагента от давления в конденсаторе рк до давления в испарителе ри изображается в Т, 5-координатах линией 3—4' (см. рис. 11.5). Холодильный коэффициент такой установки
Уменьшение холодильного коэффициента при замене детандера дроссельным клапаном и соответственное увеличение расхода электроэнергии при заданной холодопроизводительности qx компенсируются существенным удешевлением самой установки, и себестоимость производимого холода оказывается в этом случае меньше, чем для установки с детандером.
Недостатком описанных выше холодильных установок являются большие потери при сжатии в компрессоре влажного пара. Компрессор может эффективно работать, если весь процесс сжатия происходит в области перегретого пара. Поэтому в промышленных и бытовых парокомпрессионных холодильных установках используется обратный цикл Ренкина.
