Рабочий процесс парокомпрессионной холодильной установки в координатах T–s
Рабочий процесс парокомпрессионной установки на диаграмме T–s состоит из адиабатного сжатия в компрессоре (вертикальная линия), отвода тепла и конденсации в конденсаторе при постоянном давлении, дросселирования (необратимый процесс с ростом энтропии) и кипения в испарителе. Площадь под линией кипения равна удельной холодопроизводительности.
Диаграммы составляются для 1 кг агента. Схема диаграммы T–s приведена на рис. 2.5. Если рабочим телом является аммиак, пояснение рабочего процесса установки начинается с точки 1, так как аммиачная установка не имеет регенеративного теплообменника (позиция 5, рис. 2.2), поэтому компрессор всасывает из испарителя сухой насыщенный пар (х = 1) при р0 и Т0. Фреоновая установка имеет регенеративный теплообменник, поэтому компрессор всасывает перегретый пар состояния точки R при ТR и р0. Процесс перегрева паров 1 – R происходит в регенеративном теплообменнике.
В процессе R–c пары агента адиабатно сжимаются до рс в первой ступени компрессора и вытесняются в промежуточный водяной или воздушный охладитель, где остывают от Тс до Тd при рс = const. Во второй ступени пары сжимаются также адиабатно в процессе d-е до давления в конденсаторе рк и Те. Перегретый пар точки e охлаждается в конденсаторе при рК = const до состояния сухого насыщенного пара в точке 2, а затем конденсируется и полностью превращается в жидкость (х = 0) в точке 3 при ТК. Жидкий аммиак затем поступает в водяной охладитель, а фреон в регенеративный охладитель, где охлаждаются от ТЗ = ТК до Т4 при рК = const. Затем жидкий агент поступает в регулирующий вентиль, где дросселируется при h = const в процессе 4–5 от рК, Т4 до р0, Т0. В охлаждающей батарее (или испарителе) агент кипит при р0, Т0 в процессе 5–1 и превращается в сухой насыщенный пар точки 1.
Переохлаждение жидкого агента
Охлаждение жидкого агента перед дросселированием повышает холодопроизводительность установки. Так без охлаждения жидкого агента дросселирование протекало бы процессом 3–4'. При этом после дросселирования х4' = 0,27. Это значит, что 0,27 кг жидкого агента испарилось за счет своей теплоты, а 1 – х4' = 0,73 кг в охлаждающей батарее. При охлаждении в точке 5 х = 0,2. Это значит, что самоиспарилось при дросселировании только 0,2 кг агента, а в охлаждающей батарее испарилось уже 0,8 кг, что больше чем без охлаждения на 0,07 кг. По диаграмме Т-s можно найти все параметры необходимые для расчета холодильной установки или теплового насоса. Однако при решении задач в контрольной работе следует применять диаграмму l g p-h. Схема диаграммы l g p-h приведена на рис. 2.6. По оси ординат отложены абсолютные давления р, в МПа, а по оси абцисс значения энтальпии h в кДж/кг. Изобарные процессы проходят в планшетке координат горизонтально, процессы дросселирования h = const – вертикально. Изотермы в области жидкости представляются вертикальными. На рабочей диаграмме это не показывается. В области влажного насыщенного пара, между линиями х = 0 и х = 1, изотермы совпадают с изобарами, а в области перегретого пара они круто опускаются вниз штрих пунктирными линиями. Из точки К опущены линии постоянной степени сухости от х =0,1 до х = 0,9. В области перегретого пара нанесены адиабаты (изоэнтропы s = const). Они начинаются от линии х = 1 и направлены вверх вправо в виде сплошных линий.
Тепловая диаграмма — это
Тепловая диаграмма — график, на котором по осям отложены параметры состояния рабочего тела: температура и энтропия (T–s), давление и энтальпия (lg p–h), энтальпия и энтропия (h–s). На T–s диаграмме площадь под линией процесса равна подведённому или отведённому теплу, поэтому она удобна для анализа циклов.
| Процесс | Вид линии |
|---|---|
| 1–2 сжатие в компрессоре | Вертикаль (идеально, s = const) или наклонная вправо |
| 2–3 охлаждение и конденсация | Спуск по изобаре, затем горизонталь |
| 3–4 дросселирование | Наклонная вниз вправо, h = const |
| 4–1 кипение в испарителе | Горизонталь при T0 |
Площадь под линией 4–1 — холодопроизводительность цикла, площадь внутри цикла — затраченная работа. На практике для расчётов чаще берут диаграмму давление — энтальпия; см. диаграмма давление — энтальпия.
Частые вопросы
Как изображается холодильный цикл на диаграмме T–s?
Сжатие — вертикальной линией при постоянной энтропии, охлаждение пара и конденсация — линией при постоянном давлении, дросселирование — линией постоянной энтальпии, кипение — горизонтальной линией внутри купола.
Что показывает площадь на T–s диаграмме?
Площадь под линией процесса равна количеству теплоты: под линией кипения — удельной холодопроизводительности, а площадь цикла — затраченной работе.
Тепловая диаграмма — это что?
График параметров состояния рабочего тела, например температура — энтропия (T–s) или давление — энтальпия; на T–s диаграмме площадь под линией процесса равна теплу.
Читайте также