(495) 984-74-92
(495) 226-51-87
info@xiron.ru
WhatsApp
Главная
Техническая информация
Автокаскадные системы
Автокаскадные системы


Автокаскадные системы

Автокаскадная система охлаждения — завершенная, автономная система охлаждения, в которой разные стадии каскада охлаждающего эффекта происходят одновременно посредством паро-жидкостного разделения и адиабатического расширения различных хладагентов. Физические и термодинамические особенности, совместно с рядом противоточных теплообменников и соответствующей смеси хладагентов, позволяют системе достигнуть низкой температуры. Автокаскадные системы охлаждения дают несколько преимуществ, таких как низкая степень сжатия и относительно высокая объемная эффективность. Однако, химия системы и теплообменники комплексны, композиции хладагента чувствительны, а объем компрессора является большим.

Рабочие характеристики

Компонентами автокаскадной системы охлаждения обычно являются паровой компрессор, внешний, воздушный конденсатор или конденсатор с водяным охлаждением, смесь хладагентов с понижающимися точками кипения, и ряд изолированных теплообменников. Рисунок 1 — принципиальная схема простой системы, иллюстрирующей одну стадию автокаскадного эффекта.

Автокаскадные системы

В этой системе, два хладагента, которые имеют значительно отличающиеся точки кипения, сжимаются и подаются одним компрессором. Предположите, что один хладагент R-23 (нормальная точка кипения −82°C), и второй хладагент R-404a (нормальная точка кипения −46,7°C). Предположите, что температура окружающей среды 25°C и что конденсатор является бесконечно эффективным. С должным образом подобранными комплектующими, эта система должна быть способна достигнуть минус 60°C в абсорбере, в то время как степень сжатия поддерживается на уровне 5,1:1. Поскольку смесь хладагентов нагнетается через главный конденсатор и охлаждена до 25°C на выходе, давление на выходе компрессора поддерживается на уровне 1524 kPa (15,24 ат).

При этих условиях, фактически весь R-404a конденсируется при 35°C и затем далее охлаждает подохлажденную жидкость. Хотя R-23 молекулы присутствуют и в жидкости и в паровых фазах, R-23 прежде всего пар из-за большой разности в точках кипения этих двух хладагентов. Фазовый сепаратор (отделитель жидкости), расположенный на выходе из конденсатора, отделяет жидкость гравитационным эффектом, и пар R-23 удаляется из выпускного отверстия фазового сепаратора к теплообменнику 7. У основания фазового сепаратора, находится дросселирующее устройство, которое адиабатически дросселирует собранный жидкий R-404a, с таким выпускным отверстием, что хладагент кипит при температуре −19°C при 220 kPa (2,2 ат) (Weng 1995).

Этот холодный поток немедленно направляется в противотоке в теплообменник, так, что пары R-23 конденсируются в жидкость при −17°C и 1524 kPa. Жидкий R-23 адиабатически расширяется при дросселировании через второе дросселирующее устройство при −60°C. Поскольку в адсорбере имеется соответствующее количество теплоты, смесь R-23 с парами R-404a кипит в испарителе, обеспечивая холодный источник для того, чтобы конденсировать R-23 на стороне высокого давления теплообменника. После испарителя в перегретых условиях, смесь пара возвращается к всасыванию в компрессора для следующего цикла.

Автокаскадные системы

Как можно заметить из этого простого примера, автокаскадный эффект происходит по короткому циклу цепи хладагента в пределах системы, который выполняет только внутреннюю работу для конденсации более низкотемпературного хладагента. Концепция одноступенчатого цикла может быть расширена до множественных стадий. Рисунок 2 показывает гидравлическую схему четырехступенчатой системы. Конденсация и последующее расширение одного хладагента обеспечивают охлаждение, необходимое для конденсации следующего хладагента в нисходящем потоке теплообменника. Этот процесс продолжается, пока последний хладагент с самой низкой точкой кипения не выкипит, чтобы достигнуть чрезвычайно низкой температуры.

Обсуждение проекта

Производительность компрессора. Как может быть замечено из рисунков 1 и 2, значительное количество работы компрессора используется для внутреннего испарения и сжатия хладагентов. Поэтому заключительная работа системы является относительно малой. Производительность компрессора должна быть достаточна, чтобы произвести соответствующее количество конечной необходимой холодопроизводительности.

Размеры (площадь поверхности) теплообменника. Поскольку имеется значительное количество хладагента в виде пара в каждой стадии теплообменника, общие коэффициенты теплопередачи и на низкой стороне и на высокой стороне являются довольно малыми по сравнению с такими же у обычных одностадийных холодильных установок. Поэтому, развитая площадь теплопередачи должна быть обеспечена для энергетического обмена между хладагентами и на высокой и на низкой сторонах.

Дросселирующие устройства. Каждое дросселирующее устройство должно иметь такую производительность, чтобы обеспечить достаточный эффект охлаждения для смежного теплообменника нисходящего потока.

Смазка компрессора. Должны быть применены общие руководящие принципы для смазки систем охлаждения.

 

"Добавить комментарий"

Требуемые и установленные параметры системы >>

 

Menu
.