Материал: Организация перевозки скоропортящихся продуктов

эжекторные

- вихревые

. Принц. сх.раб. паров.компресс.холод.маш

Компрессор (1), на работу которого затрачивается электроэнергия, всасывает из испарителя (5) сухой насыщенный пар с низким давлением (P₀) и температурой (t₀) (на диаграмме это состояние хладагента соответствует точке "1" теоретического цикла, находящейся на правой пограничной кривой паросодержания).

Затем компрессор производит адиабатическое сжатие пара (процесс 1-2) до давления в конденсаторе (P_К). При этом пары хладагента нагреваются до температуры нагнетания (перегрева сжатия) за счет работы сжатия в компрессоре и поступают в конденсатор (2). Здесь пары при постоянном давлении (P_К) сначала охлаждаются от температуры перегрева до температуры конденсации (t_К) (процесс 2-а), а затем конденсируются (а-3) при постоянном давлении (P_К) и температуре (t_К) в процессе отвода тепла от хладагента через стенки оребренных труб воздуху, омывающему конденсатор. Далее жидкий хладагент с высоким давлением и умеренной температурой накапливается в ресивере (3), представляющем собой цилиндрический сосуд. Из ресивера он поступает в регулирующий вентиль (4), проходит его и при этом дросселируется (изоэнтальпический процесс 3-4) с понижением давления (от Р_К до Р₀) и температуры (от t_К до t₀). Затем парожидкостная смесь направляется в испаритель. Воздухоохладитель грузового вагона имеет два испарителя), где жидкий хладагент кипит при постоянном давлении (P₀) и температуре (t₀) (процесс 4-1), отнимая тепло от охлаждаемого объекта (воздуха грузового помещения вагона), за счет соприкосновения с поверхностью испарителя. Образующиеся пары хладагента отсасываются компрессором, и цикл повторяется снова.

13. Построение и расчет теоретического цикла

т1-всасывание, пр 1-2 адиабатическое сжатие пара, пр 2-а пары охлаждаются от температуры перегрева до температуры конденсации, процесс 3-4 изоэнтальпический - понижение давления и температуры; процесс 4-1-хлад.аг.кипит.

Цель расчета: определение потребной подачи и мощности компрессора и тепловой нагрузки конденсатора.

Исходные данные: энтальпии в точках 1,2,3 и 4, Р_о, Р_к, V₁.

. Удельная холодопроизводительность q_о.

(4-1 - хладагент кипит, а значит выделяет холод)

_о = i₁ - i₄, кДж∕кг

. Работа, затрачиваемая в компрессоре на сжатие 1 кг хладагента:

= i₂ - i₃ , кДж∕кг

. Тепло, отданное 1 кг хладагента охлаждающей воде или воздуху в конденсаторе:

q_к = i₂ - i₃ = q_о + l , кДж∕кг

ε = q_о∕l = (i₁ - i₄)∕(i₂ - i₁)

. Кол-во хладагента, циркулирующего в системе:

_x = (3,6∙Q_о)∕q_о , кг∕ч

. Теоретическая подача компрессора,

объем пара, всасываемого компрессором.

V = G_x∙V₁ = (3,6∙Q_о∕q_о)∙(q_о∕q_в) = (3,6∙Q_о)∕q_в , кг∕м³

. Удельная объемная холодпроиз-ть хладагента:

_в = q_о∕V₁

. Потребная теоретическая мощность компрессоров:

N_т = (G_x∙l)∕3,6 = Q_о∙ε, Вт

. Тепловая нагрузка на конденсатор:

_к = Q_о + N_т = (Q_о∙(ε+1))∕ε

14. Расчет действительного цикла

Цель расчета: определение потребной подачи и мощности компрессора и тепловой нагрузки конденсатора. Исходные данные: энтальпии в точках 1^′,2^′,3^′ и 4^′, Р_о, Р_к, V₁^′.

. Удельная холодопроизводительность q_о

(4-1 - хладагент кипит, а значит выделяет холод)

_о = i₁^′ - i₄^′, кДж∕кг

. Работа, затрачиваемая в компрессоре на сжатие 1 кг хладагента:

= i₂^′ - i₃^′ , кДж∕кг

. Тепло, отданное 1 кг хладагента охлаждающей воде или воздуху в конденсаторе:

q_к = i₂^′ - i₃ , кДж∕кг

. Кол-во хладагента, циркулирующего в системе:

_x = (3,6∙Q_о)∕q_о, кг∕ч

. Теоретическая подача компрессора, - объем пара, всасываемого компрессором.

V = G_x∙V₁^′ = (3,6∙Q_о∕q_о)∙(q_о∕q_в) = (3,6∙Q_о)∕q_в , кг∕м³

. Удельная объемная холодпроиз-ть хладагента: q_в = q_о∕V₁^′

7. Потребная теоретическая мощность компрессоров:

N_т = (G_x∙l)∕3,6 = Q_о∙ε, Вт

. Тепловая нагрузка на конденсатор:

_к = Q_о + N_т = (Q_о∙(ε+1))∕ε

. Тепловая нагрузка на испаритель:

Q_п = (G_x∙q_п)∕3,6 , Вт, q_п = i₃ - i₃^′

Отличия:

. компрессор всасывает не сухой насыщенный пар (точка 1), а перегретый (точ. 1’)

. перегрев происходит в испарителе, во всасывающем трубопроводе или спец. теплообменниках

всасывание перегретого пара предотвращает попадание жидкого хладагента в компрессор

. для сжатия паров хладагента в компрессоре требуется затратить больше энергии (процесс 1’-2’)

. жидкий хладагент переохлаждается в конденсаторе для обеспечения 100% содержания жидкости в перерегулирующем вентиле, это увел-ет холодопроизводит-ть машины

. имеются потери на трения в компрессоре

15. Схема двухступенчатой холодильной машины

- КНД; 4 - КВД; 5 - конденсатор; 11 - испаритель, 8 - промежуточный сосуд; 2,7,3,9 - запорные вентили; 6,10 - регулирующие вентили

Жидкий хладагент из конденсатора 5 дросселируется через регулирующий вентиль 6 до промежуточного давления Р_пр и частично при этом испаряется. Парожидкостная смесь поступает в пром. сосуд 8, где пар отделяется от жидкости. Часть жидкости исп-ся в 8, охлаждая перегретые пары, нагнетаемые из КНД, а основная масса поступает через второй регулирующий вентиль 10 в испаритель 11, где кипит при низком давлении Р_о и темп-ре t_о.. КНД 1 засасывает пары из испарителя, сжимает их до Р_пр и нагнетает их в промежуточный сосуд 8. Здесь он охл-ся до t_пр кипящим хладагентом. Охлажденный пар вместе с парами, образовавшимися при первом дросселировании засасывается КВД -4, сжимается до Р_к и нагнетается в конденсатор 5. Здесь он конденсируется.

Для одноступенчатого сжатия - закрываем 3,9,6 и открываем 2 и 7

16. Схема цикла работы двухступенч. холод. машины

-2 - сжатие паров хладагента в КНД.

-3 - промежуточное охлаждение в промежуточном сосуде.

-4 - сжатие паров хладагента в КВД

-а - охлаждение паров в конденсаторе

а-5 - конденсация паров в конденсаторе

-6 - переохлаждение жидкого хладагента

-7 - первое дросселирование (6)

-9 - второе дросселирование (10)

-3 - кипение жидкого хладагента в промежуточном сосуде

Закрываются запорные вентили. Жидкий хладагент из конденсатора дросселируется до промеж-го давления и, проходя регулирующий вентиль, попадает в промежуточный сосуд. Частично хладагент при этом испаряется. В промеж-ом сосуде пар отделяется от жидкости. Часть пара испаряется за счет паров, поступающих из КНД. Основная часть жидкости поступает через регулирующий вентиль в испаритель. В испарителе пары хладагента кипят при t_о и Р_о. Всасываются КНД и вместе с парами из промеж-го сосуда нагнетаются КВД в конденсатор.

. Хладагенты и хладоносители

. Хладагенты

Требования к хладагентам:3

. высокие термодинамические св-ва:

низкая t кипения при атмосф. давлении.

умеренное давление конденсации

. должны обладать малой вязкостью и плотностью, а также быть хорошо растворимыми в воде.

. должны быть химически инертными, негорючими, невзрывоопасными, неядовитыми, дешевыми и недефицитными.

) Аммиак

Преимущества: По термодинамическим качествам самый лучший хладагент. Плохо растворяется в смазке, но хорошо в воде. Не разрушает цинк, медь, сплавы, черные металлы.

Недостатки: Имеет резкий запах, токсичен.

Применение: Исп-ся только в стационарных холодильных установках.

) Фреоны (хлорфторозаменимые углероды). С 1973 года переименованы в хладоны.

Хладон 12-R12

Преимущества: Негорюч, невзрывоопасен, бесцветный газ со слабым запахом, нейтрален ко всем металлам, хорошо растворим в масле и нетоксичен.

Недостатки: (по сравнению с аммиаком)

объемная холодопроиз-ть ниже в 1,6 раза

стоимость выше

больше плотность паров, а значит и больше диаметр трубопровода.

Применение: БМЗ, АРВ, ZB5, реф. контейнеры, в пас.в-х - конденционирование

Хладон 22

Для конденционирования в-в.

. Хладоносители

в-ва, предназначенные для отвода тепла от охлаждаемого объекта и передачи ее хладагенту в испарители холодильных машин.

Рассол: - вода или вода с солью; - хлористый кальций

. Основные требования к трансп. холод. установкам

Холод. установка - это совокупность холод. машины с другими элементами, кот. осущ-ют процессы распределения и потребления искусственного холода.

Состоит из: холодил. машины (компрессор, конденсатор, испаритель, регулирующий вентиль), рессивера, маслосборника, маслоотделителя и т.д.

. Должны обеспечивать заданную скорость охлаждения, которая позволит охладить груз от t_гр до t_{перевозки.}

2. Должны обладать высокой степенью автоматизации и надежности в эксплуатации.

Транспортировка без обслуживающего персонала.

. иметь малые габариты и массу.

. Должны выдерживать высокие ускорения и вибрации, соударения и оставаться в рабочем состоянии

. Невысокая стоимость изготовления. Не требовать частного профилактического осмотра.

. Д.б. долговечными и экономичными в эксплуатации.

. Должны работать при высоких темп-ах наружного воздуха > 45.

Должны обеспечивать 1-ой холод. установкой в вагоне минус 10 градусов.

19. Компрессоры и их классификация

Это основной наиболее сложный элемент холод.машины, необх-ый для отстаивания паров хладагента из испарителя с целью поддержания в нем низкого давления кипения, сжатия паров и нагнетания их в конденсатор

Классификация:

. по стандартной холодопроиз-ти:

малые; - средние; - крупные

. по расположению осей цилиндров:

вертикальные; - горизонтальные; - V-образные; - веерообразные

. по числу цилиндров

одно; - двух; - 8-ми; - многоцилиндровые

. по напр-ию дв-ия хладагента в цилиндре компрессора:

прямоточные; - непрямоточные

. по назначению:

общепромышленного исполнения; - экспортно-тропического; - для др.тр-та

. по числу ступеней сжатия

одно; - двух; - многоступенчатые

. по степени герметичности:

открытого типа (сальниковые); - полугерметичные; - герметичные

. по виду работ:

ротационные; - поршневые; - винтовые

недостатки поршневого: большой износ поршня, небольшая надежность. Преимущества поршневого: небольшая масса и габариты, небольшая потребляемая энергия, хорошо освоенная технология производства

20. Схема. Основные преимущества и недостатки поршневых компрессоров

Поршневой компрессор состоит из: цилиндра, всасывающего клапана, нагнетательного клапана, поршня, кривошипно-шатунного механизма и трубопровода холод. установки.

Вредное пространство (между крышкой и поршнем) влияет на коэф-т подачи компрессора. Оно необх-о, чтобы исключить возможность удара поршня о крышку при удлинении кривошипно-шатунного механизма при нагревании:

V_д - действительно всасываемые пары

V_п - объем паров, который имеется в полном геометрическом пр-ве компрессора

Преимущества:

. масса, габариты, и потребная энергия меньше, чем у других типов.

. хорошо освоенная технология произ-ва и обслуживания

. разность между атмосф. давлением и давлением конденсации значительна, поэтому более эффективная работа

Недостатки:

. большой износ движущейся части (поршня)

. меньшая надежность и ухудшается теплопередача в конденсатор.

21. Расчет и подбор компрессора

Для одноступенчатых:

Основная хар-ка для расчета и подбора - холодопроиводительность Q_оо = (V_д∙q_v)∕3,6 , Вт

_v - объемная холодопроизводительность

Побор осуществляется по стандартной холодопроизводительности:

_ст = Q_о∙ [(λ_ст∙q_v^ст)∕(λ_р∙q_v^р)]

Расчет производится по объему, описываемому поршнями КВД и КНД.

. Определить промеж-ое давление Р = Р_оР_к, 2.опред.кол-во хладагента, проходящего через КНД и испаритель С_о = Q_о3,6/(i₁-i₉), кг/ч, 3.опред.кол-во хладагента, испаряющегося в промеж-ом сосуде G = G_о (i₂-i₃)/(i₃-i₈), кг/ч, 4.опред.кол-во хладагента, проходящего через КВД и конденсатор

_кнд = (G_оV₁)∕λ_н, м³∕час_квд = (GV₃)∕λ_в, м³∕час, v₃ - удельный объем пара на всасывании в КВД

- кол-во хладагента, проходящего через КВД и конденсатор:

= (Gо +G₁)( 1-х₁), кг/ч

х₁ - паросодержание после первого дросселирования в точке 7

22. Конденсаторы. Расчет и подбор

Предназначены для отвода тепла от хладагента 2-мя способами:

наружным воздухам (воздушные) - в любом п.с.

водой (водяные) - в стац. уст-х большой произ-ти

Конденсатор - змеевидная или трубчатая система с коллектором. Трубки (диаметр 15 мм) закрепляются на раме, их омывают воздухом вентиляторы, а значит темп-ра хладагента изм-ся и он конденсируется.

В отличие от воздушных в водяных конденсаторах пары подаются в пространство между воздухом и трубами, которые омываются соответственно водой.

Тепловая нагрузка на конденсатор:

Q_k = Q_o + N_т , Вт

N_т - потребная теоретическая мощность компрессора

Q_o - холодопроиз-ть

N_т = (G∙l)∕3600 , Вт

l - работа

G - кол-во хладагента

Расчет конденсаторов сводится к определению теплопередающей пов-ти

F = Q_k∕(K_k∙∆t_k)

Q_k - тепловая нагрузка на конденсатор

K_k - коэф-т теплопередачи

∆t_k - средняя разность темп-р конденсирующегося хладагента и охлаждающего воздуха или воды.

. Испарители. Расчет и подбор

Испарители бывают 2-х типов:

для охлаждения жидкостей (рассол или вода)

воздухоохладители

Воздухоохладители расположены в грузовых помещениях. По конструкции схожи с конденсаторами.

На трубах испарителя образуется иней или “снеговая шуба”. Иней снижает коэф-т теплопередачи воздухоохладителя, увеличивает сопротивляемость его движению. Поэтому требуется произ-ть оттайку «снеговой шубы». Горячий хладагент пропускается не в конденсатор, а в испаритель. Максимальное время оттайки - 1,5 часа. Периодичность зависит от темп-ры наружного воздуха. Также для оттайки возможно исп-ть электропечи.

Расчет произ. по теплопередающей поверх-ти:

F_в=Q_ов/К_в*∆t_в

Q_ов-холодопроиз. установки

К_в - коэфф. Теплопередачи воздухоохладителя

∆t_в-разность темп. воздуха и кипящего хладагента

. Понятие непрерывной холодильной цепи, её эл-ты, схема НХЦ