Главная Случайная страница


Полезное:

Как сделать разговор полезным и приятным Как сделать объемную звезду своими руками Как сделать то, что делать не хочется? Как сделать погремушку Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами Как сделать идею коммерческой Как сделать хорошую растяжку ног? Как сделать наш разум здоровым? Как сделать, чтобы люди обманывали меньше Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили? Как сделать лучше себе и другим людям Как сделать свидание интересным?


Категории:

АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника






Промежуточные хладоносители





Вещества, с помощью которых теплота передается от охлаждаемых объектов к холодильному агенту, называются промежуточным хладоносителями или теплоносителями.

Для охлаждаемых объектов они являются хладоносителями, а для испарителей холодильных машин – теплоносителями. Хладоносители бывают твердые, жидкие и газообразные. К твердым хладоносителям можно отнести водный лед, эвтектический лед, льдосоляную смесь, конструкционные материалы и т.д. Газообразными хладоносителями являются в основном воздух и специальные газовые смеси. Специальные газовые смеси имеют небольшую концентрацию кислорода и повышенную концентрацию азота и углекислого газа. Они используются редко для длительного хранения отдельных видов экзотических фруктов в герметичных камерах фруктоовощехранилищ. Системы охлаждения с использованием воздуха рассматриваются отдельно и носят название систем воздушного охлаждения. В холодильной технике под промежуточными хладоносителями, как правило, понимаются жидкие хладоносители. К жидким хладоносителям предъявляются следующие требования: большие теплопроводность и теплоемкость; низкая температура замерзания; малые вязкость и плотность; химическая инертность к конструкционным материалам; безвредность для человека; низкая стоимость и другие. В настоящее время пока не существует идеального хладоносителя. В наибольшей степени вышеперечисленным требованиям отвечает вода. Однако она имеет высокую температуру замерзания 0оС. Поэтому вода широко используется в системах кондиционирования воздуха и для охлаждения технологических аппаратов, когда необходимо получить температуру выше 0°С. Для получения более низких температур используются водные растворы солей и этиленгликоля, спирт, высококипящие хладоны и другие вещества.

Температура замерзания водных растворов солей (рассолов) зависит от вида применяемой соли и ее концентрации. Для приготовления рассолов применяются хлористый натрий (NaCl), хлористый магний (MgCl2), хлористый кальций (CaCl2) и другие соли. Чем больше концентрация соли в воде, тем ниже температура замерзания раствора. Однако существует предельная концентрация соли, превышение которой не ведет к снижению температуры замерзания, а наоборот – к повышению температуры замерзания раствора. Такие температура и концентрация называются эвтектическими или криогидратными, а раствор называется эвтектикой. Для водного раствора NaCl эвтектическая температура tэ= - 21,2°С при эвтектической концентрации xэ=23,1%, для раствора MgCl2 – tэ= - 33,6°С при xэ=20,6%, для раствора СaCl2 – tэ= - 55°С при xэ=29,9 %.

На практике наиболее часто применяется раствор хлористого кальция. На рисунке 3.2. показана зависимость изменения температуры замерзания рассола от концентрации соли CaCl2 в воде.

Большим недостатком рассолов является их коррозирующее действие на металлы, особенно в присутствии воздуха. Уменьшить коррозию металлов можно добавлением в хладоносители ингибиторов и пассиваторов. Эти вещества образуют на металлических поверхностях защитную пленку, замедляющую процесс коррозии. В качестве ингибиторов и пассиваторов используют хромат натрия (Na2CrO4), хромат калия (K2CrO4), бихромат натрия (Na2Cr2O7*2H2O) с едким натром (NaOH), двуметаллический фосфат натрия (Na2HPO4*12H2O) и другие. Применяя пассиваторы необходимо иметь нейтральный или слабощелочной раствор с рН = 8-9. Для увеличения кислотности рассол обогащают углекислым газом. Снизить кислотность можно раствором свежегашеной извести [Са(ОН)2].При увеличении концентрации соли возрастают вязкость и поверхностное натяжение раствора, что приводит к повышению гидравлических потерь в аппаратах и рассольных трубопроводах. Для снижение энергозатрат на привод рассольных насосов в растворы иногда добавляют высокомолекулярные соединения – поверхностно активные вещества (ПАВ) в небольших количествах (0,03 – 0,07 %).

Кроме рассолов в холодильной технике в качестве промежуточных хладоносителей используются водные растворы этиленгликоля [C2H4(ОН)2], пропиленгликоля [C3H6(ОН)2], трихлорэтилена (С2НCl3) и др. Из указанных хладоносителей наиболее часто применяется водный раствор этиленгликоля, у которого лучшая корозионная стоикость, меньшая токсичность, большая удельная теплоемкость. Его недостатком является высокая стоимость (примерно в 5 раз выше, чем у рассола). В таблице 3.5. показаны физические свойства водного раствора этиленгликоля.

Этиловый спирт в качестве промежуточного хладоносителя применяется главным образом в медицинских учреждениях для замораживания плазмы крови. Для получения более низких температур порядка – 90÷ – 120°С применяются производные углеводородов (хладоны) R30, R11 и др.

В холодильных установках крупных холодильников промышленности и торговли в качестве хладо носителей используют в основном рассолы: водные растворы хлористого натрия NaCl и хлористого кальция СаСl2. Последний предпочтительнее из-за более низкой температуры замерзания и меньшей коррозионной активности. Однако он дороже, чем NaCl. Для снижения коррозионной активности в рассолы добавляют специальные ингибиторы, например, кальтозин. Для специальных целей, где требуется хладоноситель с особо низкой температурой, используют этиленгликоль, трихлорэтилен или дихлорметан (R30). Однако их стоимость значительно выше стоимости рассолов.

 

40 СХЕМЫ ПАРОВЫХ ОДНОСТУПЕНЧАТЫХ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН

Схемы и циклы одноступенчатых паровых компрессионных холодильных машин.

Схема и цикл с расширением и сжатием в области влажного пара.

 

 

А Б В

Рисунок 5.1.Схема и цикл одноступенчатой холодильной машины с сжатием и расширением в области влажного пара.(цикл Карно)

Цикл осуществляется в ХМ, состоящей из КМ, КД, Д и И (см.рисунок 5.1.). Влажный пар х.а. т.1 выходит из И и поступает на всасывание в КМ. В КМ влажный пар адиабатически сжимается при S=const в процессе 1 – 2 от Ро до Рк. Причем точка 2, характеризующая состояние х.а. в конце сжатия, лежит на правой пограничной кривой. Для осуществления процесса сжатия затрачивается lсж. После КМ сжатый насыщенный пар направляется в КД, где конденсируется Тк =const и Рк =const в процессе 2 – 3 за счет теплообмена с внешней охлаждающей средой (водой или воздухом). При этом от х.а. отводится теплота конденсации qк. В процессе конденсации образуется насыщенная жидкость, которая затем поступает в Д. В Д х.а. адиабатически расширяется в процессе 3 - 4 от Рк до Ро при S=const с совершением полезной работы расширения lр. После Д х.а. направляется в И, где жидкость кипит (испаряется) при ТО =const и Ро =const в процессе 4 - 1, отнимая теплоту qо от охлаждаемой среды. Образовавшийся при кипении влажный пар всасывается КМ и цикл повторяется вновь.Удельная хол-ность цикла или количество теплоты, подведенной к 1 кг х.а. в И qо в S - T-диаграмме: qo = Пл.14аб1 = h1 – h4.Удельная теплота конденсации qк в S - T- диаграмме:

qк= Пл.23аб2 = h2 – h3.Удельная работа цикла lц находится из теплового баланса холодильной машины:qк = lц + qо Отсюда получем:lц = qк – qо= Пл.23аб2 – Пл.14аб1 = Пл.12341.Таким образом, удельная работа цикла равна разности теплоты, подведенной в КД и теплоты, отведенной в И и в S - T- диаграмме эквивалентна площади самого цикла 12341.С другой стороны с учетом энтальпий холодильного агентаlц = qк – qо = (h2 – h3) – (h1 – h4= (h2 – h1) – (h3 – h4) = lсж - lр,),где lсж = (h2 – h1) – удельная работа сжатия, т.е. работа, затраченная на сжатие 1 кг пара х.а. в процессе 1-2, Дж/кг; lр = (h3 – h4) – удельная работа расширения, т.е. полезная работа, полученная в детандере одним кг х.а. в процессе 3-4, Дж/кг.Термодинамическая эффективность цикла находится как отношение удельной холодопроизводительности к затраченной работе цикла: .

Данный цикл можно рассматривать как теоретический цикл Карно при условии, что температура конденсации Tк =Tос, а температура кипения холодильного агента в И будет равна температуре охлаждаемой среды (источника низкой температуры) Тинт. При этом все процессы цикла будут обратимыми, а работа цикла будет минимальной lmin.Термодинамическая эффективность цикла Карно оценивается теоретическим холодильным коэффициентом. который является самым высоким из всех обратных термодинамических циклов при одинаковой разнице температур (Тос – Тинт).

Схема и цикл с дросселированием и сжатием влажного пара. В действительных промышленных холодильных установках цикл с расширением в Д практически не применяется. Вместо Д в реальных холодильных машинах используется дроссельное устройство т.к. Д представляет собой сложный дорогостоящий механизм по конструкции напоминающий КМ с обратным принципом действия. На преодоление сил трения в нем расходуется часть полученной полезной работы при расширении холодильного агента. В связи с этим действительная полученная работа расширения оказывается пренебрежимо малой по сравнению с затраченной работой сжатия. Она является существенной только в очень крупных холодильных установках. Рис 5.2 Схема и цикл с дросселированием и сжатием влажного пара. Кроме того из-за сложности конструкции Д является ненадежным, требующим постоянного обслуживания. И наоборот в качестве дроссельных устройств используются очень простые и дешевые приспособления (вентиль, шайба, капиллярная трубка и др.). Они значительно надежней в работе и практически не требуют специального обслуживания. Однако замена Д дроссельным устройством приводит к двум видам необратимых потерь цикла (см. рисунок 5.3).

Рис.5.3.Схема и цикл одноступенчатой холодильной машины с сжатием в области влажного пара и дросселированием.Во-первых заметно уменьшается удельная хол-ность цикла qо, т.к. процесс дросселирования сопровождается необратимыми потерями и протекает при постоянной энтропии (процесс 3-4¢) в отличие от адиабатического процесса расширения 3-4, т.е.qо2 = (h1 – h4¢) < qо1 = (h1 – h4)Во вторых теряется полезная работа расширения, получаемая в Д lр = h3 – h4¢ = 0,

тогда работа такого цикла будет равна:lц2 = lc = h2 – h1 < lц1.Холодильный коэффициент цикла с дросселированием намного меньше, чем цикла с расширением в детандере Схема и цикл с перегревом пара и переохлаждением жидкого холодильного агента перед дросселированием. Для увеличения хол-ности действительных холодильных машин поддерживается режим, при котором в И выкипает весь жидкий х.а. Для гарантированного исключения попадания жидкости в КМ всегда пар х.а. перед всасыванием перегревается. В холодильных установках предприятий массового питания для сжатия пара как правило применяются поршневые КМ. Попадание даже небольшого количества жидкости в полость цилиндров может вызвать гидравлический удар и аварию всей ХМ, так как жидкость практически не сжимаема. Поэтому «сухой ход» – это обязательное условие работы КМ ХМ. Кроме того с целью снижения необратимых потерь при дросселировании в реальных ХМ жидкий х.а. перед дроссельным устройством охлаждается. Это повышает удельную хол-ность цикла и холодильной установки в целом. Перегрев пара перед всасыванием в КМ осуществляется или во всасывающем трубопроводе, или в самом И, или в специальном аппарате – РТ. Охлажение жидкого х.а. перед дросселированием может происходить или в специальном переохладителе, или КД, или также в РТ. В малых хладоновых ХМ торговли и общественного питания как правило используется РТ. Схема и цикл холодильной машины с РТ показаны на рисунке 5.4.

 

Рисунок 5.4 – Схема и цикл холодильной машины с регенеративным теплообменником.После И насыщенный пар х.а. состояния т.1′ направляется в РТ, где перегревается в процессе 1′ - 1″ за счет теплообмена с теплым жидким х.а., идущим из КД. Перегретый пар всасывается КМ, в котором адиабатически сжимается в процессе 1″ - 2″ от Ро до Рк. При этом его температура повышается. Сжатый горячий пар подается в КД. где сначала охлаждается до температуры насыщения, а затем конденсируется в общем процессе 2″ - 3′. Образовавшаяся в процессе конденсации жидкость поступает в РТ, в котором охлаждается в процессе 3′ - 3″ за счет теплообмена с холодным паром, выходящим из И. Охлажденный жидкий хладагент дросселируется в процессе 3″ - 4″ от Рк до Ро. После дросселирования х.а. поступает в И, где жидкость кипит в процессе 4″ - 1′, отводя теплоту от охлаждаемой среды. Пар, образовавшийся при кипении, перегревается в РТ, всасывается КМ и цикл повторяется вновь.Удельная холодопроизводительность цикла:qо3 = h1′ - h4″.Удельная работа циклаlц3 = h2″ - h1″.Массовый расход холодильного агента где - Qо – полная тепловая нагрузка испарителя (полная хол-ность ХМ).Объемный расход хладагента Vа = Gа∙х∙νвс,где νвс – удельный объем всасываемого пара холодильного агента, м3/кг.Теоретическая потребляемая мощность компрессором Nт = lц3∙Gа.Холодильный коэффициент цикла Степень перегрева пара перед всасыванием в КМ и охлаждения жидкости перед дросселированием зависит от вида рабочего вещества и конкретных условий работы ХМ. Так например для аммиачных машин при среднетемпературном режиме перегрев принимается Δtвс = (5 – 10)°С, для хладоновых Δtвс = (10 – 30)°С. В аммиачных ХМ РТ не применяется из-за его низкой эффективности. Поэтому в таких машинах имеет место незначительное охлаждение жидкости перед дросселированием Δtохл = (3 –5)°С. В хладоновых особенно малых машинах РТ обязателен не только для охлаждения, но и для возврата в КМ масла высокой концентрации (выпаривания жидкого х.а. из маслохладонового раствора). В этом случае состояние жидкого х.а. перед дросселированием определяется из теплового баланса регенеративного теплообменника, который имеет вид:qпод = qотв, где qпод – количество подведенной теплоты от теплого жидкого х.а., Дж/кг;qпод = h3' - h3", где qотв – количество отведенной теплоты от холодного пара после И, Дж/кг;qотв = h1" – h1'. h3' – h3'' = h1'' – h1'Отсюда находится энтальпия жидкого х.а. после РТ h3":h3" = h3' – (h1" – h1').

Date: 2015-09-24; view: 1446; Нарушение авторских прав; Помощь в написании работы --> СЮДА...



mydocx.ru - 2015-2024 year. (0.006 sec.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав - Пожаловаться на публикацию