Характеристики холодильных машин

Основными характеристиками холодильных машин являются зависимости холодопроизводительности Q₀ и потребляемой энергии (мощности N) от условий работы:

температуры хладоносителя на входе в испаритель t_вx (или в воздухоохладитель) и величины расхода хладоносителя G_ХН случае воздуха, который надо охлаждать;

температуры теплоносителя (воздуха окружающей среды) t_о.с=t_н на входе в конденсатор и величины расхода теплоносителя G_о.с (или G_н).

Расход G_хн является практически постоянной величиной, так определяется напорно-расходными характеристиками контура охлаждения СТ.

Температура хладоносителя t_вx при установившемся режиме работы СТ в процессе эксплуатации в основном определяется довольно малым дифференциалом температур Δt_д термореле, установленного в объекте термостатирования при регулировании холодопроизводительности по способу «пуск-останов». Следовательно, величину t_вx можно приближённо считать постоянной. Исключение может составить начальный период работы ПКХМ при выходе на стационарный периодический тепловой режим.

Наиболее изменяющейся величиной, и, следовательно, наибольшим возмущающим фактором является температура окружающего воздуха (среды) t_о.с, подаваемого в конденсатор. В зависимости от условий применения и эксплуатации ПКХМ температура t_о.с может изменяться в интервале от -50°С до +50°С или от 0°С до +50°С.

В результате испытаний ПКХМ получают зависимости холодопроизводительности Q₀ и потребляемой компрессором мощности N_e от температуры кипения t₀ при постоянных значениях t_к и от температуры конденсации t_к.

Рис. 3.15. Характеристики парокомпрессионной холодильной машины

Рассмотрим реакцию ПКХМ на понижение t_o.c, имея в виду, что все параметры ПКХМ и, в первую очередь, Q₀, расчитывались на максимальное значение t_o.c при температуре в испарителе t₀.

В случае понижения t_о.с разность температур t_к – t_о.с увеличивается, интенсивность охлаждения и конденсации фреона в конденсаторе К_д возрастает и давление в К_д падает. Следовательно, уменьшится t_к, что должно привести к росту Q₀ (рис. 3.15). С увеличением Q₀ возрастает нагрев пара в испарителе, t_вых и соответственно увеличивается перегрев пара Δt_п = t_вых –t₀.

Это приводит к большему открытию ТРВ, возрастанию расхода фреона G_a в испаритель, уменьшению энтальпии пара на выходе из испарителя и уменьшению Q₀ до расчетного значения.

На рис. 3.15 показано, как при t₀ = +5°С и t_к = +65°С получается расчётная холодопроизводительность Q₀. При понижении t_о.с происходит переход на новую характеристику, например, при t_к = +55°С. Это приводит к росту Q₀. Однако за счёт работы ТРВ Q₀ уменьшается до первоначального значения. При этом температура кипения t₀ понизится до -4°С.

Уравнение теплового баланса ПКХМ имеет вид

Q_к = Q₀ + Θ_e,

которое показывает, что через конденсатор должна отводится теплота, принимаемая испарителем от объектов охлаждения Q₀ и теплота, получаемая при сжатии паров хладагента Θ_e.

Контрольные вопросы к разд. 3.3

1. Чем холодильная машина отличается от теплового насоса?

2. Какие хладагенты используются в ПКХМ СТ?

3. Назовите назначение основных частей ПКХМ.

4. В чём заключается принцип действия ПКХМ?

5. Из каких элементов состоит блок защиты компрессора и какие функции он выполняет?

6. Какие функции выполняют регуляторы ТРВ «до себя» и «после себя»?

7. Что собой представляет уравнение теплового баланса ПКХМ?

8. От каких параметров зависит холодопроизводительность ПКХМ Q₀ и потребляемая мощность? Их графическая интерпретация?

9. Каким образом можно регулировать холодопроизводительность?