холодильное оборудование. Рефрижератор ПЗ финал. 1 Планировочные, конструктивные решения и теплотехнический расчет изотермического вагона

• Название: 1 Планировочные, конструктивные решения и теплотехнический расчет изотермического вагона
• Анкор: холодильное оборудование
• Дата: 01.12.2019
• Размер: 2.18 Mb.
• Имя файла: Рефрижератор ПЗ финал.doc
• Тип: Документы; #97995
• страница: 12 из 31

2 расчет и конструирование элементов холодильной установки
2.1 Холодильный цикл
Температура кипения:

t_о=t_вн – 8= –20 – 8= –28°C.

Температура конденсации:

t_конд=t_н + 10=38+10=48°C.

Зная температуры кипения и конденсации, по диаграмме состояния (lgP-i) для хладона R-12 определяем соответствую­щие давления:

кипения - р_о=0,11 МПа,

конденсации - р_конд=1,16 МПа.

Из условия компоновки холодильных машин в агрегатированном виде принимаем давления всасывания (начальное) и нагнетания (конечное) в пределах:

р_н=(0,95÷0,97) р_о,

р_к=(1,03÷1,1,06) р_конд.

р_н=0,96·0,11=0,106 МПа,

р_к=1,04·1,16=1,21МПа.

Отношение давлений в компрессоре:

П==11,42.

Разность давлений

р_к – р_н=1,21 – 0,106 = 1,104 МПа.

Возможности применения одноступенчатых компрессоров ограничиваются температурой нагнетания (температурой хладагента в конце сжатия) и разностью давлений нагнетания и всасывания. В современных фреоновых поршневых компрессорах, устанавливаемых в рефрижераторных вагонах, допускается разность р_к – р_н ≤ 1,37 МПа (в компрессорах старой градации по ГОСТ 6492–81 не более 0,78 МПа), а температура в конце сжатия не должна превышать 125°С. Тем не менее для обеспечения устойчивой работы компрессора (снижения нагрузки на поршни) целесообразно применить двухступенчатое сжатие в компрессоре. Двухступенчатое сжатие дает возможность уменьшить степень сжатия в цилиндрах и, следовательно, увеличить коэффициент подачи компрессора. Двухступенчатое сжатие может осуществляться либо последовательно в двух отдельных компрессорах (низкого и высокого давления), либо в одном компрессоре, один или несколько цилиндров которого служат ступенью низкого давления, а один или два цилиндра – ступенью высокого давления (наиболее распространенное соотношение цилиндров 3:1).

В холодильных машинах, работающих на хладоне-12, обычно применяют двухступенчатое сжатие без промежуточного охлаждения, что позволяет упростить установку и ее обслуживание. Реализация в холодильной машине цикла с двукратным дросселированием и полным промежуточным охлаждением паров хладона в сосуде за счет кипения жидкого хладагента неэффективно (из-за малой теплоты парообразования хладона-12).

Двухступенчатое сжатие без промежуточного охлаждения применя­ется, например, в холодильных установках немецких АРВ и 5-вагонноых секций типа ZB-5. Поступающие из испарителя пары хладона-12 всасыва­ются сначала тремя цилиндрами низкого давления четырех­цилиндрового компрессора, где сжимаются до промежуточного давления, после чего через перепускной патрубок пары без промежуточного охлаждения всасываются в четвертый цилиндр высокого давления и сжимаются до конечного давления (давления конденсации).

Промежуточное давление определяется из условия равенства степеней сжатия в цилиндрах низкого и высокого давлений:



Температура всасывания первой ступени с учетом перегрева паров хладагента в регенеративном теплообменнике:

t_вс= t_о+8= –28+8= – 20°C.

Цикл холодильной машины в lgР – i диаграмме представлен на рисунке 7, а параметры в узловых точках цикла – в таблице 3.

1 – 2′ – адиабатный процесс сжатия в первой ступени;

1 – 2 – политропный процесс сжатия в первой ступени;

2 – 4 – политропный процесс сжатия во второй ступени;

4 – 4′ – охлаждение в конденсаторе до температуры конденсации;

4′ – 5 – конденсация;

5 – 6 – переохлаждение в регенеративном теплообменнике;

6 – 7 – дросселирование в регулирующем вентиле;

7– 1′ – кипение в испарителе;

1′ –1 – перегрев перед всасыванием.

Удельная массовая холодопроизводительность цикла:

q_o=i₁– i₇=343,33 – 243,35=99,89 кДж/кг

Холодопроизводительность установки «нетто» Q_0нетто равна расходу холода на охлаждение грузового помещения, т.е. равна суммарным теплопритокам в охлаждаемое помещение Q_0нетто = ΣQ ≈ 15,3 кВт.

С учетом неизбежных дополнительных потерь холода (теплопритоки в трубопроводах машины, от встроенного электродвигателя и пр.) холодо­производительность установки «брутто» Q_{0брутто} и, соответственно,холодо­производительность компрессора Q₀ должны быть несколько больше и равны сумме полезного расхода холода Q_0нетто и всех потерь. Совершенство конструкции холодильной установки характеризуется коэф­фициентом потерь холода

ε = Q_0нетто / Q_{0брутто}

Для установок непосредственного охлаждения ε = 0,9 … 0,96.

Требуемая холодопроизводительность компрессора

Q₀ =Q_{0брутто} = Q_0нетто / ε = 15,3 / 0,95 ≈ 16 кВт.

Массовая производительность компрессора:


Для обеспечения необходимой холодопроизводительности установки выбираем два компрессора марки 2ФУУБС18, характеристики которого представлены на рисунке 8. При температуре кипения минус 28°С и температуре конденсации плюс 48°С холодопроизводительность одного компрессора 2ФУУБС –