Актуальность. Наибольшее распространение для искусственного охлаждения в области умеренного холода получили парокомпрессионные холодильные машины. Они широко применяются в холодильной технике для охлаждения, замораживания и хранения пищевых продуктов благодаря их энергетической эффективности (меньший расход энергии по сравнению с другими машинами) и меньшей экологической опасности.
В настоящее время холодильная техника не располагает однокомпонентными рабочими веществами с одновременно высокими термодинамическими, теплофизическими и экологическими показателями. В связи с этим стали применятся смеси, состоящие из однокомпонентных веществ, разрешенных к производству и использованию Монреальским протоколом.
В данной выпускной квалификационной работе рассматриваются неазеотропные (зеотропные) хладагенты. Они обладают таким преимуществом, что при циркуляции рабочего тела по контуру холодильной системы происходит изменение его состава, которое может привести к возрастанию холодопроизводительности и холодильного коэффициента по сравнению с характеристиками для чистых хладагентов.
Статические характеристики парокомпрессионных холодильных машин необходимы при их эксплуатации, так как по ним определяют многочисленные свойства холодильных машин (в том числе и потребительские свойства). Статические характеристики позволяют принять решение о необходимости автоматического регулирования.
Цель работы. Рассчитать статические характеристики парокомпрессионной машины на многокомпонентном рабочем агенте для обеспечения условно принятой холодопроизводительности 10 кВт.
Ход и структуру выпускной квалификационной работы определили поставленные задачи:
1. Выполнить обзор научно-технической и патентной литературы
по заданной теме;
2. С целью выбора подходящего хладагента произвести оценку энергетических, экологических и иных показателей многокомпонентных неазеотропных хладагентов. Анализ данных рабочих агентов включает в себя подбор экологически безопасных хладагентов для неазеотропной смеси, а также подбор хладагентов по токсичности и огнеопасности. По результатам анализа выполнить оценку энергетической эффективности одноступенчатых холодильных циклов на подобранных многокомпонентных неазеотропных хладагентах;
3. Рассчитать и подобрать основные элементы одноступенчатой парокомпрессионной холодильной машины. Данный расчет должен включать в себя:
• Т епловой расчет и подбор одноступенчатого поршневого компрессора холодильной машины;
• Расчет конденсатора, который включает в себя расчет площади теплообменной поверхности и основных размеров вертикального кожухотрубного конденсатора, а также механический (прочностной) расчет;
Расчет испарителя.
4. Выполнить расчет статических характеристик парокомпрессионной холодильной машины.
1. Был проведен обзор научно-технической литературы
2. Были подобраны однокомпонентные хладагенты, которые приемлемые
по экологическим характеристикам, нормам токсичности и
огнеопасности. Произведена оценка основных энергетических
показателей – затрат энергии на сжатие рабочего агента в компрессоре
и холодильный коэффициент. По результатам для проектирования
системы охлаждения был подобран неазеотропный хладагент R423A,
степень повышения давления – 2,5, давление испарения - 0,4 МПа,
давление конденсации – 1 МПа.
3. Произведен тепловой расчет и подбор одноступенчатого поршневого
компрессора холодильной машины. Рассчитана площадь
теплообменной поверхности вертикального кожухотрубного
конденсатора �к = 10,033 мଶ, определены основные размеры
теплообменника-конденсатора. А также проведен механический
(прочностной) расчет. Разработан чертеж конденсатора общего вида.
Рассчитана площадь теплообменной поверхности испарителя
�и
= 1,529 мଶ и определены основные размеры.
4. Составлена математическая модель и выполнен расчет статических
характеристик парокомпрессионной холодильной машины.
Рассмотрена зависимость тепловой нагрузки испарителя от расхода
охлаждающей воды при изменяющейся температуре воды на входе в
конденсатор и зависимость тепловой нагрузки испарителя от
температуры охлаждающей воды на входе в конденсатор при
изменяющемся расходе охлаждающей воды.
