Современные кондиционеры и климатехника

21.06.2009

При расчетах морозильных машин примут на вооружение два варианта P-I диаграмм. Данные варианты выделяются масштабом оси давления: в некоем случае — данное Р, в ином — lg Р. Диаграмма P-I наиболее точна в сфере критической точки и применяется, например, для хладагента С0 2 , морозильный цикл которого лежит в окрестности критической точки. Для прочих хладагентов, применяемых далеко от критической точки, удобнее трудиться с диаграммой lg P-I. Т.к. в кондиционерах как правило применялся хладагент R22, обсуждение lg P-I диаграммы станем вести на случае этого хладагента (рис. 3.2.17). Сегодня идет смена хладагента R22 на альтернативные (R407C, R410A), термодинамические свойства которых подобны хладагенту R22. На lg P-I диаграмме по оси абсцисс приостанавливается удельная энтальпия/(кДж/кг). В приведенной диаграмме (3.2.17, а) начало координат Рис. 3,2.13. Линии многократной сухости на lg P-I диаграмме обозначено 80 кДж/кг, а удельная энтальпия при температуре 0 °С составляет 200 кДж/кг. В каких-либо диаграммах подобраны другие ценности энтальпии в данных точках. Однако данное не отражается на эффектах расчетов, т.к. важна разность энтальпии 2 состояний вещества, а не полнейшее ее значение. Ось ординат являет из себя логарифмическую шкалу, на коей нанесено значение давления в барах. По центру диаграммы находится подковообразная линия, верхняя точка которой считается критической и обозначена Скр. Эта линия разграничивает плоскость диаграммы на 3 области. В сфере I (рис. 3.2.13) хладагент присутствует в жидком состоянии, в сфере II — в парожидкостном (двухфазное состояние), в об-ласти III — в состоянии равным признаком процентного содержания пара в смеси. Линия х = 0,1 соответствует состоянию газа с 10 % содержанием пара и 90 % содержанием жидкости. Кривые х= 0 их = 1 считаются пограничными линиями. Линия х = 0 — данное линия жидкого хладагента, а линия х = 1 — данное линия пара. Обратим внимание на нрав кривой многократных значений температуры (рис. 3.2.14). В сфере I изотерма вертикальна, в сфере II — горизонтальна, ну а в области III — вначале криволинейна, а затем устремляется стать вертикальной. На диаграмме кроме того изображены линии многократного удельного размера (рис. 3.2.15) и линии многократной энтропии (рис. 3.2.16). Для конкретного определения параметров термодинамического процесса используют lg P-I диаграммами, выпускаемыми заводами-изготовителями хладагента. Как правило, данные диаграммы сделаны в солидном Рис. 3.2.15. Линии многократного удельного размера на lg P-I диаграмме Рис. 3.2.16. Линии многократной энтропии Изотермическое парообразование Как было показано ранее, процесс изотермического парообразования в морозильном цикле идет по линии 1-2, а далее продолжается до масштабе и довольно точно, что разрешает использовать их для расчетов. Помимо того, наличествуют таблицы состояния хладагента при разных температурах, а кроме того таблицы удельного объема, энтальпии и энтропии хладагента в разных состояниях (на линии насыщения, чрезмерно разогретого пара) (табл. 3.2.1). Энтальпийная диаграмма для хладагента R22 изображена на рис. 3.2.17, а, и рис. 3.2.17, б. В табл. 3.2.1 приведены термодинамические данные хладагента R22 на линии насыщения. Удельный объем, энтальпия и энтропия в состоянии чрезмерно разогретого пара для хладагента R22 приведены в таблицах 3.2.2, 3.2.3, и 3.2.4. Рассмотрим представленный на lg P-I диаграмме теоретический цикл одноступенчатой компрессионной морозильной машины, используемой для кондиционирования воздуха. При кондиционировании температура воздуха, подаваемого в здание от кондиционера, обязана быть положительной, а температура конденсации должна превышать температуры находящейся вокруг среды на 10-15 К. В следствии этого температуру кипения подбираем +5 °С, а конденсации +40 "С. На lg P-I диаграмме (рис. 3.2.17) проведем линии многократного давления, сообразные данным температурам. Данное соответственно 5,838 и 15,34 бара (точное значение характеризуем по таблицам). Термодинамические данные хладагента на линии насыщения (точки 2,5 и 6) характеризуем по таблице 3.2.1. Рассмотрим процессы, происходящие в морозильных машинах систем кондиционирования. 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 440 460 480 500 520 540 560 / Удельная энтальпия, кДж/кг Рис. 3.2.17, a. lg P-I диаграмма для фреона R-22 (полная) точки 3 (перегрев испарителя для исключения мокрого хода компрессора). Примем значение перегрева 5 К. В тех случаях точка 3 станет характеризоваться давлением Р = 5,838 бара и температурой t = +10 °С. По таблице энтальпии чрезмерно разогретого пара (табл. 3.2.3) находим энтальпию при +5 X (с учетом перегрева +5 X) 1 Ъ = 410,9 кДж/кг. Энтропию и удельный размер в точке 3 находим кроме того по таблицам 3.2.4 и 3.2.2: S 3 = 1,758 кДж/кг ■ К; V= 41,46 дм 3 /кг. Изоэнтропийное сжатие Хладагент скукоживается до давления Р = 15,34 бара (точк а 4) по линии S = const. Точка 4 лежит на пересечении линий ? 4 = 15,34 бара и 5 4 = 1,758. По таблице энтропии в состоянии чрезмерно разогретого пара (таблица 3.2.4) находим, что для отмеченных Р и S перегрев что же касается температуры насыщения в точке 5 составляет +20 К. Т.к. температура хладагента в точке 5 составляет 40 X, то в точке 4 в соответствии с этим t, - 40+20 = 60 X; V, = 17,25 дм 3 /кг. Из-за издержек давления на входе компрессор обязан производить всасывание при давлении ниже давления улетучивания (участок 3—3'), а из-за издержек давления на выходе компрессор обязан сжимать хладагент до давлений повыше давления конденсации (участок 4'-4"). Потребность компенсации перечисленных потерь повышает работу сжатия (линия 3'~4') и сокращает эффективность цикла. Отметим, что изоэнтропийное сжатие можно вычислить только при превосходно теплоизолированном компрессоре. Т.к. ни один компрессор не имеет возможности быть идеален, при расчете нужно вносить поправки. Конденсация Конденсация состоит из 3 процессов: снятия перегрева, конденсации и переохлаждения. Из точки 4 "по линии 4"—5 идет процесс подготовительного замараживания (снятие перегрева) хладагента, а по линии 5-6 — процесс конденсации. Отрезок 6-7 есть переохлаждение хладагента в конденсаторе. Напомним, что процесс переохлаждения нужен для обеспечивания конденсации всего хладагента в конденсаторе и увеличения эффективности дросселирования. Примем переохлаждение равным 5 К, в тех случаях точка 7 станет характеризоваться параметрами Р 7 = 15,34; t 7 = 35 X; / 7 = 242,0 кДж/кг. Энтропия в данной части диаграммы не указана. Хотя это не играет роли, т.к. нас интересуют ценности энтальпии. Изоэнталышйное расширение Данный процесс идет по линии 7- 1 при многократной энтальпии. Параметры точки 1 находим, как следует из того, что Р х = 5,838, а / ( = 7 7 = =242,0 кДж/кг. 5 7 и V 7 находим по таблицам: ^ = 1,021 и V 7 . = 0,788 дм 3 /м. Эффекты занесем в таблицу.

Т очка

/,°С

/, кДэк'кг

S, кДж/ктК

…
Читать дальше P-I ДИАГРАММА ХОЛОДИЛЬНОГО ЦИКЛА