Міністерство освіти та науки України
Національний технічний університет
Харківський політехнічний інститут
Кафедра технічної кріофізики
Курсова робота
Проектування циклу холодильної машини
Завідуючий кафедри
Доктор фіз. мат. наук доц. Свістунов В.М.
Керівник
Кандидат фіз. мат. наук Кухаренко В.М
Нормо контроль
ст. викладач Оверко М. Є.
Виконавець
студент гр. ФТ-25 Надточий О.С.
Харків 2009
РЕФЕРАТ
Отчет покурсовойроботе: страниц 39, рисунков 12, таблиц 11, источников 15.
Ключевые слова: ИСПАРИТЕЛЬ, КОНДЕНСАТОР, ТЕПЛОВАЯ НАГРУЗКА, КОЭФФИЦИЕНТТЕПЛОПЕРЕДАЧИ.
В данной курсовой работе рассмотрено расчет холодильной машины для фреона R12 и R134a проведен расчет испарителя и конденсатора. Построен цикл для R134a и проведены расчеты в программах для эксплуатационных режимов R12 и R134a.
В следствии чего мы определили что R134a на 5%-8% уступает фреону R12. По этому он может заменить R12, так как он не очень сильно отличается по параметрам машины.
Сравнительная характеристика фреонов R12 и R134a в данной курсовой работе.
THE ABSTRACT
Thereportoncoursethe robot: pages 39, drawings 12, tables 11, sources 15.
Keywords: the EVAPORATOR, the CONDENSER, THERMAL LOADING, HEAT TRANSFER FACTOR.
In the given course work it is considered calculation of a refrigerator for freon R12 and R134a evaporator and condenser calculation is carried out. The cycle for R134a is constructed and calculations in programs for operational modes R12 and R134a are carried out.
In a consequence of that we have defined that R134a on 5 %-8 % concedes to freon R12. On it can replace R12 as it not so strongly differs on car parameters.
The comparative characteristic Freon R12 and R134a in the given course work.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1 Аналитическийобзор
1.1 Область применения
1.2 Поиск равноценных замен фреона R12
1.3 Эксплуатационные характеристики R134a
1.4 Достойная замена для R12
1.5 Использование R134а
1.6 Основные сведенья при замене R12 на R134a
2 Получение холодильного цикла
2.1 Постановка задачи
2.2 Построение холодильного цикла для R-134a с помощью программы и сравнение с показателями R12
3 Расчет конденсатора
3.1 Постановка задачи
3.2 Расчет оросительного конденсатора
4 Расчет испарителя
4.1 Постановка задачи
4.2 Расчет панельного испарителя
Заключение
Список источников информации
ВВЕДЕНИЕ
R134a представляет собой не разрушающий озоновый слой хладагент, предназначенный для замены R-12 в среднетемпературных агрегатах. R134a обладает нулевым потенциалом разрушения озонового слоя (ПРОС), а его потенциал глобального потепления (ПГП; ПГП углекислого газа равен 1) составляет 1300, что гораздо ниже, чем ПГП R-12, равного 8500. R-134a не воспламеняется во всем диапазоне температур эксплуатации. Однако при сжатии воздухом R-134а может образовывать горючие смеси (аналогично R-22). По этой причине хладагент нельзя смешивать с воздухом для проведения испытаний под давлением на предмет выявления утечек. В рамках программы PAFT завершено исследование токсичности R-134а.
С самого начала допустимый уровень воздействия данного продукта (допустимый уровень воздействия определяется как предельно допустимые регулярно воздействующие концентрации) составляет 1000 частей/млн., что сравнимо с TLV 1000 частей/млн., свойственное R-12. По классификации ASHRAE этот продукт относится к классу А1. R-134a - идеальный хладагент для областей применения, где особое значение придается безопасности и постоянству эксплуатационных характеристик.
1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР
1.1 Области применения
Хладагент рекомендуется применять в системах кондиционирования воздуха (с центробежными и объемными компрессорами), охладителях, холодильных системах со средними температурами испарения (малые, средние, крупные системы), бытовых холодильниках, автомобильных и транспортных системах кондиционирования воздуха. [9].[10]
1.2 Поиск равноценных замен фреона R12
Ещё несколько лет назад наибольшее распространение в торговом "холоде" имели фреоны R12, R22, R502. Однако их озоноразрушающий потенциал вынудил специалистов заняться поиском равноценных заменителей, не представляющих такой опасности для экологии планеты. В качестве альтернативных вариантов они рекомендовали R-134a, R404A/R507A, R407C, R410A, NH3 и различные гидроуглероды. Свойства новых хладагентов, их преимущества и недостатки исследовали специалисты немецкой компании Bitzer. [11]
1.3 Эксплуатационные характеристики R134a
В среднетемпературном оборудовании R134a обладает эксплуатационными характеристиками, близкими R-12. В зависимости от условий эксплуатации кпд хладагента по сравнению с R-12 колеблется в пределах от 4-2 до 4-8 %, а холодопроизводительность меняется в диапазоне от -10 до +2 %. [10]
1.4 Достойная замена для R12
R134a был первым не содержащим хлора хладоном, принятым на вооружение. Сегодня он широко применяется в холодильном оборудовании и в сфере кондиционирования - как в чистом виде, так и в составе смесей.
Тесты показали, что утверждения по поводу широты сферы применения фреона этого типа не вполне справедливы. Температурные уровни (выхода газа, масла, работы мотора) даже ниже, чем у R12, а значит, 134-й фреон значительно уступает R22. Тем не менее, новый хладон вполне успешно может применяться в сфере кондиционирования и среднетемпературного оборудования. Хорошие теплопередаточные способности испарителей и конденсаторов позволяют достаточно экономично использовать фреон.
Серьёзной проблемой для специалистов оказался подбор смазки для компрессора, работающего на R134a или другом озонобезопасном агенте. Дело в том, что традиционные минеральные и синтетические масла не растворяются 134-м фреоном, а значит, они будут безрезультатно гоняться по холодильному кругу. В этой ситуации процесс теплообмена может быть нарушен настолько серьёзно, что оборудование выйдет из строя.
Новые масла с необходимым для нормальной работы компрессора уровнем растворимости были созданы холодильщиками. Основные компоненты в них - полиэфирные масла. Они имеют смазочные характеристики, аналогичные тем, которыми обладают традиционные масла, но в большей или меньшей степени гигроскопичны - в зависимости от растворимости фреона. С учётом этого нюанса от производителя требуется максимальная аккуратность во избежание возникновения в компрессоре химической реакции гидролиза.
Недостаток новых масел заключается в том, что они плохие проводники электричества, и по этой причине не очень подходят для полугерметичных и герметичных компрессоров. Их место - в транспортных системах кондиционирования, работающих на открытых компрессорах. Высокая скорость циркуляции масла требует оптимальной его растворимости. В других сферах холодильного дела применяются эфирные масла.
Для использования R134a требуется подходящий тип компрессора с адаптированными под этот фреон компонентами системы. При переводе техники на новый фреон необходимо аккуратно провести дегидратацию агрегата, и только после этого переводить его на новый смазочный материал.
При переходе с 12-го фреона на озонобезопасный специалисты сталкиваются с тем, что полигликолевое масло вступает в реакцию с остатками хлора или минерального масла. Эфирные масла могут использоваться с фреонами, содержащими хлор. Они не реагируют на минеральные масла и на содержание некоторой доли хлора в системах, переведённых на R134.
Остатки влаги в компрессоре могут иметь негативные последствия для работы холодильной системы, поэтому чрезвычайно важно избавиться от остатков хлора и воды. В некоторых случаях, когда система, работавшая на 12-м фреоне, находилась в плохом состоянии, при переходе на новый так и не удавалось достичь химической стабильности. В результате разложения масла образовывался осадок, содержащий хлор. Он проникал в компрессор и детали агрегата. В подобных ситуациях специалисты полагают нерациональным перевод оборудования на новые фреоны.
По материалам исследования компании BITZER. [16]
1.5 Использование R134а
В холодильных установках, работающих при температурах кипения ниже -15 оС, энергетические показатели R134a хуже, чем у R12 (на 6% меньше удельная объемная холодопроизводительность при -18 оС и холодильный коэффициент). В таких установках целесообразно применять хладагенты с более низкой нормальной температурой кипения либо компрессор с большей холодопроизводительностью. В среднетемпературных холодильных установках и системах кондиционирования воздуха холодильный коэффициент R134a равен коэффициенту для R12 или выше его. В высокотемпературных холодильных установках удельная объемная холодопроизводительность при работе на R134a также несколько выше (на 6% при t0 = 10 оС), чем у R12.
Из-за значительного потенциала глобального потепления GWP рекомендуется применять R134a в герметичных холодильных системах.
R134a широко используют во всем мире в качестве основной замены R12 для холодильного оборудования, работающего в среднетемпературном диапазоне. Его применяют в автомобильных кондиционерах, бытовых холодильниках, торговом холодильном среднетемпературном оборудовании, промышленных установках, системах кондиционирования воздуха в зданиях и промышленных помещениях, а также на холодильном транспорте. Хладагент можно использовать и для ретрофита оборудования, работающего при более низких температурах. Однако в этом случае, если не заменить компрессор, то холодильная система будет иметь пониженную холодопроизводительность.
Вместе с тем в водоохладительных установках с винтовыми и центробежными компрессорами применение R134a имеет определенные перспективы. [12] [13]
1.6 Основные сведения при замене R12 на R134a
Основные сведения. При замене R12 на R134a следует обращать внимание на возможность изменения холодопроизводительности. На рисунке 1.1 ниже показано изменение начальной холодопроизводительности установки (модель "L'Unite Неrmetiquc"), работавшей на R12 и переведенной на R134a, в зависимости от температуры кипения. Как видно из рисунка, с понижением температуры кипения холодопроизводительность уменьшается. Снижение холодопроизводительности можно предотвратить двумя путями: