Методические рекомендации по выполнению лабораторных работ для студентов всех форм обучения всех специальностей Бийск (стр. 10 из 12)
2"–3 – изотерма и изобара – конденсация пара в конденсаторе за счет отвода теплоты охлаждающей водой или воздухом;
3–3" – изобара – переохлаждение жидкого холодильного агента в конденсаторе или отдельном теплообменнике до температуры переохлаждения Т3, более низкой, чем температура конденсации, но при том же давлении;
3"–4 – изэнтальпа – дросселирование в регулирующем вентиле с падением давления и температуры;
4–1" – изотерма и изобара – испарения и перегрев холодильного агента в испарителе за счет подвода теплоты от охлаждаемого тела;
1"–1 – изобара – перегрев пара в теплообменнике за счет теплообмена с переохлаждаемым жидким холодильным агентом в специальном теплообменнике.
Переохлаждение холодильного агента (линия 3–3") компенсирует потери при дросселировании и увеличивает холодопроизводительность установки. Некоторый перегрев пара перед всасыванием (линия 1"–1) обеспечивает устойчивый сухой ход компрессора.
Линия сжатия 1–2 практически не совпадает с адиабатой 1–2". Так как компрессор выполняется с воздушным охлаждением, то процесс сжатия идет с отдачей теплоты окружающей среде (воздуху), т.е. по политропе 1–2. При этом за счет отвода теплоты при сжатии работа сжатия несколько уменьшается.
Цель работы – практическое ознакомление с работой холодиль-ной установки, а также экспериментальное определение холодопроиз-водительности, получаемой при заданных условиях, и холодильного коэффициента.
Экспериментальная часть
Схема холодильной установки приведена на рисунке 14.
1 – испаритель; 2 – компрессор; 3 – конденсатор; 4 – теплообменник;
5 – фильтр; 6 – осушитель; 7 – дроссель; 8 – холодильная камера;
9 – калориметр; 10 – вентилятор; 11 – заслонка; 12 – расходомер;
13 – диафрагма; 14 – ротаметр; 15 – вентиль
Рисунок 14 – Схема холодильной установки ИФ-49
Изучаемая холодильная установка состоит: из испарителя 1; одноступенчатого двухцилиндрового компрессора 2 (марки 2ФВ-6/3), сжимающего пары хладона до давления конденсации
; конденса-тора 3; противоточного теплообменника 4, где жидкий хладон охлаж-дается до температуры переохлаждения 
, обмениваясь теплотой с парами хладона, идущими на всасывание и перегревающимися до температуры перегрева 
; фильтра 5, служащего для улавливания загрязнений осушителя 6, заполненного силикагелем и предназначен-ного для улавливания влаги; терморегулирующих вентилей (дроссе-лей) 7, регулирующих поступление хладона в испаритель (установка имеет два дросселя и два змеевиковых ребристых испарителя, работающих параллельно). Испарители заключены в холодильную камеру 8. Из испарителей пары хладона всасываются компрессором.Рабочим веществом холодильной установки ИФ-49 служит хладон-12 (дифтордихлорметан), являющийся одним из наиболее широко распространенных холодильных агентов. При нормальных условиях хладон-12 представляет собой тяжелый бесцветный газ (температура кипения 29,8 ºС, давление конденсации при 25 ºС составляет 0,65 МПа) с очень слабым специфическим запахом, который ощутим лишь при содержании в воздухе более 20 % (об.) хладона. Сухой хладон-12 не корродирует металлы, за исключением магниевых сплавов. Хладон-12 наиболее безвреден, но в жидком состоянии может вызывать обморожение кожи и поражение глаз.
В установке осуществляется замкнутый цикл охлаждения и нагревания воздуха. Циркуляцию воздуха обеспечивает вентилятор 10. Для регулирования расхода воздуха на нагревательном трубопроводе установлена заслонка 11. Судить о расходе воздуха можно по расходо-меру 12 (кольцевые весы), датчиком которого является диафрагма 13. Охлаждаемый воздух проходит холодильную камеру, в которой поме-щены испарители, сверху вниз. Для нагревания охлажденного воздуха перед вентилятором установлен двухсекционный электрокалорифер 9. Мощность одной секции калорифера и соответственно температуру нагреваемого воздуха можно регулировать лабораторным автотранс-форматором (ЛАТРом).
В змеевик конденсатора 3 холодильной установки подают водо-проводную воду через ротаметр 14, по показаниям которого судят о расходе воды.
Температуру определяют электронным мостом (марки MCPI-01). Соответствующие термометры сопротивления подключают к показы-вающему прибору многоточечным переключателем.
Датчиками температур являются термометры сопротивления. Избыточное давление конденсации и испарения измеряют манометрами.
Порядок проведения работы
При пуске установки сначала, открывая вентиль 15 (см. рисунок 14), устанавливают по ротаметру 14 заданный расход воды. Затем пускают компрессор 2 и вентилятор 10. Заданный расход воздуха устанавливают заслонкой 11 по прибору 12. Через 3 минуты после пуска компрессора включают калорифер (нерегулируемую секцию включают полностью, а регулируемую секцию, мощность нагрева которой можно регулировать ЛАТРом, – по заданию).
Спустя 30 минут после пуска установки приступают к снятию показаний приборов. Измерения производят каждые 5 минут. Полученные данные записывают в таблицу 10.
Таблица 10 – Экспериментальные данные
| Номер опыта | Показания расходометра 12 | Расход воздуха V, м/с | Показания ротаметра 14 | Расход воды V, м/с | Температура, ºС | Избыточное давление хладона, кгс/см2 | ||||||||
| воздуха | воды | хладона | ||||||||||||
| до охлаждения J1 | охлажденного J2 | начальная tнач | конечная tкон | при всасывании Т1 | при нагревании Т2 | при переохлаждении Т3 | при перегреве Т4 | конденсации Рк | испарения Ри | |||||
| 1 | ||||||||||||||
| 2 | ||||||||||||||
| … | ||||||||||||||
| n | ||||||||||||||
Рекомендуемые условия проведения эксперимента:
1. Расход воды в конденсаторе – от 0,3 до 0,5 л/с (от 20
до 30 л/мин).
2. Расход воздуха от 0,11 до 0,22
( от 400 до 800 
).3. Мощность регулируемой секции калорифера – от 100 до 120 делений шкалы автотрансформатора.
4. Охлаждать воздух до минусовых температур не следует, так как в этом случае установка будет запотевать и может быстро выйти из строя. Кроме того, при более высокой температуре охлаждённого воздуха уменьшается температурный перепад с окружающей средой, а следовательно, будут меньше тепловые потери с поверхности холодильной камеры.
После достижения установившегося режима работы установки, о чем будет свидетельствовать неизменность температуры охлаждённого воздуха во времени, выполняют контрольные измерения всех величин и прекращают опыт.
Установку останавливают в следующем порядке: выключают калорифер, затем компрессор, вентилятор и в последнюю очередь отключают воду.
Обработка экспериментальных данных
Обработку опытных данных начинают с построения цикла работы холодильной установки в координатах
(или T–S) и нахождения всех нужных значений энтальпии холодильного агента. Построение цикла и расчёты производят по средним значениям величин, измеренных при установившемся режиме работы установки.Узловые точки цикла определяют следующим образом (см. рисунок 13):
1 – по давлению испарения;
1" – по температуре перегрева паров хладона в испарителе и давлению испарения;
1 – по температуре всасывания и давлению испарения;
2 – по давлению конденсации и температуре нагнетания;
2 и 3 – по давлению конденсации;
2" – как точку пересечения изоэнтропы, проходящей через точку 1, с изобарой, соответствующей давлению конденсации;
3 – по температуре переохлаждения жидкого хладона;
4 – как точку пересечения изоэнтальпы с изобарой, соответствую-щей давлению испарения.
Далее рассчитывают:
1. Количество теплоты, отдаваемое хладоном воде в конденса-торе, за единицу времени (Вт):
. (5.5)2. Количество хладона, циркулирующего в установке в единицу времени (кг/с):
. (5.6)3. Мощность (Вт), расходуемую компрессором, при допущении, что сжатие происходит при постоянной энтропии (теоретическая мощность):
. (5.7)4. Полная холодопроизводительность установки (Вт):
. (5.8)5. Полезная холодопроизводительность установки (Вт):
. (5.9)