Цикл парокомпрессионной холодильной установки

Парокомпрессионная установка – это установка, в которой сжатие пара осуществляется при помощи компрессора. В качестве хладоагентов в парокомпрессионных установках используются аммиак или фреон. Температура кипения аммиака при атмосферном давлении составляет -34^о С, а, например, у фреона–12, являющегося хладоагентом в бытовых холодильниках, t _н = -29,8^оС при p = 1 бар. Следовательно, применение таких хладоагентов не требует вакуума, что значительно упрощает установку.

На рис.5.3 приведена принципиальная схема парокомпрессионной установки.

Сжатый в компрессоре К до давления p ₂ пар поступает в охладитель ТО. Пар в охладителе ТО, отдавая теплоту во внешнюю среду при p ₂=const, конденсируется. Далее кипящая жидкость дросселируется с понижением температуры, проходя через дроссель Др, и переходит в состояние влажного пара. Из дросселя влажный пар поступает в холодильную камеру ХК, где забирает теплоту, нагревается, и его степень сухости увеличивается. Дроссель, называемый также редукционным клапаном, позволяет плавно регулировать температуру в холодильной камере путем изменения степени открытия вентиля.

В холодильной технике обычно используются две схемы:

цикл с влажным ходом компрессора (рис.5.4), в котором холодильной камеры выходит влажный пар, а на выходе из компрессора получается сухой насыщенный пар хладоагента;

цикл с сухим ходом компрессора (рис.5.5), в котором из холодильной камеры выходит сухой насыщенный пар, а компрессор работает в области перегретого пара.

В этих циклах 1–2 – процесс адиабатного сжатия пара в компрессоре; 2–3 – изобарный отвод теплоты от пара в окружающую среду; 3–4 – процесс дросселирования, в котором h ₃ = h ₄; 4–1 – изобарно-изотермический процесс подвода теплоты к хладоагенту в холодильной камере.

Количества теплоты, передаваемой окружающей среде, отводимой в холодильной камере и холодильный коэффициент равны:

, ,
Энтальпия определяется по диаграмме Т-s или по таблицам, составленным для соответствующих хладоагентов (аммиака или фреона). Недостатком аммиака как хладоагента является его токсичность и коррозионная активность по отношению к цветным металлам, поэтому в бытовых холодильниках он не используется. Фреон не токсичен и не взаимодействует с конструкционными материалами, однако он опасен с экологической точки зрения, так как, оказываясь в воздухе, уменьшает количество озона в верхних слоях атмосферы.