REFERATUA.ORG.UA — База українських рефератів


Загрузка...

Головна Екологія, Природокористування → Будова, характеристика та розрахунок компресійної парової холодильної машини

Зміст

Вступ З

  • Загальні відомості про штучне охолодження 4

  • Термодинамічні основи отримання холоду 4

  • Методи штучного охолодження 7

  • Будова і характеристика компресійних парових холодильних 10
    машин

  • Холодильні агенти і холодоносії 14

  • Обладнання компресійних установок 16

    Висновки г 18

    Список використаної літератури 19

    Вступ

    Ряд процесів хімічної технології проводять при температурах, значно більш нижчих, ніж ті, які можна отримати, використовуючи в якості охолоджуючих агентів повітря, воду і лід. В таких випадках використовують штучне охолодження.

    Таке охолодження завжди пов'язано з переносом тепла від тіла з більш низькою температурою до тіла з більш високою температурою. Такий перенос, згідно другого закону термодинаміки, потребує затрати електроенергії. Тому введення енергії в систему є необхідною умовою отримання холоду.

    До процесів, які здійснюються при штучному охолодженні, відносяться деякі процеси абсорбції, процеси кристалізації, розділення газів, сублімаційної сушки і ін. Штучне охолодження також широко застосовується в різних інших областях народного господарства, наприклад для збереження харчових продуктів, кондиціонування повітря і т.д. Великого значення набувають холодильні процеси в металургії, електротехніці, електроніці, ядерній, ракетній, вакуумній і інших галузях техніки [1].

    Вдосконалення процесу отримання холоду і різке зниження його вартості дозволяє значно розширити сферу використання холоду і вдосконалити ряд технологічних процесів, що відбуваються із застосуванням низьких температур.

    1. Загальні відомості про штучне охолодження

    Способи виробництва штучного холоду в значній степені визначаються потрібною температурою охолодження і масштабом установки.

    Умовно розрізняють: 1) помірне охолодження (діапазон температур від кімнатних до -100°С) і 2) глибоке охолодження (до температур нижче -100°С).

    В свою чергу, отримання температур нижче -100°С умовно класифікується наступним чином: а) техніка глибокого охолодження (від -100 до -218°С); б) кріогенна техніка (від 40 до 0,3°К); в) техніка ультранизьких температур (до 0,00002°К). Способи отримання температур вище 2°К знайшли технічне застосування. Отримання більш низьких температур відноситься до сфери лабораторної техніки.

    Використання температур, які відповідають глибокому охолодженню, дозволяє розділити газові суміші шляхом їх часткового або повного зрідження і отримувати багато технічно важливих газів, наприклад азот, кисень і інші гази (при розділенні повітря), водень з коксового газу, етилен з газів крекінгу нафти і т.д. Ці гази широко використовуються в різних галузях промисловості. Так, сучасна холодильна техніка забезпечує значну інтенсифікацію доменних процесів чорної металургії шляхом широкого впровадження в них кисню. Досить перспективним є застосування дешевого кисню для інтенсифікації багатьох хіміко-технологічних процесів (виробництво мінеральних кислот і ін.) [2].

    2. Термодинамічні основи отримання холоду

    Основні положення. Перенесення тепла з нижчого температурного рівня на вищий супроводжується зменшенням ентропії і тому не може відбуватися самовільно. Для того щоб здійснити такий процес, його необхідно проводити одночасно з іншим процесом, який іде із зростанням ентропії і компенсує її зменшення в процесі віднімання тепла від середовища з більш низькою температурою.

    В холодильних установках перенесення тепла від середовища з більш низькою температурою здійснюється з допомогою робочого тіла, яке називається холодильним агентом, або холодоагентом.

    Отримання холоду відбувається по круговому процесу, або циклу, в якому процес віднімання тепла від охолоджуваного середовища супроводжується компенсуючим процесом - підведенням енергії (наприклад, при стисненні парів холодоагенту в компресорі0.

    Згідно законів термодинаміки, при перенесенні тепла від середовища з більш високою температурою Т до середовища з більш низькою температурою Т0 найбільша ступінь перетворення тепла в роботу відповідає коефіцієнту корисної дії циклу Карно. Зворотним циклом Карно називається процес перенесення тепла від менш нагрітого тіла до більш нагрітого при затраті механічної роботи. Зворотний цикл Карно (рис.2.1) складається із наступних процесів

    Будова, характеристика та розрахунок компресійної парової холодильної машини

    Рисунок 2.1 Ентропійна діаграма зворотного циклу Карно 1 - 2 -адіабатичні процеси стиснення пароподібного холодоагенту (кінцева температура стиснення Т);

    2— З - ізотермічна конденсація парів холодильного агенту при
    температурі Т з віддачею оточуючому середовищу (наприклад, воді) теплоти
    конденсації (Q);

    3— 4 - адіабатичне розширення рідкого холодоагенту (кінцева
    температура розширення Т0);

    4- 1 - ізотермічне випаровування рідкого холодоагенту при
    температурі Т0 з відніманням від охолоджуваного середовища теплоти
    випаровування Q.

    Такий цикл здійснюваний лише при умові постійності ентропії системи. Тому якщо при випаровуванні холодоагенту ентропія охолоджуваного середовища зменшується на Q0/ Т0, то на такс ж значення повинна зрости ентропія більш нагрітого середовища (води), якій передається тепло Q0, яке відняте від охолоджуваного середовища, і тепло, еквівалентне роботі LK, затрачене на стиснення холодоагенту. В результаті зростання ентропії більш нагрітого середовища складає (Q0 + LK)/T.

    Q0/ T0 = (Q0 +LK )/Т

    Звідси, робота, яку необхідно затратити в холодильній установці, працюючій по зворотному циклу Карно

    LK – Q0 (T – Т0/Т0)

    Теплота Т0, яка віднімається холодильним агентом від охолоджуваного середовища при температурі Т0 < Т, визначає холодопродуктивність циклу чи холодильної установки. На діаграмі Т - S (рис.1) холодопродуктивність зображається площею 1-4-5-6. Площа 2-3-5-6 еквівалентна кількості тепла, яке віддається холодильним агентом більш нагрітому середовищу при температурі Т, а різниця площ 2 — 3 - 5 - 6 і 1-4-5-6 відповідає величині затраченої роботи LK (площа 2 — 3 - 4 - 1).

    Таким чином, на прикладі зворотного циклу Карно енергетичний баланс любої холодильної машини

    Q0 + L = Q де L - робота реального циклу.

    Термодинамічна ефективність холодильних циклів виражається відношенням холодопродуктивності Qo до затраченої роботи, L причому це відношення називається холодильним коефіцієнтом і позначається є. Коефіцієнт є виражається залежністю

    е= Q0/L = Q/Q-Q0

    Холодильний коефіцієнт показує, яка кількість тепла сприймається холодильним агентом від охолоджуваного середовища на одну одиницю затраченої роботи.

    3. Методи штучного охолодження

    В процесах штучного охолодження зниження температури холодильного агенту, який відіграє роль переносника тепла, відбувається з допомогою: І) випаровування низько киплячих рідин; 2) розширення різноманітних попередньо стиснених газів [2,3].

    Розширення газів можна здійснити:

    А) при пропусканні газу через дроселюючий пристрій, який викликає звуження потоку з наступним його розширенням — шайбу з отвором, вентиль і т.п.; у випадку дроселювання розширення газу протікає Ізоентальпійно і без здійснення зовнішньої роботи.

    Б) при розширенні газу в детандері - машині, збудованій подібно до поршневого компресора або турбокомпресора; процес охолодження при розширенні газу в детандері в теоретичному циклі відбувається адіабатично і з здійсненням зовнішньої роботи.

    Випаровування иизькокиплячих рідин. Для виробництва холоду широко використовується випаровування різноманітних рідин, які володіють низькими, зазвичай від'ємними, температурами кипіння. При випаровуванні такі рідини охолоджуються за рахунок зменшення ентальпії до температури кипіння при тиску випаровування. Так, наприклад, якщо рідкий аміак випаровується при тиску 1 ат, то його


  •  
    Загрузка...