5.1.5. Значение диаграммы холодильных агентов для анализа работы холодильной установки и ее обслуживания

Выше были рассмотрены различные циклы холодильных машин и определены основные характеристики цикла, а именно: удельная холодопроизводительность, удельная работа компрессора, удельная тепловая нагрузка на конденсатор и холодильный коэффициент или КПД, цикла. Сравнение этих показателей дает возможность судить об эффективности работы данных циклов. Так, увеличение холодопроизводительности и холодильного коэффициента является положительным фактором, а повышение нагрузки на конденсатор или работы сжатия — отрицательным. Важным моментом в изображении циклов в диаграммах является возможность сопоставления отдельных процессов или целиком циклов холодильных машин между собой без нахождения числовых значений параметров. Это очень удобно для практического применения, когда важна не количественная, а качественная оценка того или иного процесса. Так, на рис. 57 показаны циклы с переохлаждением хладагента перед регулирующим вентилем (цикл 1′′ — 1 — 2 — 2′′ — 3′ — 3 — 4 — 1′′) и без него (цикл 1′′ — 1 — 2 — 2′′ — 3′ — 5 — 1′′ ). Сравнение удельных холодопроизводительностей q0 и q0 наглядно показывает выгодность процесса переохлаждения, тем более, что работа компрессора l от этого не изменяется, если переохлаждение осуществляется путем теплообмена с внешней средой. При переохлаждении в ПС требуется затрата энергии в ЦВД. Итак, процесс переохлаждения жидкого хладагента перед регулирующим вентилем может происходить в конденсаторе, водяном переохладителе, теплообменнике или змеевике промежуточного сосуда, но в любом случае является выгодным для холодильного цикла. Целесообразность применения переохлаждения зависит лишь от суммы дополнительных затрат на его осуществление.

    Сложнее решается вопрос относительно процесса перегрева пара хладагента перед компрессором. При всасывании компрессором перегретого пара увеличивается работа сжатия и возрастает температура нагнетания компрессора, повышается тепловая нагрузка на конденсатор; однако работа холодильной машины с перегревом на всасывании является необходимым условием ее безопасной эксплуатации. Поэтому желательно использовать этот процесс с пользой для холодильного цикла. Влияние перегрева пара на холодопроизводительность машины и холодильный коэффициент зависит от способа и места перегрева пара в цикле, а также от того, создает ли полезное охлаждение теплота, поглощенная всасываемым паром при его перегреве. Процесс перегрева может происходить в одном из следующих мест или в нескольких из них одновременно: в испарителе; во всасывающем трубопроводе, смонтированном в охлаждаемом объеме; во всасывающем трубопроводе, смонтированном вне охлаждаемого объема; в регенеративном теплообменнике. Если перегрев хладагента происходит в испарителе, то это сопровождается полезным охлаждением объекта, однако, теплопередача через стенки испарителя для пара меньше, чем для жидкости, и такое использование испарителя малоэффективно. Поэтому избыточный перегрев пара в испарителе нежелателен. Иногда определенный участок всасывающего трубопровода монтируют в охлаждаемом пространстве для перегрева в нем всасываемого пара. Такой перегрев является полезным и позволяет лучше использовать поверхность испарителя при большем его заполнении жидкостью. Когда пар хладагента перегревается во всасывающем трубопроводе вне охлаждаемого пространства, то полезного охлаждения не происходит, и, следовательно, такой перегрев нужно ограничивать, покрывая трубопровод теплоизоляцией. Перегрев пара в регенеративном теплообменнике является полезным, так как при этом происходит переохлаждение жидкости перед РВ.

Анализ работы холодильной установки с помощью построения цикла в диаграмме

Изображение в диаграмме цикла холодильной машины дает возможность сделать важные для эксплуатации выводы о влиянии параметров конденсации и кипения на эффективность работы установки. На рис. 62 изображены три цикла работы установки: нормальный режим 1 — 2 — 3 — 4; режим с повышенными параметрами конденсации РK , tK — 1 — 2′ — 3′ —4′ и режим с пониженными параметрами кипения Р0′′ , t0′′ — 1′′ — 2′′ — 3 — 4′′. Из рисунка видно, что при повышении параметров конденсации и понижении параметров кипения снижается удельная холодопроизводительность хладагента (q0 > q0 и q0 > q0′′), а работа сжатия — повышается (l < l′ и l < l′′). Поэтому при эксплуатации следят за тем, чтобы холодильная установка работала при минимально возможных параметрах конденсации, и не допускают снижения параметров кипения.

     Анализ цикла холодильной машины с помощью изображения в диаграмме дает возможность наглядно показать взаимосвязь работы отдельных элементов установки между собой, что далеко не всегда можно определить по показаниям контрольно-измерительных приборов. Так, например, изменение давления и температуры конденсации не вызывает изменения параметров кипения, и, казалось бы, нет связи между работой испарителя и конденсатора, однако, как показывает диаграмма (рис. 62), холодопроизводительность испарителя изменяется так же, как и работа компрессора.
Аналогично можно проследить связь между всеми элементами холодильной установки. Понимание этой связи очень важно при эксплуатации установок, а также при проведении их реконструкции, например при расширении производства или замене устаревшего оборудования на новое. Любое изменение в составе установки должно быть согласовано с другими элементами и подтверждено расчетами. Основой для расчета и подбора холодильного оборудования также является диаграмма холодильных агентов.

     В обязанности персонала, обслуживающего холодильные установки, входит фиксирование рабочих параметров, главными из которых являются параметры конденсации и кипения. При отсутствии двухшкальных манометров значения температуры насыщения можно определить с помощью диаграммы, по соответствующему давлению насыщения или по таблицам.

    При построении цикла действующей холодильной установки в диаграмме для поршневого компрессора можно определить теоретическую температуру нагнетания и сравнить ее с действительной по показанию термометра на стороне нагнетания компрессора. Если действительная температура выше теоретической, то это говорит о неполадках в компрессоре; понижение действительной температуры нагнетания свидетельствует о работе компрессора «влажным ходом».