Automatyczna praca urządzeń chłodniczych i pomp ciepła

Przedmiot: Substancje kontrolowane w chłodnictwie Wykład: Automatyczna praca urządzeń chłodniczych i pomp ciepła 13.05.2014 Wykład 9

Urządzenie chłodnicze pracuje poprawnie tylko wtedy, gdy podstawowe jego elementy, tj. sprężarka, skraplacz, zawór rozprężny i parownik znajdują się w równowadze cieplej. Brak chociażby jednego z wymienionych elementów lub niewłaściwa jego praca spowoduje utratę równowagi (stabilność). Stan taki może spowodować nie osiąganie za danych parametrów roboczych. Równowaga ustali się ponownie po pewnym czasie, lecz już w innym punkcie. Stan równowagi cieplnej chłodniczego urządzenia daje się przedstawić graficznie przez skojarzenie charakterystyk poszczególnych elementów. Charakterystykę sprężarki wynikającą z zależności typu f Pk ( qo,, ) P o Przedstawia rys. 10.1. Moc chłodzenia zaworu rozprężnego wynosi z A c( P P ) z k o q o

Charakterystyki urządzeń chłodniczych

Co graficznie ilustruje rys. 10.2. Charakterystyki wymienników ciepła-skraplacza i parownika są liniowe i związane są z zależnością typu k A s k s t t A k ( t t ) k w, o p p z o Ich charakterystyki przedstawiają rys. 10.3 i 10.4. Stan równowagi cieplnej w układzie o t o Odpowiada punktowi przecięcia się charakterystyk sprężarki zaworu regulującego i parownika- rys. 10.5. Jednocześnie ten stan równowagi musi istnieć dla sprężarki i skraplacza w układzie Ponieważ mamy zależność typu mq l k t k gdzie m- strumień krążącego czynnika rys. 10.6. k o t

Parametrem wspólnym dla wszystkich elementów urządzenia podczas równowagi jest strumień krążącego czynnika (m). Strumień ciepła dopływający z zewnątrz do chłodzonej komory równy jest strumieniowi ciepła pobieranemu przez parownik. Gdy wzrośnie obciążenie cieplne komory (wprowadzenie nowego ładunku lub w nasłonecznienia, wtedy stan ustalony ulegnie zakłóceniu. Temperatura zewnętrzna wzrośnie z t z1 do t z2, a urządzenie znajdzie nowy punkt równowagi 2. Jest to możliwe tylko wtedy gdy wzrośnie otwarcie zaworu regulacyjnego z A1 do A2.O ile zawór nie będzie reagował wzrost obciążenia i strumień czynnika nie wzrośnie, to urządzenie będzie dostosowywało się do zaistniałych warunków zewnętrznych. Przy niezmiennej temperaturze wrzenia nastąpi zmniejszenie napełnienia parownika i wzrośnie przegrzanie pary u jego wylotu. Stan taki wykresie przedstawia zmianę kąta nachylenia charakterystyki parownika odpowiadającej nowej wartości (A P, k P ) bo 1, tg t z o t o

Charakterystyki urządzeń chłodniczych Jeżeli maleje strumień ciepła dopływający do komory chłodzonej z zewnątrz (obciążenie maleje), wtedy spada w niej temperatura, np. do wartości t z2 (rys. 10.7) Nowy punkt ustalanego stanu pracy urządzenia uzyska się po zmniejszeniu przepustowości zaworu rozprężnego. P k1 = idem w punkcie 2. O ile zredukowanie przepustowości zaworu rozprężnego nie nastąpi, to napełnienie parownika wzrośnie, skrajnym przypadku może doprowadzić do "mokrej" pracy sprężarki. 1 Zwiększone wypełnienie parownika płynnym czynnikiem spowoduje zmianę; kąta jego charakterystyki t z2 - idem do wartości przechodzącej przez pkt. 1. Zawór regulacyjny umożliwia więc dostosowanie wydajności urządzenia do istniejących chwilowych obciążeń technicznych, a w pewnych granicach regulowanie temperatury chłodzonych pomieszczeń.

Równowaga cieplna: parownika, sprężarki, skraplacza i zaworu rozprężnego analitycznie przedstawia się następująco: p Ak t V q v A k t A' h Dla wymienników ciepła w urządzeniu chłodniczym można założyć, że k A idem podobnie dla sprężarki V spr =idem, wtedy można napisać k V A q v t 1

Charakterystyki TZR

Charakterystyka TZR

Charakterystyka TZR i parowacza