Rodzaj studiów: Stacjonarne, ŻCziOŻ |
Nr. grupy ćwiczeniowej: | Data wykonania ćwiczenia: 23/10/2013 | Temat ćwiczenia: Urządzenia chłodnicze |
---|---|---|---|
Nazwiska i imiona: |
Wstęp:
We współczesnych czasach chłodziarki są urządzeniami, z którym mamy styczność codziennie. Sprzęt ten jest niezbędny do przechowywania żywności z zachowaniem walorów odżywczych i sensorycznych . Praca chłodziarki polega na obniżaniu temperatury ciała lub środowiska do temperatury niższej od temperatury otoczenia i utrzymanie jej na tym poziomie.
Celem przeprowadzonego badania było zapoznanie się z zasadami działania sprężarkowego urządzenia chłodniczego , określenie wydajności cykli chłodniczych
z zastosowaniem trzech różnych zaworów rozprężnych (termostatycznym TS-2, automatycznym AEL-05, elektrycznym EEV-AC) oraz przedstawienie ich w postaci wykresów Lindego . Do określenia cykli niezbędne były wskaźniki charakteryzujące pracę urządzenia – temperatura w komorze, pobrana moc, stopień przegrzania SHt, ciśnienie absolutne dolne po, ciśnienie absolutne górne pk, temperatura pary przegrzanej tp, temperatura cieczy dochłodzonej td.
Rys. 1. Schemat ideowy najprostszego parowego sprężarkowego układu chłodniczego
Metodyka badawcza:
Zadaniem urządzenia chłodniczego jest transport ciepła ze źródła o niższej temperaturze do źródła o temperaturze wyższej. Zgodnie z drugą zasadą termodynamiki, ciepło samorzutnie przepływa od ciała o temperaturze wyższej do substancji o temperaturze niższej. Zatem, aby urządzenie chłodnicze mogło spełnić swoje zadanie, konieczne jest doprowadzenie do niego energii napędowej .
Bilans energetyczny chłodziarki wyraża się zatem następująco:
QK = Q0 + Pt
gdzie:
Qk - wydajność cieplna, czyli strumień ciepła przekazywany do górnego źródła ciepła [W];
Q0 - wydajność chłodnicza, czyli strumień ciepła odbierany z dolnego źródła ciepła [W];
Pt - teoretyczna moc napędowa urządzenia [W].
Najprostszy sprężarkowy parowy układ chłodniczy łączy przewodami rurowymi podstawowe elementy składowe instalacji (parownik, sprężarkę, skraplacz, zawór dławiący), którymi przepływa płyn roboczy, nazywany czynnikiem chłodniczym. Podlega
on przemianom termodynamicznym, dzięki czemu ciepło ze środowiska chłodzonego jest przenoszone do otoczenia. Przemiany te układają się w zamknięty cykl, nazywany lewobieżnym obiegiem Lindego.
Czynnik chłodniczy wrząc w parowniku odbiera ciepło od środowiska chłodzonego. Strumień tego ciepła nazywa się wydajnością chłodniczą. W obiegu teoretycznym, wrzenie jest procesem izobarycznym, a w przypadku płynów jednorodnych, bądź mieszanin azeotropowych - także izotermicznym. Następnie płyn roboczy ulega izobarycznemu przegrzaniu i w postaci pary przegrzanej zostaje zassany przez sprężarkę. Dzięki doprowadzonej do sprężarki mocy napędowej, czynnik chłodniczy zostaje sprężony w niej izentropowo do ciśnienia skraplania .
Oddając do otoczenia strumień ciepła nazywany wydajnością cieplną skraplacza, para przegrzana czynnika ulega izobarycznemu schłodzeniu do stanu pary nasyconej suchej, następnie skrapla się pod stałym ciśnieniem i w stałej temperaturze oraz zostaje izobarycznie dochłodzona . Skropliny zdławione izentalpowo w zaworze dławiącym do ciśnienia parowania docierają do parownika, zamykając cykl przemian.
Pracując z maszyną kolejno wykonano czynności:
Zamknięto wszystkie zawory BML6;
Otworzono zaworem BML6 przepływ czynnika chłodzącego przy zaworze rozprężnym termostatycznym TS-2;
Wyłączono przełącznik zaworu EEV-AC na panelu sterowania ;
Sprawdzono prawidłowość podłączenia aparatu do zasilania;
Załączono wyłączniki zasilania kompresora i automatyki;
Po ustabilizowaniu wskazań na wyświetlaczu ustawiono żądaną minimalną temperaturę komory chłodniczej;
Odczekano, aż wartość temperatury w komorze ustabilizuje się ;
Dokonano odczytu z watomierza;
Z panelu ID985/V odczytano stopień przegrzania SHt;
Odczytano z manometru PSS wartość ciśnienia absolutnego dolnego;
Odczytano z manometru PTL wartość ciśnienia absolutnego górnego;
Odczytano z czujnika T6 wartość temperatury pary przegrzanej;
Odczytano z czujnika T4 wartość temperatury cieczy dochłodzonej;
Zaworem BML6 zamknięto przepływ przez termostatyczny zawór rozprężny TS-2;
Zaworem BML6 otworzony został przepływ przez automatyczny zawór rozprężny AEL-05;
Ponownie wykonano ww. czynności, pomijając sprawdzanie prawidłowości podłączenia aparatu do zasilania oraz wyłączania/ włączania zasilania kompresora
i automatyki;
Identycznie postąpiono z elektrycznym zaworem rozprężnym EEV-AC, pamiętając
o załączeniu przełącznika zaworu EEV-AC na panelu sterowania.
Przez cały czas pracy urządzenia kontrolowano wziernik, czy jest całkowicie wypełniony czynnikiem chłodniczym.
Posługując się odczytanymi wartościami sporządzono trzy wykresy , każdy zgodny
z parametrami danego zaworu rozprężnego. Na ich podstawie obliczono wartość współczynnika wydajności chłodniczej. Korzystano z wykresu przemian fazowych czynnika chłodniczego R404A.
Rys.2 . Charakterystyczne wielkości lewobieżnego obiegu Lindego na wykresie p - h.
Ɛ0 =q0 /lt
Wyniki:
W tabelach 1, 2 oraz 3 przedstawiono parametry chłodziarki podczas pracy z zastosowaniem 3 różnych zaworów rozprężnych.
Tabela 1. Parametry dla zaworu rozprężnego termostatycznego TS-2.
Zawór rozprężny termostatyczny TS-2 |
---|
Temperatura w komorze |
Moc pobierania |
Stopień przegrzania SHt |
Ciśnienie absolutne dolne p0 |
Ciśnienie absolutne górne pk |
Temperatura pary przegrzanej tp (T6) |
Temperatura cieczy dochłodzonej td (T4) |
Wydajność chłodnicza ɛ |
Tabela 2. Parametry dla zaworu rozprężnego automatycznego AEL-05.
Zawór rozprężny automatyczny AEL-05 |
---|
Temperatura w komorze |
Moc pobierania |
Stopień przegrzania SHt |
Ciśnienie absolutne dolne p0 |
Ciśnienie absolutne górne pk |
Temperatura pary przegrzanej tp (T6) |
Temperatura cieczy dochłodzonej td (T4) |
Wydajność chłodnicza ɛ |
Tabela 3. Parametry dla zaworu rozprężnego elektrycznego EEV-AC.
Zawór rozprężny elektryczny EEV-AC |
---|
Temperatura w komorze |
Moc pobierania |
Stopień przegrzania SHt |
Ciśnienie absolutne dolne p0 |
Ciśnienie absolutne górne pk |
Temperatura pary przegrzanej tp (T6) |
Temperatura cieczy dochłodzonej td (T4) |
Wydajność chłodnicza ɛ |
Najwyższą wydajność chłodniczą otrzymano przy pracy urządzenia na otwartym elektrycznym zaworze rozprężnym EEV-AC, natomiast najniższą na termostatycznym zaworze rozprężnym TS-2. Im większa różnica pomiędzy temperaturami cieczy dochłodzonej a pary przegrzanej tym większa wartość wydajności chłodniczej.
Najmniej mocy zostało zużytej podczas pracy chłodziarki na automatycznym zaworze rozprężnym AEL-05, ale stopień przegrzania SHt miał wówczas największą wartość .
Wnioski:
Praca chłodziarki jest najbardziej wydajna przy użyciu elektrycznego zaworu rozprężnego EEV-AC.
Wydajność chłodnicza jest wówczas największa, a stopień przegrzania SHt stosunkowo niski, w porównaniu z pozostałymi dwoma zaworami rozprężnymi.