Szymlek Krzysztof 2000-06-01

Skarpetowski Bogusław

Parulski Daniel

Temat: Obiegi dwustopniowe i urządzenia kaskadowe.

Obiegi chłodnicze dwustopniowe dzielimy na:

1 Obiegi dwustopniowe z jednostopniowym dławieniem czynnika:

1. z niepełnym chłodzeniem międzystopniowym

2. z pełnym chłodzeniem międzystopniowym

2 Obiegi dwustopniowe z dwustopniowym dławieniem czynnika:

1. z jednym lub dwoma poziomami parowania

2. z niepełnym chłodzeniem międzystopniowym

3. z niepełnym chłodzeniem międzystopniowym

4. bez dochładzania przed zaworem regulacyjnym

5. z dodatkowym dławieniem cieczy przed zaworem dławiącym

Niekonwencjonalne obiegi dwustopniowe:

• obieg dwustopniowy w układzie Voorhees′a

• obieg dwustopniowy w układzie Windhausen′a

• obieg dwustopniowy z podsprężarką strumiennicową

W obiegach dwustopniowych z jednostopniowym dławieniem proces dławienia od ciśnienia skraplania pk do ciśnienia parowania po odbywa się za pomocą jednego zaworu regulującego, zamontowanego na dopływie do parownika. Taki obieg składa się ze: sprężarki niskiego ciśnienia, chłodnicy mieszanki, sprężarki wysokiego ciśnienia, skraplacza, zaworu regulującego, parownika.

W obiegach dwustopniowych z dwustopniowym dławieniem mamy takie elementy jak: sprężarka niskiego ciśnienia, chłodnica mieszanki, sprężarka wysokiego ciśnienia, skraplacz, dwa zawory regulujące, dwa parowniki. Obiegi dwustopniowe z dwustopniowym dławieniem dzielą się na obiegi z całkowitym i niecałkowitym chłodzeniem. W chłodzeniu niecałkowitym sprężarka wysokiego ciśnienia zasysa parę przegrzaną, a w chłodzeniu całkowitym sprężarka wysokiego ciśnienia zasysa parę suchą.

Obieg dwustopniowy w układzie Voorhess′a nosi nazwę układu dwustopniowego z doładowaniem. Układ ten różni się od poprzednich układów sposobem realizacji procesu sprężania. Proces ten odbywa się w jednym cylindrze sprężarki specjalnej konstrukcji. W głowicy znajdują się zawory ssawne i tłoczne oraz dodatkowe szczeliny rozmieszczone w obwodzie cylindra.

W końcu ruchu ssania następuje doładowanie cylindra parą , przy czym następuje wyrównanie ciśnienia w cylindrze do poziomu ciśnienia panującego w ziębniku.

Obniżenie temperatury parowania czynnika w układach wielostopniowych wiąże się z obniżeniem ciśnienia. Obniżenie ciśnienia parowania ograniczone jest położeniem punktu potrójnego czynnika krążącego w obiegu. Powodem nie stosowania układów wielostopniowych jest pogorszenie wskaźników energetycznych, trudności konstrukcyjne(duże cylindry) i eksploatacyjne oraz mała sprawność która maleje ze wzrostem ilości sprężania- z tych względów stosujemy układy kaskadowe.

Obieg kaskadowy stanowi połączenie dwóch(lub więcej) niezależnych obiegów jedno lub wielostopniowych, polegających na wzajemnej wymianie ciepła w wymiennikach zwanych skraplaczo-parownikami. Wymiennik ten spełnia rolę skraplacza dla niższego rzędu i równocześnie parownika dla obiegu wyższego rzędu. W urządzeniach kaskadowych procesy sprężania można analizować oddzielnie, bowiem w obu częściach mogą występować różne czynniki chłodnicze.

Wpływ ciśnienia międzystopniowego na efektywność pracy obiegu:

W dwustopniowych obiegach chłodniczych sprężarkowych dobór wartości ciśnienia międzystopniowego ma duży wpływ na efektywność pracy obiegu i ekonomiczne wykorzystanie maszyn i urządzeń.

Uzyskanie optymalnej wartości ciśnienia międzystopniowego pm umożliwia nam uzyskanie najmniejszej pracy sprężania, w tym celu rozpatruje się warunek:

wt- suma prac technicznych

z powyższego równania otrzymujemy:

skąd:

gdzie: Po- ciśnienie parowania

Pk- ciśnienie skraplania

oznacza to że praca sprężania będzie najmniejsza jeżeli stopnie sprężania sprężarki nisko i wysokoprężnej będą jednakowe co oznacza że wartości prac sprężania w stopniu 1i 2 też są jednakowe.

We wstępnych obliczeniach można użyć wzorów:

lub

Ciśnienie międzystopniowe ma również wpływ na współczynnik wydajności chłodniczej ε. Zmianę współczynnika wydajności chłodniczej ε dla sprężarki dwustopniowej ,współpracującej z różnymi obiegami chłodniczymi w zależności od zmian ciśnienia międzystopniowego Pm , a co za tym idzie temperatury nasycenia Tm . Okazuje się , iż dla pewnych wartości tego parametru osiąga się maksymalne wartości tego współczynnika różne dla różnych układów chłodniczych (Rys.2.17).

---