Termodynamika techniczna – Laboratorium
Ćw. numer 11
„Badanie chłodziarki sprężarkowej”
Wydział Mechaniczny: Energetyka – I stopnia – inżynierskie, stacjonarne

Cel ćwiczenia i jego przebieg

1. Cel ćwiczenia i jego przebieg

Celem ćwiczenia było zbadanie parowego sprężarkowego urządzenia chłodniczego, wykreśleniu jego obiegu na wykresie p-h i obliczenie wielkości charakterystycznych chłodziarki.

Samo ćwiczenie laboratoryjne odbywało się przy pracującym urządzeniu chłodniczym, gdzie z ekranu cyfrowego odczytywaliśmy kolejne temperatury w różnych punktach pomiarowych oraz ciśnienie manometryczne przed i za sprężarką. Pomiary te pozwoliły nam dokonać dalszych obliczeń wielkości charakterystycznych.

1. Ogólna charakterystyka własności cieplno-fizycznych czynnika R404A

W badanej chłodziarce sprężarkowej czynnikiem chłodniczym był freon R 404A.

Czynnik ten w komorze chłodniczej pobiera ciepło, a tym samym odparowuje. Dalej następuje nieizobaryczne przegrzewanie pary wraz stratami ciepła i stratami hydrodynamicznymi w przewodzie ssawnym. W dalszej kolejności następuje sprężenie pary i jej transport do skraplacza, gdzie oddaje ciepło i przemienia się ze stanu gazowego w stan ciekły. Ciekły czynnik potem rozpręża się w zaworze dławiącym, w którym zmienia swoje ciśnienie, a jego temperatura spada. Po czym czynnik trafia do parownika i cały proces się powtarza.

Własności fizyczne i chemiczne

• Postać, smak, zapach: Gaz bezbarwny, bez smaku, o eterycznym zapachu.

• Masa molowa: 97,6

• Temperatura wrzenia: -46,7°C

• Temperatura krytyczna: 72,1°C

• Temperatura zapłonu: gaz niepalny

• Prężność par: 12,55 bar w temp. 25°C

• Inne dane: Gaz cięższy od powietrza, może gromadzić się w pomieszczeniach zamkniętych lub w zagłębieniach terenu, wypierając tlen z powietrza.

(źródło danych: http://www.linde-gaz.pl/pl/images/R%20404%20A48-15043.pdf)

Przykład obliczeniowy:

Wewnętrzny współczynnik wydajności chłodniczej:

$$\varepsilon_{i} = \frac{q_{0}}{l} = \frac{h_{6} - h_{5}}{h_{2} - h_{1}} = \frac{377 - 257}{430 - 377} = 2,26\ \left\lbrack - \right\rbrack$$

Teoretyczny współczynnik wydajności chłodniczej:

$$\varepsilon_{t} = \frac{q_{0}}{l} = \frac{h_{1} - h_{4}}{h_{2} - h_{1}} = \frac{377 - 257}{430 - 377} = 2,26\ \left\lbrack - \right\rbrack$$

Współczynnik wydajności chłodniczej obiegu Carnota:

$$\varepsilon_{\text{t\ max}} = \frac{T_{\text{wewn}}}{T_{\text{zewn}} - T_{\text{wewn}}} = \frac{t_{7} + 273,15}{t_{10} - t_{7}} = \frac{1,1 + 273,15}{\left( 18,6 - 1,1 \right)} \cong 15,67\ \lbrack - \rbrack$$

Sprawność egzergetyczna:

$$\eta_{b} = \frac{\varepsilon_{i}}{\varepsilon_{\text{t\ max}}} = \frac{2,15}{15,67} \cong 0,14\ \lbrack - \rbrack$$

6. Wnioski

• Wewnętrzny współczynnik wydajności chłodniczej urządzenia okazał się wysoki, co korzystne jest z ekonomicznego punktu widzenia przy zastosowaniu chłodziarki dla celów użytkowych.

• Przy analizie nie uwzględniliśmy strat ciepła w przewodach, dlatego wyniki badania mogą nieznacznie odbiegać od rzeczywistości.

• Wydajność chłodnicza wzrośnie jeżeli temperatura zewnętrza zostanie obniżona.

• Użyty czynnik to freon R 404A, który wykorzystywany jest w urządzeniach chłodniczych handlowych i przemysłowych (do niskich i średnich temperatur), w środkach transportu (do niskich i średnich temperatur).