1. Цель преподавания дисциплины

1. Цель преподавания дисциплины. Целью преподавания курса «Теоретические основы холодильной техники" является изучение студентами термодинамических основ получения низких тем­ператур, приобретение навыков анализа, расчета и оптимизации холодильных, циклов. В результате изучения и усвоения курса «Теоретические основы низкотем­пературной техники» студент должен знать: - основную и справочную литературу по курсу; - основные процессы внутреннего и внешнего охлаждения, используемые в технике низких температур; - схемы и циклы одноступенчатых и многоступенчатых паровых холо­дильных машин, их сходства и различия, достоинства и недостатки; - принципы теплового расчёта паровых одноступенчатых и многоступен­чатых холодильных машин; - методы, используемые для термодинамического анализа холодильных машин; - методы сокращения необратимых потерь в циклах холодильных машин; - классификацию, основные свойства рабочих веществ холодильных ма­шин. Студент должен уметь: - пользоваться основной и справочной литературой, термодинамическими диаграммами и таблицами рабочих веществ; - проводить построение циклов холодильных машин в термодинамических диаграммах, определять основные параметры в узловых точках цикла; - выполнять тепловой расчёт циклов холодильных машин; - оценивать и выбирать наиболее подходящий для поставленных условий холодильный агент.2. Содержание дисциплины. 2.1. Лекционные занятия. Номер темы. Наименование темы и ее краткое содержание. Колич часов Се­местр При­меча­ния 1 2 3 4 5 1 ^ История возникновения и развития холодильной техники 2 6 2. Физические основы получения искусственного холода. Основные понятия термодинамики пароком-прессионных холодильных машин (ПХМ) и сорбционных холодильных машин: понятия окружающей среды, термодинамической системы, параметров со­стояния, обратимых и необратимых процессов внут­реннего и внешнего охлаждения, прямого и обратно­го цикла Карно, теоремы Гюи-Стодолы. Основные процессы получения низких температур: дроссели­рование, адиабатное расширение, расширение в вихревой трубе, эффект Пельтье. 4 6 3. Схемы и циклы одноступенчатых ПХМ, Цикл с детандером в области влажного пара, цикл с дроссе­лированием и всасыванием в области влажного пара, цикл с всасыванием сухого насыщенного пара. Схе­ма и цикл холодильной машины с регенеративным теплообменником. Построение и расчёт цикла одно­ступенчатой холодильной машины. Холодильные компрессоры, воздушные и водяные конденсаторы, типы испарителей. Расчёт и подбор элементов холо­дильного оборудования. 4 6 4. Термодинамический анализ одноступенчатыхциклов. Методы анализа термодинамической эф­фективности холодильных циклов: основные опреде­ления, энтропийный метод термодинамического ана­лиза, эксергетический метод термодинамического анализа, сопоставление энтропийного и эксергетического методов. Анализ циклов паровых одноступен­чатых холодильных машин. Циклы с необратимыми процессами дросселирования, перегрева пара на всасывании компрессора, сбива перегрева пара в конденсаторе, теплообмена при фазовых переходах в испарителе. 5. ^ Методы сокращения необратимых потерь в цик­лах одноступенчатых холодильных машин. Со­кращение необратимых потерь связанных с дроссе­лированием: переохлаждение жидкости перед дрос­селированием, применение циклов с детандером, циклов с полной регенерацией, с применением до­полнительной холодильной машины, с непрерывным отбором пара после дросселирования. Сокращение необратимых потерь, связанных с перегревом пара на всасывании компрессора и сбивом перегрева пара в конденсаторе: утилизация тепла перегрева, примене­ние рабочих тел с малой потерей работоспособности, интенсивное охлаждение цилиндров компрессора, применение циклов с многократным сжатием и про­межуточным охлаждением, со сжатием пара по пра­вой пограничной кривой. Сокращение необратимых потерь, связанных с конечной разность температур при теплообмене в конденсаторе и испарителе: ис­пользование неазеотропных смесей хладагентов, интенсификация процессов типлообмена. 2 6 6. Рабочие вещества холодильных машин. Класси­фикация рабочих веществ, термодинамические свой­ства рабочих веществ парокомпрессионных холо­дильных машин, теплоиспользующих холодильных машин. Теплофизические, физико-химические и фи­зиологические свойства рабочих веществ холодиль­ных машин. Выбор рабочих веществ и их влияние на показатели и характеристики холодильных машин. Проблемы озонобезопасности при использова­нии фреонов. 7. Теоретические циклы и принципиальные схемы двухступенчатых холодильных машин. Двухсту­пенчатые холодильные машины с однократным дросселированием. Двухступенчатая холодильная машина со змеевиковым испарителем и полным про­межуточным охлаждением. Двухзступенчатые холо­дильные машины с двухкратным дросселированием. Сравнение энергетической эффективности теорети­ческих циклов двухступенчатых холодильных ма­шин. Действительные циклы и принципиальные схе­мы двухступенчатых холодильных машин 4 6 8 Теоретические и действительные циклы и прин­ципиальные схемы трёхступенчатых и каскадных холодильных машин. Теоретическая трёхступенча­тая холодильная машина. Действительная трёхсту­пенчатая холодильная машина для получения твёр­дой двуокиси углерода. Действительный цикл и принципиальная схема каскадной холодильной ма­шины. 2 6 9 Газовые холодильные машины. (ГХМ) Теоретиче­ский цикл нерегенеративной ГХМ с детандером. Теоретический цикл регенеративной ГХМ с детанде­ром. Действительные циклы и характеристики ГХМ. Особенности работы ГХМ на влажном воздухе. ГХМ с вихревыми трубами. 4 6 10 Теплоиспользукощие холодильные машины. Принцип действия и теоретический процесс работы пароэжекторной холодильной машины.(ПЭХМ) Дей­ствительный процесс работы ПЭХМ. Общая схема и принцип действия абсорбционной холодильной ма­шины. Абсорбционные бромистолитиевые холо­дильные машины. Водоаммиачные холодильные ма­шины. 4 6 2.2. Практические занятия. Порядковый номер, наименование темы Колич. Номер соот Се- При- практического занятия. ча- ветствующей мест меча- сов темы лекци р ния онного мате риала 1 2 3 4 5 1. Термодинамические диаграммы, основные 2 2 6 термодинамические процессы: изобарный, изотермический, адиабатный, ихохорный- Построение и расчёт процессов изобарно- го охлаждения (нагрева) с фазовым пере- ходом, адиабатного сжатия в компрессоре, дросселирования, смешения потоков. 2. Построение и расчёт одноступенчатых 2 3 6 циклов холодильных машин. 3. Термодинамический анализ - реального 2 4 6 цикла одноступенчатой паровой холо- дильной машины. 4. Рабочие вещества паровых холодильных 2 6 6 машин. Обозначение рабочих веществ, химические формулы, влияние свойств ра- бочих веществ на работу и эффектиность холодильной машины. 5. Построение и расчёт циклов двухступен- 2 7 6 чатых холодильных машин. Определение оптимального промежуточного давления. 6. Контрольная работа по построению и рас- 2 7 6 чёту цикла двухступенчатой холодильной машины. 7. Построение и расчёт цикла для получения 2 8 6 сухого льда. 8. Построение и расчёт газовой регенератив- 3 9 6 ной холодильной машины. 3. Формы текущего контроля процесса обучения.Контролируются сроки выполнения индивидуальных заданий к практиче­ским занятиям. Результаты текущего контроля два раза в месяц направляются в деканат в виде аттестации. 4. Учебно-методические материалы по дисциплине. 4.1. Основная, дополнительная литература и методические разработки кафедры. Порядковый номер и библиографическое опи­сание рекомендуемого источника литературы. Шифр биб­лиотеки КемТИПП Плани­руемое число студен-тов -пользователей Число эк­земпляров, выделяемых библиотекой на данный поток сту­дентов 1 2 3 4 Основная литература ра 1. Холодильные машины: Учебник для студен­тов втузов специальности «Техника и физи­ка низких температур». Под общ. ред. Л.С.Тимофеевского.-СПб.: Политехни-ка,1997.-992с. 621.56/59 Х73 50 50 2. Тепловые и конструктивные расчёты холо­дильных машин/Под ред. И.А.Сакуна.- Л.: Машиностроение, 987. -423с. 621.57 Т34 50 50 Дополнительная литература 3. Теплофизические основы получения искусст­венного холода: Справочник/ Под ред. А.В.Быкова.- М.: Пищ. пром-ть,1980.- 231с. 621.57 Т34 50 15 4. Холодильные машины: Справочник/Под ред. А.В.Быкова.- М.: Легкая и пищ. пром-сть,1 982.- 223с. 621.57 Х71 50 15 4.2 Методические разработки кафедры Порядковый номер и библиографическое опи- сание рекомендуемого источника литературы Шифр библио- теки Кем ТИПП Плани- руемое число сту- дентов Число эк- земпляров, выделяе- мое биб- лиотекой на данный поток сту- дентов 1 2 3 4 1. Голорвина Н.В. Основы теории холодильных 623.565 50 25 машин. Конспект лекций.- КемТИПП, 1996 2. Столетов В.М., Солдатов Д. В. Расчёт циклов 50 50 парокомпрессионных холодильных машин и тепловых насосов на ПЭВМ. КемТИПП, 1998 3. Волжев С.Ю. Термодинамические диаграммы 50 25 и таблицы холодильных агентов. Рабочие про- (на кафедре) цессы паровых холодильных машин. Кем- ТИПП, 1995 4. Головина Н.В., Волжев С.Ю. Рабочие веще- 50 25 ства холодильных машин. КемТИПП, 1995 (на кафедре) 5. Головина Н.В., Волжев С.Ю. Построение и 50 25 расчёт действительного цикла одноступенчатой (на кафед- паровой холодильной машины. КемТИПП, 1995 ре) 6. Термодинамический анализ реального цикла 50 15 одноступенчатой паровой холодильной маши- (на кафед- ны. КемТИПП, 1995. ре)