--PAGE_BREAK--Порядок выполнения работы УСТРОЙСТВО ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА
Лабораторный стенд смонтирован на базе холодильного низкотемпературного прилавка ПХН-1-0,4 М с холодильной машиной. Стенд включает потенциометр КСП-4 многоточечный, инструмент, приборы КИП.
НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ХОЛОДИЛЬНОГО НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО ПРИЛАВКА
Прилавок ПХН-1-0,4 М предназначен для кратковременного хранения и продажи непосредственно из него предварительно замороженных продуктов в продовольственных магазинах и имеет следующую техническую характеристику:
- средняя температура за цикл в центре охлаждаемого объема (при температуре окружающего воздуха не более 32°С и его относительной влажности не более 55%) °С____________________________________- 13;
- номинальный внутренний объем, м3_________________________0,4;
- максимальная одновременная загрузка продуктов, кг___________80;
Характеристика холодильного агрегата:
— тип_________________________________________________ВН 400;
— холодопроизводительность, Вт_____________________________410;
— расположение____________________________________встроенный;
— холодильный агент_____________________________R134а или R22 ;
— ток______________________________________________трехфазный;
— установленная мощность, Вт, не более_______________________411;
- коэффициент рабочего времени холодильного агрегата, не более
________________________________________________________0,75;
— оттаивание испарителя автоматическое, с помощью трубчатого электронагревателя мощностью, Вт_____________________________400;
- масса, кг, не более_______________________________________210.
Описание конструкции прилавка
Прилавок холодильный низкотемпературный (рис. 1) состоит из холодильной камеры и машинного отделения.
Холодильная камера представляет собой короб, внутренняя обшивка которого выполнена из листового алюминия. Наружные обшивки прилавка выполнены из листовой стали, окрашенной в белый цвет. Между наружными обшивками и внутренним коробом уложен теплоизоляционный материал ПСБ-С. Изоляционный материал окрашен с обеих сторон битумом толщиной по 1 мм для уменьшения возможности его увлажнения.
Рис. 1. Продольный разрез прилавка холодильного низкотемпературного ПХН-1-0,4 М:
1 – машинное отделение; 2 – поддон; 3 – воздухоохладитель; 4, 5 – манометры; 6 — термометр наружного воздуха; 7 – манометрический термометр; 8 – створки раздвижные; 9 – потенциометр КСП-4; 10 – холодильная камера; 11 – решетки для продуктов; 12 – щитки воздуховодов; 13 – теплоизоляция; 14 – термореле ТР-1-02Х.
Доступ в камеру осуществляется сверху через две раздвижные створки. Машинное отделение с трех сторон имеет легкооткрывающиеся решетки. Внутри машинного отделения установлен холодильный агрегат и при боры автоматики. Температура в охлаждаемом объеме поддерживается на расчетном режиме работой холодильной машины (рис. 2), которая состоит из холодильного агрегата, испарителя, терморегулирующего вентиля, конденсатора.
Циркуляция охлажденного воздуха в объеме камеры — искусственная.
Автоматическое управление работой холодильного агрегата осуществляется с помощью термореле TP-I-02X. Для контроля температуры в объеме камеры предусмотрен манометрический термометр, смонтированный на стенке с наружной стороны прилавка.
Оттаивание инея с испарителя осуществляется трубчатым электронагревателем, а автоматическое управление оттаиванием испарителя осуществляется реле времени и температуры РВТ 12/24. Конденсат из испарителя стекает в поддон, расположенный в машинном отделении. Дальнейшее удаление влаги из поддона необходимо производить в какую-либо емкость не реже одного раза в сутки.
Рис. 2. Схема холодильной Рис. 3. Конструкция наружного
машины: ограждения прилавка:
1 – компрессор холодильного 1 – алюминиевый лист;
агрегата; 2 – вентиль двуххо- 2 – теплоизоляция;
довой; 3,7 – манометры; 3 – слой пароизоляции(битум);
4 – испаритель(воздухоохла- 4 – стальной лист.
дитель); 5 – вентилятор с дви-
гателем воздухоохладителя;
6 – вентиль терморегулирую-
щий 22ТРВ-0,6В; 8 – конден-
сатор; 9 – вентилятор с двига-
телем конденсатора; 10 — ресивер.
продолжение
--PAGE_BREAK--Холодильный агрегат ВН 400
Агрегат холодильный герметичный поршневой низкотемпературный ВН 400 является частью холодильной установки и располагается в машинном отделении. Холодильная установка работает нормально при температуре окружающего воздуха от -5 до +45°С.
Техническая характеристика агрегата:
- холодопроизводительность номинальная (при температуре кипения хладагента -35°С и температуре окружающего воздуха +20°C), Вт____410;
— компрессор:
тип__________________________________герметичный поршневой;
число цилиндров N, шт.____________________________________2;
диаметр цилиндров Dц, м________________________________0,036;
ход поршня S, м________________________________________0,018;
синхронная частота вращения вала n, с-1______________________25;
— конденсатор:
тип__________________ребристо-трубный воздушного охлаждения;
площадь поверхности охлаждения, м2________________________2,2;
- воздухоохладитель:
тип________________________________________ребристо-трубный;
площадь поверхности Fo, м2_______________________________4,33;
- ресивер вертикального типа емкостью, м3_________________0,0014;
- электродвигатель компрессора мощностью, NДВ.К, Вт__________370;
- электродвигатель вентилятора мощностью NДВ. В, Вт___________30.
Потенциометр КСП-4
Потенциометр КСП-4 многоточечный предназначен для измерения температуры воздуха в камере, на поверхности ребер и на поверхности трубок воздухоохладителя. В качестве датчиков применяются хромель-копелевые термопары.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА
1. Изучите устройство изолированного ограждения. Для этого откройте крышку прилавка над воздухоохладителем. Измерьте штангенциркулем толщину составляющих элементов изолированного ограждения (стенки): стального листа, алюминиевого листа, теплоизоляции (рис. 3). Примите, что толщина слоя пароизоляции (битума) с каждой стороны изоляции составляет по 0,001 м. Познакомьтесь с материалами, их структурой, свойствами. Результаты запишите в журнал наблюдений (табл. 1) в колонки 3 и 5. При этом учтите «Описание конструкции прилавка”. Используя приложение 1, впишите в табл. 1, колонку 7 значения коэффициентов теплопроводности материалов.
Для простоты проведения лабораторной работы и расчетов примите, что все ограждения, в том числе покрытие (створки) и днище прилавка, однотипны, и их конструкции соответствуют рис. 3. Следовательно, размеры элементов конструкций такие же, как у стенки.
2. Нарисуйте схему, как на рис. 4. Определите наружные размеры А, В, С, Д, Е (в метрах) наружного ограждения и запишите на схеме значения снятых размеров.
3. При работе холодильной установки определите температуру в следующих точках и запишите ее в табл. 2:
- с помощью термометра 6 (рис. 1) — температуру наружного воздуха;
- потенциометром КСП-4 9 (рис. 1) — температуру воздуха в камере прилавка и уточните ее по манометрическому термометру 7 (рис. 1) (); при этом и должны быть равны;
- с помощью потенциометра КСП-4 — температуру охлаждающей поверхности воздухоохладителя: на поверхности ребра () и на поверхности стенки трубы ().
4. Определите избыточное давление конденсации и кипения и (в атм) по манометрам 5 и 4 соответственно (рис.1) или 7 и 3 соответственно (рис.2), Результаты занесите в табл. 2.
5. С помощью часов заметьте для одного из циклов время включения (), выключения () и повторного включения () компрессора холодильного агрегата при данной настройке термореле холодильного агрегата. Определите продолжительность работы, например, в минутах:
и продолжительность цикла:
Результаты запишите в табл. 2.
(Необходимо иметь ввиду, что время цикла складывается из продолжительности работы компрессора и продолжительности — его остановки, т.е. ).
продолжение
--PAGE_BREAK--Журнал наблюдений
Таблица 1. Характеристика наружного ограждения
А=2м, В=0.8 м, С=0.87 м, Д=0.42м, Е=0.58 м
Таблица 2.Параметры работы холодильной установки
продолжение
--PAGE_BREAK--ПРОВЕДЕНИЕ РАСЧЕТОВ. ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКОВ. ВЫВОДЫ Проведение расчетов
1. Определите коэффициент теплоотдачи от внутренней обшивки ограждения камеры к воздуху камеры. При этом используйте уравнение Юргеса:
,
где: — коэффициент теплоотдачи от внутренней обшивки ограждения камеры к воздуху камеры, ;
— скорость движения воздуха в камере; по результатам исследований .
2. Примите коэффициент теплоотдачи от наружного воздуха к наружной поверхности ограждения .
3. Определите коэффициент теплопередачи наружного ограждения в по формуле:
При определении , значения величин примите в соответствии с их значениями, приведенными в табл. 1.
4. Определите толщину ограждения и суммарную площадь наружных ограждений из выражений:
,
где: — толщина наружного ограждения, .
Рис. 4. Схема снятия наружных размеров наружного ограждения прилавка.
5. Пользуясь выражениями:
и
,
определите абсолютные давления и в МПа. Установите вид хладагента и запишите в табл. 2.
Пользуясь таблицами параметров насыщенных паров хладогентов R134а или R22 (приложения 2 и 3), определите температуры конденсации и кипения соответственно по давлениям и .
Полученные результаты запишите в табл.2.
По таблице: , .
Проверьте полученные температуры и (табл. 2). Для ориентировочных расчетов можно рекомендовать уравнения:
- для температуры конденсации (расчетной):
C,
где C— температура воздуха на выходе из конденсатора;
при этом -температура воздуха на входе в конденсатор;
- для температуры кипения (расчетной):
C, исходя из температуры на поверхности ребра воздухоохладителя;
C, исходя из температуры на стенке трубы воздухоохладителя.
Результаты расчетов запишите в табл. 2.
6. Определите объем, описываемый поршнями компрессоров пользуясь выражением:
При расчетах используйте сведения о компрессоре ВН 400.
7. Примите в дальнейших расчетах, что коэффициент теплопередача воздухоохладителя составляет .
продолжение
--PAGE_BREAK--
Построение графиков
Задача определения равновесной температуры воздуха в охлаждаемом помещении и равновесной температуры кипения рабочего тела в дальнейшем решается после графического построения зависимостей , , . Эти зависимости соответственно называются характеристиками компрессора, испарителя, наружного ограждения. Здесь же строится график, характеризующий суммарные теплопритоки . В общем виде они представлены на рис. 5.
Рис. 5. Характеристики компрессора, испарителя, наружного ограждения, график суммарной тепловой нагрузки.
Для построения характеристик используйте координатную бумагу (миллиметровку). Задайтесь масштабом по оси ординат — для нанесения значений (рекомендуется диапазон )и по оси абсцисс — для нанесения, значений (рекомендуемый диапазон ).
1. Постройте характеристику наружного ограждения, используя выражение (1). Для этого температуре задайте несколько произвольных значений:
а) , для которого ;
б) от до ,
в) от до ,
При расчетах значения примите согласно табл. 2.
Для построения характеристики на оси абсцисс отложите значение и на оси ординат (точка ), далее в принятом масштабе отложите и и соответствующие им значения и (точки и ). Через полученные точки , и проведите прямую линию .
2. Постройте характеристику испарителя, используя выражение (2). Задайте температуре несколько произвольных значений:
a) , для которого ;
б) из диапазона от до ,
в) из диапазона от до ,
При расчетах примите значения: по данным табл. 2, , .
Для построения характеристики на оси абсцисс в принятом ранее масштабе отложите значение температуры и на оси ординат соответствующее ей (точка ). Далее отложите температуры и и соответствующие им значения и (точки и ). Через полученные точки , и проведите прямую линию .
3. Постройте характеристику компрессора с использованием выражения
, (4)
где: - холодопроизводительность компрессора, ;
— объем, описываемый поршнями, ;
— коэффициент подачи компрессора;
— удельная объемная холодопроизводительность, ;
— удельная массовая холодопроизводительность, ;
— удельный объем пара хладагента, всасываемого в компрессор, (рис. 6).
Поскольку зависимость при криволинейна, рекомендуется ее строить по пяти расчетным значениям . Для этого задайтесь произвольными значениями : , , , , .
При этом целесообразно, чтобы они имели целые значения и выбирались следующим образом:
С,
, С
С,
С,
С.
Для этих значений произведите расчеты циклов паровой компрессионной холодильной машины. Результаты расчетов занесите в табл. 3.
Во всех пяти расчетных случаях необходимо принять температуру конденсации хладагента одинаковую и равную (табл. 2). Величина перегрева пара ∆ при всасывании его в компрессор одинакова и принимается ∆. Так как в схеме данной фреоновой холодильной машины регенеративный теплообменник не предусмотрен, то величина переохлаждения ∆ жидкого хладагента перед регулирующим вентилем также одинакова и составляет ∆.
Температура всасывания ∆.
Температура жидкого хладагента перед регулирующим вентилем ∆ и во всех расчетных случаях одинакова.
По известным в каждом расчетном случае значениям , , , постройте циклы паровой компрессионной холодильной машины в тепловой диаграмме для R134а или R22 в зависимости от вида применяемого хладагента. Значения параметров в узловых точках цикла , , , запишите в табл.3. При этом значения , соответствующие температурам кипения , , , , , более точно могут быть определены по приложениям 2 (для R134а) или 3 (для R22). Давление примите по табл.2.
Произведите расчет цикла для каждого расчетного случая и определите:
— удельную массовую холодопроизводительность, , ;
— отношение давления конденсации к давлению кипения ;
— по рис. 7, в зависимости от величины отношения, коэффициент подачи компрессора (для каждого из расчетных случаев в зависимости от вида применяемого хладагента).
Учитывая известные величины , а для каждого расчетного случая , , , найдите значения из уравнения (4). Результаты запишите в табл. 3.
Необходимо уточнить полученные значения , для этого по pиc. 8 при значениях , , , , и соответствующей (в вашем случае при ) найдите паспортные значения . Результаты запишите в табл.3 для сравнения с . При существенных различиях в значениях и выясните причину, внесите исправления.
На оси абсцисс (рис. 5) в принятом ранее масштабе отложите значения температур кипения , , , , , а по оси ординат соответствующие им значения . По полученным точкам , , , , , постройте график зависимости от toпри известном значении .
--PAGE_BREAK--ВЫВОДЫ
На пересечении характеристик и (рис. 5) получаем точку , которой соответствует значение (см. уравнение 3а). Следовательно, этой точке соответствует значение равновесной температуры воздуха в охлаждаемом помещении. Значения и запишите в табл. 4.
На пересечении характеристик и (рис. 5) получаем точку , которой соответствует значение . Этой точке соответствует значение равновесной температуры кипения рабочего тела. Полученные величины и запишите в табл. 4. Кроме того, значение холодопроизводительности холодильного агрегата сравнить с паспортными данными (рис. 8) при равновесной температуре и температуре наружного воздуха (значение найти по графику методом интерполяции).
Определите коэффициент рабочего времени холодильного агрегата в условиях работы при равновесном состоянии:
Рис. 6. Построение цикла паровой компрессионной холодильной машины.
Рис. 7. Коэффициенты подачи компрессоров, работающих на:
1 – на
R
22; 2 – на
R
134а.
Рис. 8. Паспортные данные зависимости холодопроизводительности агрегата ВН 400 от температуры кипения хладагента и температуры окружающего воздуха.
Полученное значение коэффициента рабочего времени сравните с опытным , которое необходимо определять из уравнения:
,
где: и необходимо принять по табл. 2. Результаты запишите в табл. 4.
Необходимо также определить, как изменятся температура кипения и температура в охлаждаемом помещении, если компрессор агрегата будет работать с коэффициентом рабочего времени , т.е. непрерывно.
При ,. Для нахождения такого положения необходимо построить такой единственно возможный прямоугольник , точки и которого лежали бы на одной прямой, перпендикулярной оси ординат и принадлежали бы характеристикам компрессора и суммарной характеристике теплопритоков соответственно, а одна из диагоналей этого прямоугольника была бы параллельна характеристике испарителя . Эта диагональ и будет новой характеристикой испарителя при для данного агрегата. Точка будет характеризовать новую температуру в охлаждаемом помещении , а соответствующую ей температуру кипения рабочего тела характеризует точка . При этом, холодопроизводительность холодильной машины будет равна
.
С учетом масштаба определите все указанные значения и занесите в табл. 4. Сделайте вывод о целесообразности работы агрегата при , т.е. при непрерывной его работе.
Таблица 4.
Результаты лабораторной работы
Приложение 1
Коэффициент теплопроводности некоторых материалов
Приложение 2
Таблица параметров насыщенных паров R134а
продолжение
--PAGE_BREAK--