3. Badanie procesów termodynamicznych w chłodziarce sprężarkowej parowej(4).pdf
(
253 KB
)
Pobierz
LABORATORIUM TECHNIKI CIEPLNEJ
INSTYTUTU TECHNIKI CIEPLNEJ
WYDZIAŁ INŻYNIERII ŚRODOWISKA
I ENERGETYKI
POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ
INSTRUKCJA LABORATORYJNA
Temat ćwiczenia:
BADANIE PROCESÓW TERMODYNAMICZNYCH
W CHŁODZIARCE PAROWEJ SPRĘŻARKOWEJ
JEDNOSTOPNIOWEJ
1. WPROWADZENIE TEORETYCZNE
Obiegi ziębiarek oraz pomp ciepła należą do grupy obiegów termodynamicznych
lewobieżnych. Najbardziej rozpowszechnionym obiegiem jest obieg parowy sprężarkowy. W
skład takiego obiegu wchodzą cztery urządzenia: sprężarka, skraplacz, zawór dławiący
(regulacyjny) i parowacz, rys. 1, [1].
W każdym z tych urządzeń realizowany jest jeden proces termodynamiczny. Zadaniem
sprężarki jest sprężenie pary czynnika roboczego (na ogół parą wlotową do sprężarki w
rzeczywistych instalacjach jest para lekko przegrzana). W procesie sprężania następuje
podwyższenie temperatury pary do wartości umożliwiającej oddawanie ciepła do otoczenia
lub medium chłodzącego. Po sprężeniu para płynie do skraplacza. Skraplacz jest to
wymiennik ciepła w którym zachodzi w pierwszym etapie schłodzenie pary przegrzanej do
stanu nasycenia, a następnie jej skroplenie. Otrzymane ciepło odprowadzane jest do otoczenia
lub wody chłodzącej. Otrzymaną ciecz (na ogół lekko przechłodzoną) rozpręża się
izentalpowo w zaworze dławiącym do dolnego ciśnienia otrzymując w efekcie parę mokrą o
niskim stopniu suchości. W parowaczu, wskutek pochłaniania ciepła z przestrzeni ziębionej,
zachodzi parowanie pozostałej cieczy wskutek czego stopień suchości pary wzrasta do
wartości 1,0. Na ogół w parowaczu zachodzi także lekkie przegrzanie tej pary. Para ta
następnie zostaje pobrana przez sprężarkę i sprężona do górnego ciśnienia. Obieg ziębiarki
(przy założeniu izentropowego sprężania pary) przedstawiono w układzie
T
-
s
na rysunku 2
natomiast obieg rzeczywisty (z adiabatycznym nieodwracalnym sprężaniem pary) w układzie
i
-lg
p
przedstawiono na rysunku 3.
Rys. 1. Schemat obiegu ziębniczego
1-para czynnika roboczego, 2-para przegrzana
sprężona, 3- czynnik roboczy ciekły, 4-para
nasycona sucha lub lekko przegrzana
Rys.2. Obieg ziębiarki parowej sprężarkowej
w układzie
T-s
z odwracalnym procesem
sprężania
2
Kruczek T.: Badanie procesów termodynamicznych w chłodziarce parowej
sprężarkowej jednostopniowej, 20.10.2005
Rys. 3. Obieg rzeczywisty ziębiarki
parowej sprężarkowej w układzie
współrzędnych
i
-lg
p
2. CEL ĆWICZENIA
Celem ćwiczenia jest:
a) Bezpośrednie zapoznanie się z konstrukcją i budową ziębiarki parowej sprężarkowej,
b) Zapoznanie się z budową i działaniem elementów regulacyjnych i zabezpieczających
instalację przed uszkodzeniem wskutek nadmiernego wzrostu ciśnienia, nidostatecznego
odprowadzania ciepła ze skraplacza, nadmiernego ochłodzenia parowacza,
c) Pomiar parametrów termodynamicznych obiegu ziębiarki parowej sprężarkowej oraz
wyznaczenie podstawowych parametrów charakteryzujących jej pracę.
3. OPIS STANOWISKA POMIAROWEGO
3.1. Opis stanowiska
Schemat funkcjonalny stanowiska pomiarowego przedstawiono na rysunku 4. Miejsca
pomiaru ciśnień i temperatur zaznaczono na rysunku podając symbole
p
j
oraz
t
j
w miejscach
pomiaru, gdzie indeks „
j
” oznacza nr punktu pomiarowego.
W skład obiegu ziębiarki wchodzą następujące elementy: 1-sprężarka wraz z
elektrycznym silnikiem napędowym 2, 3-skraplacz chłodzony wodą z sieci, 4-zawór
dławiący, 5-parowacz zasilany płynem chłodniczym Petrygo.
3
Kruczek T.: Badanie procesów termodynamicznych w chłodziarce parowej
sprężarkowej jednostopniowej, 20.10.2005
woda
czynnik chłodniczy (Petrygo)
czynnik roboczy R134a
przewody elektryczne
Rys.4. Schemat stanowiska pomiarowego
1- sprężarka chłodnicza zespolona z silnikiem; 2- silnik elektryczny napędzający sprężarkę
chłodniczą; 3- skraplacz - wymiennik ciepła R134a- woda; 4- zawór dławiący (rozprężny); 5-
parownik (wymiennik ciepła: R134a- czynnik chłodniczy
Petrygo)
; 6- watomierz pomiaru mocy
silnika sprężarki; 7- watomierz pomiaru mocy grzałki podgrzewacza Petrygo; 8- autotransformator; 9-
rotametr do pomiaru strumienia Petrygo; 10- zawór regulacyjny; 11- rotametr do pomiaru strumienia
wody; 12- zawór regulacyjny; 13- stabilizator ciśnienia wody chłodzącej z manometrem; 14- pompa
obiegowa Petrygo;15- podgrzewacz płynu chłodniczego; 16- zawór odcinający; 17- zawór regulacyjny
(upuszczający nadmiar Petrygo); 18- zawór odcinający kulowy do wody, do spuszczania Petrygo z
układu
t
1
-temperatura czynnika R134a przed sprężarką
t
2
-temperatura czynnika R134a przed skraplaczem
(za sprężarką)
t
3
-temperatura czynnika R134a za skraplaczem
t
4
-temperatura
czynnika R134a przed
parownikiem (za zaworem rozprężnym)
t
5
-temperatura wody chłodzącej przed
skraplaczem
t
6
-temperatura wody chłodzącej za skraplaczem
t
7
-temperatura płynu chłodniczego Petrygo przed
parownikiem
t
8
-temperatura płynu chłodniczego Petrygo za
parownikiem
Poniżej przedstawiono sposób działania stanowiska. Po sprężeniu pary w sprężarce 1
(rys. 4) para płynie do skraplacza gdzie ulega ochłodzeniu a następnie skropleniu. Do
chłodzenia skraplacza wykorzystuje się wodę pobieraną z sieci wodociągowej która
przepływa przez zawór odcinający 16, stabilizator ciśnienia 13, rotametr do pomiaru
4
Kruczek T.: Badanie procesów termodynamicznych w chłodziarce parowej
sprężarkowej jednostopniowej, 20.10.2005
strumienia 11, oraz zawór do regulacji strumienia 12. Następnie przepływa przez skraplacz i
odpływa do kanalizacji.
Parowacz 5 zasilany jest płynem chłodniczym Petrygo. Przepływ cyrkulacyjny tego
płynu jest wymuszony za pomocą pompy obiegowej 14. Następnie płyn przepływa przez
rotametr 9. Za rotametrem znajduje się zawór 10 do regulacji strumienia płynu. Nadmiar
płynu jest upuszczany przez zawór 17 (w czasie ćwiczenia nie należy używać tego zaworu,
ponieważ jest to zawór serwisowy). Następnie płyn dopływa do parowacza gdzie ulega
schłodzeniu. Zimny płyn powraca następnie do elektrycznego podgrzewacza 15 skąd jest
pobierany prze pompę obiegową 14. Moc podgrzewacza jest regulowana za pomocą
autotransformatora 8.
W obiegu czynnika roboczego zamontowane jest kilka wzierników umożliwiających
śledzenie przepływu i stanu czynnika roboczego w instalacji.
W załącznikach, na końcu niniejszej instrukcji, znajduje się wykres
i
-lg
p
dla czynnika
roboczego R141a, wykres przedstawiający pojemność cieplną Petrygo w funkcji temperatury.
Stanowisko wyposażone jest w następujące mierniki i przyrządy pomiarowe:
a) mierniki do pomiaru temperatury i ciśnienia czynnika roboczego (R141a) w obiegu
ziębiarki w czterech charakterystycznych punktach tego obiegu, rys.4,
b) Rotametr 11 do pomiaru strumienia wody zasilającej skraplacz oraz termoelementy do
pomiaru temperatury
t
5
wody wlotowej do skraplacza oraz temperatury
t
6
wody
wylotowej,
c) Rotametr 9 do pomiaru strumienia płynu chłodniczego Petrygo oraz termoelementy do
pomiaru temperatury wlotowej
t
7
do parowacza oraz temperatury wylotowej
t
8,
d) Watomierz 7 do pomiaru mocy elektrycznej podgrzewacza Petrygo 15, moc wskazywana
przez ten miernik może być przyjmowana jako wydajność chłodnicza obiegu; otrzymana
wartość może być porównana ze strumieniem ciepła przejmowanym w parowaczu
obliczonym na podstawie strumienia płynu i temperatur
t
7
,
t
8
,
e) Watomierz 6 do pomiaru mocy elektrycznej silnika 2 napędzającego sprężarkę 1, po
uwzględnieniu sprawności agregatu chłodniczego, moc ta służy do obliczenia
wewnętrznej mocy sprężarki.
3.2. Opis układów zabezpieczających
Prezentowane stanowisko ma dość złożoną budowę i narażone jest na uszkodzenie w
przypadku nieumiejętnej eksploatacji. Stanowisko jest wyposażone w pewne układy
zabezpieczające które sterują pracą niektórych elementów oraz zabezpieczające przed
przypadkowym jego uszkodzeniem. Mimo tego zaleca się ostrożność przy jego użytkowaniu.
Układ sterujący pracą zaworu dławiącego
– do sterowania pracą zaworu dławiącego
pobierany jest sygnał z końcowego odcinka parownika. Układ ten działa tak aby nie dopuścić
do zamrożenia parownika.
Presostat niskiego i wysokiego ciśnienia
– śledzi na bieżąco ciśnienie przed i za
sprężarką. W przypadku nadmiernego obniżenia się ciśnienia (do około 0,05 MPa) przed
sprężarką (np. wskutek niedostatecznego podgrzewania płynu Petrygo lub nadmiernego
ograniczenia przepływu płynu chłodniczego przez parowacz) nastąpi wyłączenie silnika
agregatu chłodniczego. W takim przypadku należy odczekać do ponownego samoczynnego
załączenia się agregatu co nastąpi po przyroście ciśnienia w układzie nastawionym na
presostacie. Silnik agregatu zostanie również wyłączony przy nadmiernym wzroście ciśnienia
za sprężarką (powyżej 3MPa). Nadmierny wzrost ciśnienia za sprężarką może być
spowodowany brakiem dostatecznego chłodzenia skraplacza lub brakiem chłodzenia w ogóle
(spowodowanego brakiem przepływu wody). Po zadziałaniu presostatu i wyłączeniu agregatu
5
Kruczek T.: Badanie procesów termodynamicznych w chłodziarce parowej
sprężarkowej jednostopniowej, 20.10.2005
Plik z chomika:
Swalarz
Inne pliki z tego folderu:
1. Wyznaczanie ciepła właściwego powietrza przy stałym ciśnieniu(2).pdf
(263 KB)
1. Pomiar wykładnika izentropy dla powietrza.pdf
(227 KB)
4. Badanie parametrów krzywej nasycenia dla wody(1).pdf
(331 KB)
2. Wyznaczanie wilgotności względnej oraz stopnia zwilżenia powietrza higrometrem izochorycznym oraz psychrometrem(2).pdf
(230 KB)
3. Badanie procesów termodynamicznych w chłodziarce sprężarkowej parowej(4).pdf
(253 KB)
Inne foldery tego chomika:
Camera
Dokumenty
Galeria
Playlisty
Prywatne
Zgłoś jeśli
naruszono regulamin