Свойства холодильной установки как объекта автоматизации

Судовая холодильная установка создает и поддерживает в объектах охлаждения ОБ

( провизионных кладовых, рефрижераторных трюмах, охлаждаемых контейнерах, СКВ, CO₂) температурный режим ,необходимый для хранения скоропортящихся продуктов и различных грузов. Рассмотрим свойства простейшей холодильной установки с одним испарителем в установившемся режиме работы рис (5.1.)

Рис. 5.1. Схема простейшей холодильной установки.

КМ – компрессор; КД – конденсатор; РВ – регулирующий вентиль; ОБ – объект охлаждения; И – испаритель.

Эта установка включает в себя объект охлаждения ОБ , статическая характеристика которого описывается

Q_об = k_обF_об (t_нар - t _об), ( 5.1.)

испаритель И

Q_и = k_и F_и( t_об – t₀) , (5.2 )

компрессор КМ

Q_км = f (t₀), (5.3.)

конденсатор КД

Q_кд = k_кдF_кд(t_к –t_зв), ( 5.4.)

регулирующий вентиль РВ

Q_ро= g (t₀) , (5.5.)

где k_об, k_и, k_кд, -коэффициенты теплопередачи соответственно ограждающих поверхностей объекта охлаждения, теплопередающих поверхностей испарителя и конденсатора;
F_об, F_и, F_кд - площади ограждающих поверхностей объекта охлаждения, активных теплопередающих поверхностей испарителя и конденсатора;

t_нар, t _об, t₀, t_к и t_зв – соответственно температуры наружного воздуха, объекта охлаждения, кипения и конденсации хладагента, забортной воды.

Установившийся температурный режим в охлаждаемом объекте будет при условии, что количество теплоты Q_об, поступающее в объект охлаждения, будет равно теплоте Q_и, отводимой от него в испарителе( Q_об = Q_и).

Установившийся режим работы холодильной машины возможен в случае равенства холодопроизводительности Q_км компрессора и Q_и испарителя (Q_км = Q_И) при достаточной пропускной способности Q_ро регулирующего вентиля и возможности отвода всей теплоты Q_и в конденсаторе КД.

Для многоиспарительной холодильной установки (рис. 5.2.)

Рис. 5.2. Схема многоиспарительной холодильной установки

выражение (1.2.) примет вид

Q = (5.6.)

Решая систему уравнений (1.1 - 1.5) относительно t _об, получим выражение статической характеристики холодильной установки

Q _у= f_у(t _об,) (5.7.)

которая графически имеет вид (рис 1.3.)

Рис. 5.3. Статическая характеристика холодильной установки

Из него видно, что холодильная установка представляет собой систему с самовыравниванием . Это означает что при изменении тепловой нагрузки Q_об на объект охлаждения от Q₁до Q₂ холодильная установка самопроизвольно выйдет на новый установившийся режим при новом значении температуры t₂ охлаждаемого объекта. Однако, очень часто требуется, чтобы температура в охлаждаемом объекте поддерживалась в строгих пределах, обуславливаемых технологическими условиями хранения груза, что возможно только при дополнительной корректировке работы холодильной установки извне, т.е. при автоматическом регулировании температуры объекта охлаждения.