Схема и цикл двухступенчатой аммиачной холодильной машины с двумя испарителями и насосно-циркуляционной системой охлаждения

В двухступенчатой аммиачной холодильной машине с промежуточным сосудом хладагент поступает в испаритель в виде парожидкостной смеси (состояние 8). Несмотря на то, что степень сухости пара может быть небольшой (0,1…0,3), удельный объем пара значительно больше удельного объема жидкости, т. е. значительная часть теплопередающей поверхности испарителя контактирует (омывается) не с жидкостью, а с паром. Вследствие этого теплопередающая способность испарителя существенно ухудшается.

Этого можно избежать подачей жидкого хладагента в испаритель насосом в большем количестве, чем необходимо для отвода тепловой нагрузки.

Температура кипения в испарителях И₁ и И₂ – соответственно t₀₁ и t₀₂ (например, -30 и -10 ⁰С). Хладагент подается в испарители насосами Н₁ и Н₂. Жидкий хладагент к насосам поступает под напором столба жидкости из циркуляционных ресиверов ЦР₁ и ЦР₂, которые выполняют роль не только сборников (ресиверов), но и отделителей жидкости и предохраняют компрессоры КМ₁ и КМ₂ от попадания в них жидкого хладагента.

С помощью компрессоров в ресиверах поддерживаются необходимые давления кипения Р₀₁ и Р₀₂, соответствующие заданным температурам кипения t₀₁ и t₀₂.

Пар из испарителя И₁ вместе с избытком жидкости поступает в циркуляционный ресивер ЦР₁, откуда всасывается компрессором КМ₁, сжимается в нем до давления кипения Р₀₂ (процесс 1-2) и нагнетается в циркуляционный ресивер ЦР₂. Сюда же поступает пар из испарителя И₂. Общий поток пара из ЦР₂ всасывается компрессором КМ₂, сжимается до давления конденсации Р_к (3-4) и нагнетается в конденсатор КД.

Жидкий хладагент из конденсатора проходит через регулирующий вентиль РВ₂, дросселируется в нем (4’-5) от давления конденсации Р_к до давления кипения Р₀₂ и поступает в циркуляционный ресивер ЦР₂. Образовавшийся при дросселировании пар (состояние 2”) всасывается компрессором КМ₂ вместе с паром, нагнетаемым компрессором КМ₁, и паром, образующимся в испарителе И₂.

Часть жидкого хладагента из циркуляционного ресивера ЦР₂ насосом Н₂ подается в испаритель И₂, а часть – дросселируется в регулирующем вентиле РВ₁ до давления кипения Р₀₁ и направляется в циркуляционный ресивер ЦР₁. Отсюда образовавшийся при дросселировании пар вместе с паром из испарителя И₁ всасывается компрессором КМ₁.

Отношение массового потока хладагента, подаваемого насосом в испаритель, к массовому потоку образующегося в испарителе пара G_н/G_п=n называют кратностью циркуляции хладагента. Значение n зависит от особенностей конкретной холодильной установки.

Если известны тепловые нагрузки на испарители Q_и1 и Q_и2, то массовые потоки пара G_n1 и G_n2 можно найти из отношений:

;

.

В компрессоре КМ₁, кроме массового потока пара G_п1, будет поступать также пар, образующийся при дросселировании в регулирующем вентиле РВ₁. Общий массовый поток пара G_КМ1 (кг/с), всасываемого компрессором КМ₁:

,

.

Массовый поток пара G_км2 (кг/с), всасываемого компрессором КМ₂:

,

.