Графический анализ равновесия системы

Соотношение, устанавливающееся между соединенными в общую систему испарителем и компрессорно-конденсаторным агрегатом, можно изобразить на графике в виде точки.

Соотношение, устанавливающееся между соединенными в общую систему испарителем и компрессорно-конденсаторным агрегатом, можно изобразить на графике в виде точки. Используя данные из приложений, наносим на график линии производительности компрессорно-конденсаторного агрегата в зависимости от температуры кипения хладагента и производительности испарителя в зависимости от разности между температурами воздуха в охлаждаемом объеме и кипения хладагента в испарителе. Эта разность – разность температур в испарителе. Точка пересечения этих линий и является точкой баланса системы.

Для понимания графического анализа равновесия системы (рис. 1) необходимо иметь в виду, что если выбрана разность между температурами воздуха в охлаждаемом пространстве и кипения хладагента в испарителе, то для заданной температуры в пространстве существует только одна температура кипения, которая удовлетворяет расчетным условиям системы.

Следует обратить внимание, что при расчетной температуре в пространстве, 2 °С и допустимой потере 0.5 °С во всасывающем трубопроводе единственно возможная температура насыщения на всасывании, соответствующая расчетной разности температур в испарителе 5 °С, – это –3.5 °С. Если температура всасывания не будет –3.5 °С, то разность температур в испарителе будет отлична от 5 °С. Например, температура насыщения на всасывании составляет –8.5 °С. Прибавляя 0.5 °С на потери во всасывающем трубопроводе, находим, что температура кипения хладагента в испарителе t0 = –8.5 °С + 0.5 °С = –8 °С. Затем по разности между температурой в пространстве и температурой в испарителе, определяем разность температур в испарителе [2 °С – (–8 °С)] = 10 °С. При заданной температуре в пространстве и снижении температуры насыщения на всасывании увеличивается разность температур в испарителе, или при той же температуре в пространстве и при повышении температуры насыщения на всасывании разность температур в испарителе понижается.

Очевидно, что повышение или понижение температуры насыщения на всасывании всегда вызывает соответствующее изменение разности температур в испарителе. Если температура в пространстве поддерживается постоянной, то с повышением температуры насыщения на всасывании уменьшается разность температур в испарителе, а с понижением температуры насыщения на всасывании разность температур в испарителе увеличивается.

Ниже приведен графический анализ условий равновесия системы.

1. Нанести вертикальную шкалу производительности (в кВт) и горизонтальную шкалу температуры насыщения на всасывании (в °С) и разности температур в испарителе (в °С). Соотношения шкал температуры насыщения на всасывании и разности температур в испарителе рассмотрены выше.

2. Провести линию производительности компрессорно-конденсаторного агрегата, используя данные каталогов завода-изготовителя. Производительность компрессорно-конденсаторного агрегата не зависит прямо пропорционально от температуры насыщения на всасывании. Поэтому линия производительности агрегата обычно имеет небольшую кривизну. Следовательно, для обеспечения большей точности, точки, обозначающие производительность, следует нанести для каждой температуры всасывании, а затем соединить их между собой.

3. Производительность испарителя прямо пропорциональна разности температур в испарителе, в связи с чем, линия производительности – прямая. Используя данные каталога завода-изготовителя, нанести точки производительности испарителя при двух выбранных разностях температур и соединить их прямой линией. Производительность при другой разности температур будет находиться на линии между этими двумя точками. Разности температур в испарителе, равные 5 и 10 °С, использованы на графике (рис. 1) для нанесения двух точек, чтобы провести линию производительности испарителя.

Необходимо обратить внимание (рис. 1), что при уменьшении разности температур в испарителе температура насыщения на всасывании увеличивается. Это означает, что при повышении температуры насыщения на всасывании производительность испарителя снижается, а производительность компрессорно-конденсаторного агрегата (компрессора) – увеличивается. Если температура насыщения на всасывании понижается, то производительность испарителя увеличивается, а производительность компрессорно-конденсаторного агрегата уменьшается.

Если у испарителя и компрессорно-конденсаторного агрегата при расчетных условиях неодинаковые производительности, то параметры точки равновесия системы будут отличны от расчетных.

В случае, если выбранное оборудование представляет собой оптимальный вариант, то возникает вопрос, что необходимо сделать для того, чтобы сбалансировать работу системы, т. е. обеспечить ее эксплуатацию в условиях, близких к расчетным. Проблема заключается в избыточной производительности испарителя относительно производительности компрессорно-конденсаторного агрегата. Чтобы точка равновесия системы имела параметры, близкие к расчетным, следует увеличить производительность компрессорно-конденсаторного агрегата или снизить производительность испарителя.

Какая мера, из указанных выше, обеспечит лучшие результаты, зависит от соотношения между общей производительностью системы и расчетной нагрузкой. Увеличение производительности компрессорно-конденсаторного агрегата или испарителя всегда обусловливает повышение общей производительности системы, а снижение их производительности – уменьшение общей производительности системы. Вследствие повышения производительности компрессорно-конденсаторного агрегата до производительности испарителя при расчетных условиях точка равновесия системы сдвинется.