Athari ya joto juu ya uwezo wa baridi wa mfumo wa friji. Kuchaji na kuzidisha kwa mfumo na jokofu Mzunguko wa friji wa mifumo ya mgawanyiko
Mchele. 1.21. Sema dendrite
Kwa hivyo, utaratibu wa crystallization ya chuma kuyeyuka kwa viwango vya juu vya baridi ni tofauti kimsingi kwa kuwa katika viwango vidogo vya kuyeyuka hupatikana. shahada ya juu hypothermia. Matokeo ya hii ni maendeleo ya fuwele ya volumetric, ambayo katika metali safi inaweza kuwa homogeneous. Vituo vya Crystallization vilivyo na saizi kubwa kuliko ile muhimu vina uwezo wa ukuaji zaidi.
Kwa metali na aloi, aina ya kawaida ya ukuaji ni dendritic, iliyoelezewa kwanza nyuma mnamo 1868 na D.K. Chernov. Katika Mtini. 1.21 inaonyesha mchoro wa D.K. Chernov, akielezea muundo wa dendrite. Kwa kawaida, dendrite ina shina (mhimili wa utaratibu wa kwanza), ambayo kuna matawi - axes ya amri ya pili na inayofuata. Ukuaji wa dendritic hutokea katika maelekezo maalum ya crystallographic na matawi kwa vipindi vya kawaida. Katika miundo iliyo na lati za cubes zinazozingatia uso na mwili, ukuaji wa dendritic hutokea katika pande tatu za perpendicular. Imeanzishwa kwa majaribio kuwa ukuaji wa dendritic huzingatiwa tu katika kuyeyuka kwa supercooled. Kiwango cha ukuaji kinatambuliwa na kiwango cha supercooling. Tatizo la kuamua kinadharia kiwango cha ukuaji kama kazi ya kiwango cha kupoa sana bado halijapata suluhu iliyothibitishwa. Kulingana na data ya majaribio, inaaminika kuwa utegemezi huu unaweza kuzingatiwa takriban katika fomu V ~ (D T) 2.
Watafiti wengi wanaamini kuwa kwa kiwango fulani muhimu cha baridi kali, ongezeko kama la theluji katika idadi ya vituo vya fuwele vinavyoweza ukuaji zaidi huzingatiwa. Nucleation ya fuwele zaidi na zaidi mpya inaweza kukatiza ukuaji wa dendritic.
Mchele. 1.22. Mabadiliko ya miundo
Kulingana na data ya hivi karibuni ya kigeni, na ongezeko la kiwango cha baridi kali na gradient ya joto kabla ya mbele ya fuwele, mabadiliko ya muundo wa aloi ya kuimarisha haraka kutoka kwa dendritic hadi equiaxed, microcrystalline, nanocrystalline na kisha kwa hali ya amofasi huzingatiwa. (Mchoro 1.22).
1.11.5. Kuyeyuka amorphization
Katika Mtini. Mchoro 1.23 unaonyesha mchoro bora wa TTT (Muamala wa Muda-Joto), unaoelezea sifa za uimarishaji wa kuyeyuka kwa aloi kulingana na kiwango cha kupoeza.
Mchele. 1.23. Mchoro wa TTT: 1 - kiwango cha wastani cha baridi:
2 - kiwango cha juu sana cha baridi;
3 - kiwango cha baridi cha kati
Mhimili wima unawakilisha halijoto, na mhimili mlalo unawakilisha wakati. Juu ya joto fulani la kuyeyuka - T P awamu ya kioevu (kuyeyuka) ni imara. Chini ya joto hili, kioevu huwa supercooled na inakuwa imara, kwani uwezekano wa nucleation na ukuaji wa vituo vya crystallization inaonekana. Walakini, kwa baridi ya ghafla, harakati ya atomi kwenye kioevu kilichochomwa sana inaweza kukoma, na kwa joto chini ya T3, awamu ya amorphous imara itaunda. Kwa aloi nyingi, hali ya joto ambayo amorphization huanza - ТЗ iko katika anuwai kutoka 400 hadi 500 ºC. Ingo nyingi za kitamaduni na uigizaji hupoa polepole kulingana na curve 1 kwenye Mtini. 1.23. Wakati wa baridi, vituo vya crystallization vinaonekana na kukua, na kutengeneza muundo wa fuwele wa alloy katika hali imara. Kwa kiwango cha juu sana cha baridi (curve 2), awamu ya amorphous imara huundwa. Kiwango cha kati cha kupoeza (curve 3) pia ni cha riba. Kwa kesi hii, toleo la mchanganyiko la kuimarisha linawezekana kwa kuwepo kwa miundo ya fuwele na amorphous. Chaguo hili hutokea katika kesi wakati mchakato wa crystallization ambao umeanza hauna muda wa kukamilisha wakati wa baridi hadi joto la TZ Toleo la mchanganyiko wa uimarishaji na uundaji wa chembe ndogo za amofasi zinaonyeshwa na mchoro uliorahisishwa uliowasilishwa kwenye Mtini. 1.24.
Mchele. 1.24. Mpango wa malezi ya chembe ndogo za amofasi
Kwa upande wa kushoto katika takwimu hii kuna tone kubwa la kuyeyuka lililo na vituo 7 vya fuwele vinavyoweza kukua baadae. Katikati, tone sawa limegawanywa katika sehemu 4, moja ambayo haina vituo vya crystallization. Chembe hii itakuwa ngumu katika fomu ya amofasi. Kwa upande wa kulia katika takwimu, chembe ya awali imegawanywa katika sehemu 16, 9 ambazo zitakuwa amorphous. Katika Mtini. 1.25. utegemezi halisi wa idadi ya chembe za amofasi za aloi ya nikeli ya juu-alloy juu ya ukubwa wa chembe na kiwango cha baridi katika mazingira ya gesi (argon, heliamu) imewasilishwa.
Mchele. 1.25. Utegemezi wa idadi ya chembe za amofasi za aloi ya nikeli kuwashwa
ukubwa wa chembe na kiwango cha ubaridi katika mazingira yenye gesi
Mpito wa kuyeyuka kwa chuma kuwa amorphous, au kama inaitwa pia, hali ya glasi ni mchakato mgumu na inategemea mambo mengi. Kimsingi, vitu vyote vinaweza kupatikana katika hali ya amofasi, lakini metali safi zinahitaji viwango vya juu vya baridi ambavyo bado haziwezi kutolewa na kisasa. njia za kiufundi. Wakati huo huo, aloi zenye aloi nyingi, ikiwa ni pamoja na aloi za eutectic za metali na metalloids (B, C, Si, P) huimarisha katika hali ya amorphous kwa viwango vya chini vya baridi. Katika meza Jedwali 1.9 linaonyesha viwango muhimu vya kupoeza wakati wa urekebishaji wa nikeli na baadhi ya aloi kuyeyuka.
Jedwali 1.9
19.10.2015
Kiwango cha subcooling ya kioevu kilichopatikana kwenye plagi ya condenser ni kiashiria muhimu ambacho kina sifa ya uendeshaji thabiti wa mzunguko wa friji. Subcooling ni tofauti ya joto kati ya kioevu na condensation kwa shinikizo fulani.
Katika hali ya kawaida shinikizo la anga, condensation ya maji ina joto la nyuzi 100 Celsius. Kulingana na sheria za fizikia, maji ambayo ni digrii 20 huchukuliwa kuwa yamepozwa sana na digrii 80 Celsius.
Ubaridi mdogo kwenye pato la kibadilisha joto hutofautiana kadiri tofauti kati ya halijoto ya kioevu na ufindishaji. Kulingana na Mchoro 2.5, hypothermia itakuwa 6 K au 38-32.
Katika capacitors kilichopozwa hewa, kiashiria cha subcooling kinapaswa kuwa kutoka 4 hadi 7 K. Ikiwa ina thamani tofauti, hii inaonyesha operesheni isiyo imara.
Mwingiliano kati ya condenser na feni: tofauti ya joto la hewa.
Hewa inayosukumwa na feni ina joto la nyuzi joto 25 Selsiasi (Mchoro 2.3). Inachukua joto kutoka kwa freon, na kusababisha joto lake kubadilika hadi digrii 31.
Mchoro 2.4 unaonyesha mabadiliko ya kina zaidi:
Tae - alama ya joto ya hewa iliyotolewa kwa condenser;
Tas - hewa yenye joto jipya la condenser baada ya baridi;
Tk - masomo kutoka kwa kupima shinikizo kuhusu joto la condensation;
Δθ - tofauti ya joto.
Tofauti ya joto katika condenser iliyopozwa hewa huhesabiwa kwa kutumia formula:
Δθ =(tas - tae), ambapo K ina mipaka ya 5–10 K. Kwenye grafu thamani hii ni 6 K.
Tofauti ya joto katika hatua ya D, yaani, wakati wa kuondoka kutoka kwa condenser, katika kesi hii ni sawa na 7 K, kwa kuwa iko katika kikomo sawa. Tofauti ya joto ni 10-20 K, katika takwimu ni (tk-tae). Mara nyingi, thamani ya kiashiria hiki huacha 15 K, lakini katika mfano huu ni 13 K.
Usawa wa joto wa capacitor ya uso una usemi ufuatao:
G Kwa ( h hadi -h hadi 1)=W(t 2v -t 1v)kutoka kwa, (17.1)
Wapi h kwa- enthalpy ya mvuke inayoingia kwenye condenser, kJ / kg; h hadi 1 =c hadi t kwa- condensate enthalpy; kutoka kwa=4.19 kJ/(kg×0 C) - uwezo wa joto wa maji; W- mtiririko wa maji baridi, kilo / s; t 1v, t 2v- joto la maji baridi kwenye ghuba na tundu la condenser. Mtiririko wa mvuke uliofupishwa G k, kg/s na enthalpy h kwa inayojulikana kutoka kwa hesabu turbine ya mvuke. Joto la condensate kwenye plagi ya condenser inachukuliwa kuwa sawa na joto la kueneza kwa mvuke t uk sambamba na shinikizo lake r k kwa kuzingatia ubaridi mdogo wa condensate D t kwa: t k = t p - D t kwa.
Subcooling ya condensate(tofauti kati ya joto la kueneza la mvuke kwa shinikizo kwenye shingo ya condenser na joto la condensate kwenye bomba la kunyonya la pampu ya condensate) ni matokeo ya kupungua kwa shinikizo la sehemu na joto la mvuke iliyojaa kutokana na uwepo wa upinzani wa hewa na mvuke wa condenser (Mchoro 17.3).
Kielelezo 17.3. Badilisha katika vigezo vya mchanganyiko wa mvuke-hewa katika condenser: a - mabadiliko katika shinikizo la sehemu ya mvuke p p na shinikizo katika condenser p k; b - mabadiliko ya joto la mvuke t p na maudhui ya hewa ya jamaa ε
Kutumia sheria ya Dalton kwa kipenyo cha mvuke-hewa kinachosogea kwenye kondomu, tunayo: p k = p p + p v, Wapi r uk Na r katika- shinikizo la sehemu ya mvuke na hewa kwenye mchanganyiko. Utegemezi wa shinikizo la sehemu ya mvuke kwenye shinikizo la condenser na maudhui ya hewa ya jamaa e=G V / G k ina fomu:
(17.2)
Wakati wa kuingia kwenye condenser, maudhui ya hewa ya jamaa ni ndogo na r p» r k. Kadiri mvuke unavyoganda, thamani e huongezeka na shinikizo la sehemu ya mvuke hupungua. Katika sehemu ya chini, shinikizo la sehemu ya hewa ni muhimu zaidi, kwa sababu huongezeka kutokana na ongezeko la msongamano wa hewa na thamani e. Hii inasababisha kupungua kwa joto la mvuke na condensate. Kwa kuongeza, kuna upinzani wa mvuke wa capacitor, imedhamiriwa na tofauti
D r k = r k- r k´ .(17.3)
Kawaida D r k=270-410 Pa (imeamuliwa kwa nguvu).
Kama sheria, mvuke wa mvua huingia kwenye condenser, joto la condensation ambalo limedhamiriwa kipekee na shinikizo la sehemu ya mvuke: shinikizo la chini la mvuke linalingana na joto la chini la kueneza. Mchoro 17.3, b unaonyesha grafu za mabadiliko katika joto la mvuke t p na maudhui ya hewa ya jamaa ε katika condenser. Kwa hivyo, wakati mchanganyiko wa mvuke-hewa unaposogea mahali pa kunyonya na kufidia kwa mvuke, joto la mvuke katika condenser hupungua, shinikizo la sehemu ya mvuke iliyojaa hupungua. Hii hutokea kutokana na kuwepo kwa hewa na ongezeko la maudhui yake ya jamaa katika mchanganyiko wa mvuke-hewa, pamoja na kuwepo kwa upinzani wa mvuke wa condenser na kupungua kwa shinikizo la jumla la mchanganyiko wa mvuke-hewa.
Chini ya hali hiyo, overcooling ya condensate Dt k = t p -t k huundwa, ambayo inaongoza kwa kupoteza joto na maji baridi na haja ya inapokanzwa zaidi ya condensate katika mfumo wa regenerative wa kitengo cha turbine. Aidha, inaambatana na ongezeko la kiasi cha oksijeni kufutwa katika condensate, ambayo husababisha kutu ya mfumo wa bomba kwa ajili ya joto regenerative ya feedwater boiler.
Hypothermia inaweza kufikia 2-3 0 C. Njia ya kupambana nayo ni kufunga baridi za hewa katika kifungu cha tube ya condenser, ambayo mchanganyiko wa mvuke-hewa huingizwa kwenye vitengo vya ejector. Katika shule za kisasa za ufundi, hypothermia inaruhusiwa si zaidi ya 1 0 C. Kanuni operesheni ya kiufundi kuagiza kwa ukali uvutaji hewa unaoruhusiwa kwenye kitengo cha turbine, ambacho lazima kiwe chini ya 1%. Kwa mfano, kwa turbines na nguvu N E=300 MW kufyonza hewa lazima si zaidi ya 30 kg/saa, na N E=800 MW - si zaidi ya kilo 60 kwa saa. Condensers za kisasa, ambazo zina upinzani mdogo wa mvuke na mpangilio wa busara wa kifungu cha tube, kwa kweli hazina subcooling katika hali ya uendeshaji ya kawaida ya kitengo cha turbine.
Chaguzi za uendeshaji wa kitengo cha friji: uendeshaji na overheating ya kawaida; na overheating haitoshi; overheating kali.
Uendeshaji na overheating ya kawaida.
Mchoro wa kitengo cha friji
Kwa mfano, jokofu hutolewa kwa shinikizo la bar 18, na shinikizo la kunyonya ni 3 bar. Joto ambalo jokofu huchemsha kwenye evaporator ni t 0 = -10 °C, kwenye sehemu ya evaporator joto la bomba na jokofu ni t t = -3 °C.
Upashaji joto unaofaa ∆t = t t − t 0 = −3− (−10) = 7. Hii operesheni ya kawaida kitengo cha friji na mchanganyiko wa joto la hewa. KATIKA evaporator Freon huchemka kabisa katika takriban 1/10 ya evaporator (karibu na mwisho wa evaporator), na kugeuka kuwa gesi. Kisha gesi itakuwa joto na joto la chumba.
Kuzidisha joto haitoshi.
Halijoto ya pato itakuwa, kwa mfano, si −3, lakini -6 °C. Kisha overheating ni 4 °C tu. Mahali ambapo jokofu la kioevu huacha kuchemsha husogea karibu na sehemu ya evaporator. Hivyo, wengi Evaporator imejaa friji ya kioevu. Hili linaweza kutokea ikiwa vali ya upanuzi wa halijoto (TEV) itasambaza freon zaidi kwa kivukizi.
Freon zaidi kuna katika evaporator, mvuke zaidi itaundwa, shinikizo la kunyonya litakuwa la juu na kiwango cha kuchemsha cha freon kitaongezeka (hebu sema si -10, lakini -5 ° C). Compressor itaanza kujaza na freon ya kioevu kwa sababu shinikizo limeongezeka, kiwango cha mtiririko wa friji imeongezeka na compressor haina muda wa kusukuma mvuke zote (ikiwa compressor haina uwezo wa ziada). Kwa aina hii ya operesheni, uwezo wa baridi utaongezeka, lakini compressor inaweza kushindwa.
Overheating kali.
Ikiwa utendaji wa valve ya upanuzi ni ya chini, basi freon kidogo itaingia kwenye evaporator na itawaka mapema (hatua ya kuchemsha itahamia karibu na uingizaji wa evaporator). Valve nzima ya upanuzi na mirija baada yake itaganda na kufunikwa na barafu, lakini asilimia 70 ya evaporator haitaganda hata kidogo. Mivuke ya freon katika evaporator itawaka, na joto lao linaweza kufikia joto la chumba, kwa hiyo ∆t ˃ 7. Katika kesi hii, uwezo wa baridi wa mfumo utapungua, shinikizo la kunyonya litapungua, na mivuke yenye joto ya freon inaweza. kuharibu stator ya compressor.
Katika makala hii tutazungumzia kuhusu njia sahihi zaidi ya kujaza viyoyozi.
Unaweza kujaza freons yoyote. Jaza tena - sehemu moja tu ya freoni (km: R-22) au isotropiki (isotropiki ya masharti, kwa mfano: R-410) mchanganyiko
Wakati wa kuchunguza mifumo ya baridi na hali ya hewa, taratibu zinazotokea ndani ya condenser zimefichwa kutoka kwa mhandisi wa huduma, na mara nyingi ni kutoka kwao kwamba mtu anaweza kuelewa kwa nini ufanisi wa mfumo kwa ujumla umepungua.
Wacha tuwaangalie kwa ufupi:
- Mvuke wa friji yenye joto kali hupita kutoka kwa compressor hadi kwenye condenser
- Chini ya ushawishi wa mtiririko wa hewa, joto la freon hupungua hadi joto la condensation
- Mpaka molekuli ya mwisho ya freon inapita kwenye awamu ya kioevu, hali ya joto inabaki sawa katika sehemu nzima ya mstari ambapo mchakato wa condensation hutokea.
- Chini ya ushawishi wa mtiririko wa hewa ya baridi, joto la jokofu hupungua kutoka kwa joto la condensation hadi joto la freon ya kioevu kilichopozwa.
Kujua shinikizo, kwa kutumia meza maalum kutoka kwa mtengenezaji wa freon, unaweza kuamua joto la condensation chini ya hali ya sasa. Tofauti kati ya joto la condensation na joto la freon kilichopozwa kwenye kituo cha condenser - joto la subcooling - kawaida ni thamani inayojulikana (angalia na mtengenezaji wa mfumo) na anuwai ya maadili haya kwa mfumo fulani huwekwa. (kwa mfano: 10-12 °C).
Ikiwa thamani ya subcooling iko chini ya safu iliyotajwa na mtengenezaji, basi freon haina wakati wa baridi kwenye condenser - haitoshi na kujaza inahitajika. Ukosefu wa freon hupunguza ufanisi wa mfumo na huongeza mzigo juu yake.
Ikiwa thamani ya subcooling iko juu ya safu, kuna freon nyingi, unahitaji kumwaga baadhi yake hadi ifikie. thamani mojawapo. Kuzidi kwa freon huongeza mzigo kwenye mfumo na hupunguza maisha yake ya huduma.
Kuongeza mafuta kwa kupoza kidogo bila kutumia:
- Tunaunganisha shinikizo nyingi na silinda ya freon kwenye mfumo.
- Sakinisha thermometer / sensor ya joto kwenye mstari shinikizo la juu.
- Wacha tuanze mfumo.
- Kutumia kipimo cha shinikizo kwenye mstari wa shinikizo la juu (mstari wa kioevu), tunapima shinikizo na kuhesabu joto la condensation kwa freon iliyotolewa.
- Kwa kutumia thermometer, tunafuatilia hali ya joto ya freon ya supercooled kwenye kituo cha condenser (inapaswa kuwa katika anuwai ya jumla ya joto la condensation na joto la subcooling).
- Ikiwa halijoto ya freon inazidi kiwango kinachoruhusiwa (joto la subcooling liko chini ya kiwango kinachohitajika), hakuna freon ya kutosha, ongeza polepole kwenye mfumo hadi ifikie. joto la taka
- Ikiwa hali ya joto ya freon iko chini ya kiwango kinachoruhusiwa (joto la subcooling liko juu ya safu), kuna ziada ya freon, baadhi yake lazima iachiliwe polepole hadi joto linalohitajika lifikiwe.
- Tunaweka upya kifaa hadi sifuri, kubadili kwenye hali ya supercooling, na kuweka aina ya freon.
- Tunaunganisha wingi wa kupima shinikizo na silinda ya freon kwenye mfumo, na kuunganisha hose ya shinikizo la juu (kioevu) kupitia tee ya T-umbo iliyotolewa na kifaa.
- Tunaweka sensor ya joto ya SH-36N kwenye mstari wa shinikizo la juu.
- Tunawasha mfumo, thamani ya subcooling itaonyeshwa kwenye skrini, tunailinganisha na safu inayohitajika na, kulingana na ikiwa thamani iliyoonyeshwa ni ya juu au ya chini, tunatoa damu polepole au kuongeza freon.
Alexey Matveev,
mtaalamu wa kiufundi katika kampuni ya Raskhodka
