УДК 658.822
ББК 31.392
М12
Перевод с французского под редакцией д-ра техн.наук В. Б. Сапожникова
Учебное издание
В. Мааке. Г.-Ю. Эккерт, Ж.-Л. Кошпен
УЧЕБНИК ПО ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКЕ
Зав. редакцией И. И. Шехура.
Редактор Т. В. Властовская
Художественный редактор Ю. М. Добрянская
Технический редактор Г. Д. Колоскова
Корректоры Т. И. Алейникова, В. А. Ветров,
Н. И. Коновалова
Компьютерная верстка И. Д. Труфанов
Изд. лиц. №040414 от 18.04.97.
Подписано в печать 3.11.98. Формат 70x100/16.
Бумага офс. №1. Офсетная печать.
Усл. печ. л. 95,55. Уч.-изд. л. 115,71.
Тираж 2000 экз. 3аказ(1369 .Изд. № 6553.
Ордена “Знак Почета" издательство Московского университета.
103009, Москва, ул. Б. Никитская, 5/7.
! Отпечатано с готового оригинал-макета
I в ОАО «Типография «Новости»
I 107005, Москва, ул. Фр. Энгельса, 46.
ISBN 5-211-03892-4 (рус.)	© В. Б. Сапожников, В.Б. Кнотько, Ю. В. Сапожников,
перевод с французского, 1998
ISBN 2-85330-127-3 (фр.)
© 1993 PYC EDITION
От издательства
Настоящая книга, предлагаемая российским специалистам в области холодильной техники, представля-
ется нам весьма своеобразным трудом, не имеющим аналогов в отечественной литературе. Необычность и
в какой-то степени уникальность этой книги обусловлены следующим.
Во-первых, французский вариант книги, который переводился на русский язык, создан на основе 17-го
немецкого издания широко известного за рубежом справочника по холодильной технике “Pohlmaim-
Taschenbuch der Kaltetechnik”, ни разу не издававшегося ни в СССР, ни в России, хотя первое его издание
вышло еще в 1908 г. Однако по сравнению с немецким, французский вариант в значительной степени (по-
чти 1/3 объема книги) дополнен сведениями, полученными от ведущих разработчиков и производителей
холодильного и сопутствующего ему оборудования и материалов в США, Германии, Франции, Италии, Японии
и других странах мира.
Во-вторых, содержание и характер представленных в книге материалов таковы, что она с равным осно-
ванием может быть отнесена и к учебным пособиям, и к политехническим словарям, и к практическим
руководствам, и к справочникам. Достаточно сказать, что наряду с обширными сведениями по термодина-
мике, теплопередаче и методам расчета и проектирования холодильных систем в ней приводятся многочис-
ленные схемы холодильных машин различных типов, изготавливаемых и поставляемых на мировой рынок
практически всеми известными зарубежными разработчиками холодильной техники; описание климати-
ческих условий, в которых работают холодильные системы во всем мире; характеристики основных пище-
вых продуктов, подлежащих охлаждению; некоторые положения гидромеханики, акустики, теории автома-
тического регулирования, данные по регулирующей, измерительной и регистрирующей аппаратуре различ-
ного назначения, деталям машин, электротехнике, припоям и флюсам, стройматериалам и теплоизоляции,
хладагентам и холодильным маслам; основные правила монтажа и технического обслуживания холодиль-
ного оборудования, техники безопасности и охраны окружающей среды при работе с ним.
При этом многие из перечисленных сведений даются в виде каталогов (или выдержек из них), публику-
емых изготовителями и поставщиками оборудования и материалов, а также в виде выдержек из соответ-
ствующих французских и международных стандартов.
Естественно, что стремление авторов вместить в книгу максимальное количество справочных данных
не могло не сказаться на методике изложения материала. В результате французский оригинал оказался не-
сколько неравнозначным как по глубине приводимых теоретических положений, так и по объему сведений
из различных областей науки и техники, в той или иной мере соприкасающихся с областью холодильной
техники.
Исправить этот недостаток оригинала при редактировании перевода без участия авторов книги оказа-
лось достаточно сложно не только с технической, но и с юридической точки зрения, поскольку в договоре на
подготовку русского варианта книги французское издательство PYC Edition специально оговорило недопус-
тимость внесения существенных изменений в текст перевода без согласия авторов.
Вместе с тем Издательство Московского университета сочло возможным и целесообразным исправить
замеченные в оригинале ошибки (опечатки) в некоторых формулах и размерностях отдельных физических
величин, а также изменить структуру отдельных таблиц, с тем чтобы они, с одной стороны, легче восприни-
мались читателями, а с другой - в максимальной степени удовлетворяли действующим в отечественной
редакционно-издательской практике требованиям. В тех случаях, когда трактовка того или иного понятия,
его символ, значение какой-либо константы или единицы измерения резко отличались от принятых в рос-
сийской научно-технической литературе, мы старались дать соответствующее примечание переводчика.
Однако большинство сведений, относящихся к конкретным образцам холодильной техники, узлам и
агрегатам холодильных установок, контрольно-измерительной и регистрирующей аппаратуре, вспомога-
тельному оборудованию и механизмам, конструкционным материалам и рабочим телам, которые заимство-
ваны из каталогов и проспектов компаний-разработчиков и поставщиков, оставлены в русском переводе без
каких-либо существенных изменений или корректировок. Если при ознакомлении с этими материалами у
читателей будут возникать вопросы, то исчерпывающие ответы они смогут получить, непосредственно об-
ратившись в соответствующие компании или фирмы, адреса которых почти всегда указываются при ссылке
на ту или иную компанию.
VI
Оценивая совокупность материалов книги в целом, можно утверждать, что в ней рассмотрены практи-
чески все аспекты разработки, проектирования, монтажа и эксплуатации торгово-промышленного холо-
дильного оборудования, причем акцент делается на приклад ные особенности его использования. Для изуче-
ния подавляющего большинства разделов книги от читателей не требуется фундаментальной инженерно-
технической подготовки. Она может быть с одинаковым успехом рекомендована к использованию как при
подготовке студентов соответствующих вузов и учащихся средних специальных учебных заведений, так и
при решении многочисленных задач, возникающих в повседневной работе проектировщиков, монтажников
и эксплуатационников холодильного оборудования.
Издательство просит читателей присылать свои отзывы, замечания и пожелания по адресу. 103009,
Москва, ул. Большая Никитская, 5/7, Издательство Московского университета.
Предисловие
к русскому изданию “Учебника по холодильной технике” (Польманн)
Выход русского издания данной книги осуществляется в исключительно благоприятный период.
Справедливость такого замечания подтверждается многочисленными доводами, среди которых в пер-
вую очередь могут быть названы следующие:
-	изменения, связанные с отказом от хладагентов на основе хлорфторуглеродов (CFC), таких, как Rl 1 и
R12, происшедшие в некоторых странах и происходящие начиная с 1 января 1997 г. в странах, называемых
“оказавшимися вне действия статьи 5”1;
-	постепенный отказ от хладагентов на основе хлорфторуглеводородов (HCFC), таких, как R22 и R123,
ввиду их воздействия на атмосферный озон;
-	перемены в экономике и промышленности русскоговорящих стран, обусловившие изменения положе-
ния и технических потребностей инженерных кадров в этих странах;
-	новые веяния в области холодильной техники во всем мире, вызванные не только проблемами сохра-
нения озона, глобального потепления и овладения новыми видами энергии, но и возросшими требованиями
к жизненному уровню, качеству питания, созданию комфортных условий людям дома и на работе, а также
развитием средств автоматики и технической кибернетики.
Следовательно, с выходом этой книги российские специалисты получают возможность добавить к напи-
санным на русском языке превосходным работам, которыми они уже располагают и среди которых есть
широко переведенные на другие языки, одно из наиболее известных произведений, являющееся замеча-
тельным обобщением приобретенного крупнейшими странами опыта по производству и использованию
холода.
Принимая активное участие в деятельности Международного института холода, русскоговорящие стра-
ны всегда демонстрировали желание оставаться на передовых рубежах науки и техники за счет расширения
сотрудничества с ведущими компаниями мира.
С удовольствием предваряя русское издание этой книги, я хочу выразить пожелание, чтобы она стала
одним из средств упрочения такого взаимовыгодного сотрудничества.
Луи Люка (Louis Lucas),
Директор Международного института холода, главный инженер по механизации и
электрификации сельскохозяйственного производства, член отделения технической
кибернетики Украинской Акад емии наук (1993), иностранный член Академии холода
Российской Федерации (1995)
1 Имеются в виду Монреальский (1987 г.) протокол и решение Копенгагенской (1992 г.) конференции об ограничени-
ях на производство и использование вредных для окружающей среды хлоросодержащих хладагентов. — Примеч. пер.
Предисловие ко 2-му французскому изданию
Выход в свет этой книги является событием для всех, кто имеет дело с холодом.
“Pohlmann” был впервые издан в виде календаря-ежедневника для специалистов-холодильщиков
(Kalender fur Kaltetechnik) на 1908 г - ключевой год в освоении холода!
Именно в этом году в Париже состоялся 1-й Международный конгресс холода, на котором Камерлинг
Оннес призвал "объединить усилия всех, кто интересуется низкими температурами ”.
Параллельно с Международной ассоциацией холода, которая 12 лет спустя была преобразована в
Международный институт холода, во многих странах в том же году были созданы национальные ассоци-
ации холода.
Г. Гёче, В. Пальманн, В. Мааке и Г.-Ю. Эккерт (G. Goetsche, W. Pohlmann, W.Maake, H.-J. Eckert)
успешно переработали и привели в соответствие с современными требованиями “Pohlmann ”. Начиная с
16-го издания в 1978 г в нем используется новая международная система единиц измерения. Он стано-
вится знаменитым справочником "Pohlmann ”!
Следует отметить заслуги издательства Рус Edition и его директора П. Бенишу (Р. Benichou), кото-
рые получили разрешение перевести и в то же время приспособить книгу к потребностям франкоязычных
читателей. В результате в 1983 г. увидел свет “Новый Pohlmann ”. Эта была действительно уже новая
концепция справочника.
Настоящее новое издание "Pohlmann "развивает эту концепцию дальше:
-	план книги, структура которой наиболее соответствует французским нормам, позволит читате-
лям более легко находить все, что их интересует;
-	основные теоретические сведения значительно расширены: из 1154 страниц только 400 являются
результатом перевода и переработки последнего, 17-го немецкого издания;
-	разбиение на 2 тома (настоящий 1-й том содержит общие положения и теоретические основы, в то
время как 2-й том будет посвящен практическим приложениям)1 сделает справочник более удобным для
использования и более компактным, при этом сохранится наглядность таблиц и рисунков, достигнутая в
1-м французском издании;
-	в материалах книги нашло отражение то обстоятельство, что компьютеризация уже идет в ши-
рокое наступление в области холодильной техники в виде автоматизации, как и должно быть на первом
этапе в этом направлении;
-	в то же время новая книга сохраняет очень конкретный характер, присущий предшествующим из-
даниям, благодаря таблицам, численным примерам и схемам реального оборудования.
Ж.-Л. Кошпен (J.-L. Couchepin) был ключевой фигурой уже в период подготовки (перевод и адаптация)
французского издания 1983 г., которое осуществлялось при поддержке Французской ассоциации холода,
создавшей для этой цели специальную группу. Именно он выполнил заново колоссальный труд, который
сейчас представляется как прорыв вглубь. Каких же похвал он заслуживает!
Эта книга выходит как нельзя более кстати, когда необходимо дать ответ на вопросы, которые еще
только зарождались во время выхода первого издания и которые связаны с защитой окружающей среды
от последствий применения традиционных технологий (озоновые дыры и парниковый эффект). Техника
развивается очень быстро. Конечно, части, соответствующие политическим решениям или диктуемые
законодательством, с этой точки зрения скоро устареют. Читатель не должен удивляться этому. Од-
нако основные технические принципы сохраняются, что делает книгу еще более необходимой.
Следовательно, данные, собранные в книге, будут особенно ценными. По всем этим причинам насто-
ящее второе издание "Pohlmann ” делает его одним из крупнейших справочных трудов.
Париж, август 1993
Луи Люка (Louis Lucas),
Директор Международного института холода
1 2-й том справочника “Pohlmann” на французском языке в настоящее время готовится к изданию в издательстве PYC
Edition. -Примеч, ред.
Предисловие
Пьеру Бенишу (Pierr Benichou), генеральному директору из-
дательства PYC EDITION в Иври-на-Сене (Yvry-sur-Seine) и Кри-
стофу Мюллер-Вирту (Christof Muller-Wirth), генеральному ди-
ректору издательства К.Ф. Мюллер в Карлсруэ (C.F. Muller,
Karlsruhe), в знак признательности за доверие, которое они вновь
оказали мне.
Моим бабушке Марте и дедушке Марселю Борда (Bordas), от
которых я, несомненно, получил в наследство такие качества, как
упорство и настойчивость, что позволило мне успешно справиться
с этой книгой
В эти последние июльские дни, когда на Елисейских Полях завершается Тур-де-Франс, как не провести
параллель между этой замечательной велогонкой и тем рискованным предприятием, каким явилось выпол-
нение этого труда! В самом деле, если оставить в стороне грандиозность цифр - три тысячи восемьсот
километров в первом случае и почти пять тысяч часов во втором - в обоих случаях, когда пересечена фи-
нишная черта, в памяти сохраняется главным образом смешанное чувство удовлетворения и облегчения,
как при переходе через перевал, от которого в сознании гонщиков остался лишь образ восторженной толпы.
Удовлетворение состоит прежде всего в том, что удалось, может быть, представить различные вопросы
из области холодильной техники достаточно логично, так чтобы читатель смог наилучшим образом увидеть
всю картину в целом. При этом мы каждый раз пытались показать детали как можно проще по двум причи-
нам. С одной стороны, книга должна быть доступна всем, начиная со студента, общая подготовка которого
может оказаться недостаточной, и кончая дипломированным специалистом по холодильной технике, у кото-
рого часто не хватает времени для того, чтобы глубоко погружаться в теорию. И с другой стороны, мы
считали, что неудобные в изложении вопросы словно по волшебству становятся захватывающими, как толь-
ко удается их представить в привлекательной форме. Вот почему, например, вместо того чтобы описывать
различные элементы поршневого компрессора, мы предпочли представить его устройство с помощью
рисунка.
Мы также хотели, чтобы книга была не только насыщена многочисленными новыми сведениями и раз-
личными приложениями, но и в высшей степени приближена к повседневной практике. Это заставило нас,
в частности, использовать реальные энтальпийные диаграммы (вдобавок, двухцветные) для облегчения
понимания. По той же причине предусмотрены многочисленные конкретные примеры и оригинальный текст
дополнен подстрочными примечаниями, содержащими определения отдельных терминов, названия различ-
ных организаций, библиографические ссылки и т.д. К этому нужно добавить упоминание о материалах и
комплектующих, которые в настоящее время имеются на рынке, с их техническими характеристиками и
номенклатурой; отсюда, например, на уровне предварительного проектирования, исходя из ожидаемой про-
изводительности холодильной установки, можно узнать количество требующихся материалов и уточнить
минимальные габариты оборудования.
Чувство облегчения объясняется тем, что наконец закончился более чем двухлетний труд не только пе-
ревода, но, в большей степени, авторский труд. Приходилось посылать сотни писем, перебирать тысячи
документов, наводить справки по бесчисленным стандартам, инструкциям и т.д. Облегчение связано в рав-
ной мере с тем, что перед появлением книги не было объявлено еще о новой конференции по CFC, отменяв-
шей решения предыдущей, Копенгагенской конференции, а значит, и то, что мы там докладывали по поводу
HCFC и HFC. Тем не менее даже в новой ситуации есть одно обстоятельство, которое останется: это фунда-
ментальная роль, которую призваны играть холодильщики для сохранения условий жизни на Земле, роль,
которую мы подчеркиваем в этой книге.
Интерес к науке о холоде вызван, очевидно, многочисленными применениями, которые она имеет. Од-
нако есть и другая сторона вопроса, включающая такие фундаментальные понятия, как энергия и энтро-
IX
пия’, о которых пойдет речь в п. 1.3.6.1.2. Эти понятия неизбежно приводят к передовым рубежам Науки и
Философии.
В самом деле, если мы уточнили, что энергия имеет отношение ко всем явлениям, так или иначе связан-
ным с силой или движением, то это означает, что она связана с такой основной характеристикой человечес-
кого существования, которая называется временем и является “формой энергии, имеющей плотность и рас-
ход, изменяющийся в зависимости от психологических условий”* 2. Это утверждение - высказанное и вели-
чайшими учеными, такими, как русский астроном Козырев, и философами, такими, как Bachelard и Ге-
гель, - приводит нас к рассмотрению двух вселенных, граница между которыми в известном смысле обра-
зована скоростью света.
По эту сторону, в нашей обычной вселенной, которая существует во времени, происходит развитие от
относительного порядка к беспорядку: энтропия неумолимо возрастает. По другую же сторону время носит
пространственный характер, оно не изменяется, и соответствующая вселенная характеризуется непрерыв-
ным увеличением порядка: отрицательная энтропия увеличивается или, если угодно, энтропия постоянно
уменьшается. И, может быть, за этой двойственностью скрывается подлинное предназначение Человека.
Прежде чем закончить предисловие, мы хотели бы поблагодарить господина Louis Lucas, директора
Международного института холода, написавшего предисловие к этой книге, а также персонал Института и
особенно госпожу Christiane Maunier и госпожу Cornelia Keizer за помощь, которую они нам оказали. Нам
также хотелось бы надеяться, что эта книга, при содействии издательства PYC Edition, внесет вклад в
популяризацию важной отрасли техники, предназначенной для обеспечения выживания человечества, что
выражается в сохранении продуктов питания и медицинских препаратов, чему, впрочем, будет посвящено
содержание второго тома.
Jean-Louis Couchepin
' Важность энтропии такова, что на Центральном кладбище в Вене формула S=k lgР, выражающая зависимость состояния
от термодинамической вероятности Р (см. п. 1.3.6.1.2.56), написана в качестве эпитафии на могиле физика Лтодвига
Больцмана, который первым получил это соотношение.
2 “Сознание - Энергия, сущность человека и вселенной” (La Conscience - Energie, structure de I’homme et de 1’univers,
Therese Brosse, Ed. Presence, p. 267).
Оглавление
Используемые термины и их определения....................................................... 1
1.	Теоретические основы науки о холоде и техники его получения.............................11
1.1.	Международная система единиц измерения (СИ), другие системы единиц, устаревшие единицы,
таблицы перевода единиц.................................................................. 13
1.1.1.	Международная система единиц .....................................................13
1.1.1.1.	История возникновения.........................................................13
1.1.1.2.	Единицы Международной системы.................................................13
1.1.1.3.	Отдельные замечания...........................................................22
1.1.1.4.	Кратные единицы и доли единиц.................................................22
1.1.2.	Другие системы единиц и устаревшие единицы........................................23
1.1.3.	Таблицы перехода между официальными единицами Международной системы СИ и
устаревшими единицами, употребляемыми в настоящее время..................................26
1.1.4.	Таблицы перехода между различными единицами, включая англо-американские единицы...28
1.2.	Краткая история развития холодильной техники.........................................36
1.3.	Теплофизика, термодинамика и холодильные машины......................................40
1.3.1.	Теплоихолод.......................................................................41
1.3.1.1.	Ощущение тепла и холода, температура..........................................41
1.3.1.2.	Понятие о количестве тепла и холода...........................................42
1.3.1.3.	Измерение количества поглощенного или отданного тепла: калориметрия...........43
1.3.1.4.	Основная формула калориметрии, удельная теплоемкость..........................45
1.3.1.4.1.	Удельная теплоемкость твердого или жидкого тела............................45
1.3.1.4.2.	Теплоемкость твердых тел и жидкостей.......................................48
1.3.1.4.3.	Расчет удельной теплоемкости твердых тел и жидкостей.......................49
1.3.1.4.4.	Удельные теплоемкости газов................................................53
1.31.5.	Тепловая мощность и холодильная производительность (холодопроизводительность).55
1.3.2.	Передача тепла....................................................................55
1.3.2.1.	Перенос тепла излучением......................................................56
1.3.2.1.1.	Закон Стефана-Больцмана....................................................56
1.3.2.1.2.	Закон Кирхгофа.............................................................56
1.3.2.1.3.	Взаимное излучение двух поверхностей.......................................57
1.3.2.1.4.	Излучение газа.............................................................58
1.3.2.1.5.	Коэффициент теплопередачи путем излучения..................................58
1.3.2.1.6.	Угловой коэффициент........................................................59
1.3.2.2.	Перенос тепла за счет теплопроводности........................................61
1.3.2.2.1.	Зависимость теплопроводности от плотности..................................61
1.З.2.2.2.	Изменение теплопроводности в зависимости от содержания влаги...............61
1.3.2.2.3.	Изменение теплопроводности в зависимости от температуры....................65
1.3.2.2.4.	Тепловосприимчивость ......................................................74
1.3.2.3.	Теплопередача путем конвекции.................................................75
1.3.2.3.1.	Вынужденная конвекция......................................................75
1.3.2.3.1.1.	Течение газа в трубе...................................................75
1.3.2.3.1.2.	Обтекание одиночной трубы воздухом.....................................76
1.3.2.3.1.3.	Обтекание воздухом пучка труб..........................................76
1.3.2.3.1.4.	Течение вдоль пластины, стенки или трубы (без излучения)...............77
1.3.2.3.1.5.	Турбулентное течение воды в трубе......................................77
ОГЛАВЛЕНИЕ
XI
1.3.2.3.1.6.	Вода в резервуаре при некоторой температуре..................................77
1.3.2.3.1.7.	Пары хладагентов.............................................................77
1.3.2.3.2.	Свободная конвекция..............................................................78
1.3.2.3.2.1.	Трубы в воздухе..............................................................78
1.3.2.3.2.2.	Вертикальные стенки..........................................................80
1.3.2.3.2.3.	Горизонтальные стенки........................................................81
1.З.2.З.2.4.	Трубопроводы, находящиеся в воде.............................................82
1.3.2.3.3.	Кипение жидкостей................................................................82
1.З.2.З.З.1.	Вода.........................................................................82
1.3.2.3.3.2.	Хладагенты, одиночная труба..................................................82
1.3.2.3.3.3.	Хладагенты, пучки труб.......................................................83
1.З.2.З.4.	Конденсирующийся пар и вода......................................................83
1.3.2.3.5.	Испарение, массообмен............................................................84
1.3.2.4.	Теплопередача от одной среды к другой через плоскую стенку..........................84
1.З.2.4.1.	Принцип расчета теплового потока, проходящего через плоскую однородную стенку,
и обобщение на многослойную плоскую стенку.................................................84
1.З.2.4.2.	Внешняя стена холодильного склада................................................87
1.3.2.4.2.1.	Формула для теплового потока, проходящего через внешнюю стену холодильного
склада...................................................................................87
1.3.2.4.2.2.	Пример расчета полного коэффициента теплопередачи К для плоской
многослойной стенки и расчета изменения температуры внутри стенки........................89
1.3.2.4.2.3.	Предварительный расчет значения полного коэффициента теплопередачи К.........91
1.З.2.4.2.4.	Наличие воздушной прослойки..................................................92
1.3.2.4.2.5.	Неоднородные стенки..........................................................93
1.3.2.4.3.	Другие частные случаи............................................................93
1.3.2.4.3.1.	Внутренние перегородки холодильных складов...................................93
1.З.2.4.З.2.	Обогреваемые помещения.......................................................94
1.3.2.5.	Передача тепла от одной среды к другой через искривленную стенку....................94
1.3.2.6.	Передача тепла от одной среды к другой в теплообменнике.............................99
1.3.2.6.1.	Теплообменники, используемые в холодильных установках ...........................99
1.3.2.6.1.1.	Испаритель...................................................................99
1.3.2.6.1.2.	Теплообменник................................................................99
1.3.2.6.1.3.	Переохладители...............................................................99
1.3.2.6.1.4.	Охладитель перегретого пара..................................................99
1.3.2.6.1.5.	Конденсатор..................................................................99
1.З.2.6.1.6.	Градирни....................................................................100
1.3.2.6.1.7.	Маслоохладитель.............................................................100
1.3.2.6.1.8.	Теплообменники - регенераторы тепла для приводных двигателей................100
1.3.2.6.1.9.	Выводы......................................................................100
1.3.2.6.2.	Оптимальные характеристики теплообменника.......................................101
1.3.2.6.3.	Различные типы теплообменников..................................................102
1.3.2.6.3.1.	Трубчатые теплообменники....................................................102
1.3.2.6.3.2.	Пластинчатые теплообменники.................................................102
1.3.2.6.3.3.	Другие типы теплообменников.................................................107
1.3.2.6.4.	Общий расчет теплообменника.....................................................109
1.3.3.	Тепловые явления: расширение/сжатие и изменение состояния вещества.....................115
1.3.3.1.	Расширение/сжатие................................................................. 115
1.3.3.1.1.	Расширение/сжатие твердых веществ...............................................115
1.3.3.1.1.1.	Линейное расширение/сжатие..................................................115
1.3.3.1.1.2.	Поверхностное расширение/сжатие.............................................118
1.3.3.1.1.3.	Объемное расширение/сжатие..................................................119
1.3.3.1.1.4.	Изменение плотности твердого тела в зависимости от температуры..............121
ХП	ОГЛАВЛЕНИЕ
1.3.3.1.1.5.	Последствия и применение явления расширения/сжатия твердых тел........121
1.3.3.1.2.	Расширение/сжатие жидкостей .............................................122
1.3.3.1.2.1.	Кажущееся расширение/сжатие и абсолютное расширение/сжатие............122
1.3.3.1.2.2.	Изменение плотности жидкости в зависимости от температуры.............123
1.3.3.1.2.3.	Последствия и применение явления расширения/сжатия жидкостей..........124
1.3.3.1.2.4.	Особенности расширения воды...........................................124
1.3.3.1.3.	Расширение/сжатие газа в зависимости от температуры при условии, что давление
остается постоянным (закон Гей-Люссака).............................................125
1.3.3.1.4.	Изменение объема газа в зависимости от температуры при постоянном объеме
(закон Шарля).......................................................................129
1.3.3.2.	Изменение состояния вещества.................................................131
1.3.3.2.1.	Плавление/затвердевание..................................................132
1.3.3.2.2.	Парообразование/конденсация..............................................136
1.3.3.2.2.1.	Основные сведения.....................................................136
1.3.3.2.2.2.	Парообразование на открытом воздухе...................................136
1.3.3.2.2.2.1.	Парообразование путем испарения...................................136
1.З.З.2.2.2.2.	Парообразование путем кипения.....................................137
1.З.З.2.2.З.	Парообразование в воздухе в ограниченном пространстве.................140
1.З.З.2.2.4.	Парообразование в пустоте.............................................141
1.3.3.2.2.5.	Скрытая теплота парообразования.......................................143
1.З.З.2.2.6.	Конденсация...........................................................144
1.3.3.2.3.	Сублимация/десублимация..................................................145
1.3.3.2.4.	Выводы относительно изменения состояния путем плавления и последующего
парообразования для частного случая воды; характеристики жидкого состояния воды
и ее насыщенных паров...............................................................146
1.3.3.2.5.	Изменения состояния вещества с точки зрения кинетической теории...........152
1.3.3.2.5.1.	Элементарное строение вещества........................................152
1.З.З.2.5.2.	Энергия связи.........................................................155
1.3,3.2.5.3.	Теплота и разупорядочение структуры вещества..........................156
1.3.3.2.6.	Различные дополнительные сведения относительно состояния вещества........156
1.3.3.2.6.1.	Фаза, фазовая диаграмма, тройная точка................................156
1.З.З.2.6.2.	Крайние состояния вещества: сверхжидкость и плазма....................158
1.З.З.2.6.З.	Два особых явления: переохлаждение и испарение жидкости, налитой на очень
горячую твердую поверхность........................................................158
1.3.4.	Идеальный газ и реальный газ, законы, которым они подчиняются....................159
1.3.4.1.	Идеальный газ, предельное состояние реального газа при исчезающих давлениях; пары .. 159
1.3.4.2.	Расширение/сжатие газа в зависимости от давления при постоянной температуре (закон
Бойля-Мариотта)........................................................................161
1.3.4.3.	Уравнение состояния идеальных газов..........................................163
1.3.4.4.	Закон Авогадро-Ампера........................................................166
1.3.4.5.	Плотность газа...............................................................168
1.3.4.6.	Плотность газа по отношению к воздуху, соотношение Авогадро-Ампера...........168
1.3.4.7.	Выражение массы газа через его объем, давление и температуру.................169
1.3.4.8.	Выводы.......................................................................170
1.3.4.9.	Упражнения...................................................................170
1.3.4.10.	Закон Дальтона..............................................................173
1.3.4.11.	Дополнительные сведения по химии: число Авогадро, молярная масса, молярный объем 176
1.3.5.	Силы давления, действующие со стороны твердых тел, а также в жидкостях или газах;
давление................................................................................179
1.3.5.1.	Сила давления, действующая со стороны твердых тел; давление..................179
1.3.5.2.	Сила давления, возникающая в жидкости, давление в точке жидкости.............181
ОГЛАВЛЕНИЕ	ХШ
1.3.5.2.1.	Сила давления, с которой жидкость действует на элемент поверхности, находящейся
с ней в контакте. Опыт Паскаля с бочкой....................................................181
1.3.5.2.2.	Сила давления, с которой жидкость действует на горизонтальное дно сосуда, в
котором она находится; гидростатический парадокс...........................................183
1.3.5.2.3.	Результирующая сил давления, действующих со стороны покоящейся жидкости на
боковые стенки сосуда, в котором она содержится............................................183
1.3.5.2.4.	Давление в точке внутри жидкости, основной закон гидростатики...................184
1.3.5.2.5.	Теорема Паскаля.................................................................187
1.3.5.2.6.	Результирующая сил давления, действующих в покоящейся жидкости на тело, в нее
погруженное; теорема Архимеда..............................................................188
1.3.5.3.	Сила давления, возникающая в газе; давление в точке газового объема...................190
1.3.5.3.1.	Сила давления, действующая со стороны свободного газа, в данном случае воздуха,
на элемент поверхности, находящейся в контакте с газом; существование
атмосферного давления......................................................................190
1.3.5.3.2.	Сила давления со стороны газа, находящегося в замкнутом пространстве, на элемент
поверхности; давление в некоторой точке внутри газа........................................191
1.3.5.3.3.	Результирующая сил давления, действующих со стороны покоящегося газа на тело,
погруженное в него; теорема Архимеда, кажущийся вес тела...................................194
1.3.6.	Паровые компрессионые холодильные машины, использующие фазовые изменения................195
1.3.6.1.	Основные сведения.....................................................................195
1.3.6.1.1.	Термодинамическая система.......................................................195
1.3.6.1.1.1.	Определение................................................................. 195
1.3.6.1.1.2.	Термодинамические параметры..................................................195
1.3.6.1.1.3.	Процессы, начальное состояние, конечное состояние, цикл......................195
1.3.6.1.1.4.	Соглашение о знаке...........................................................196
1.3.6.1.2.	От энергии к анергии через энтальпию, энтропию и эксергию.......................197
1.3.6.1.2.1.	Энергия, ее различные формы..................................................197
1.3.6.1.2.2.	Взаимные превращения между энергией-теплом и энергией-работой................197
1.3.6.1.2.3.	Внутренняя энергия системы...................................................199
1.3.6.1.2.4.	Энтальпия....................................................................200
1.3.6.1.2.5.	Энтропия.....................................................................201
1.3.6.1.2.6.	Эксергия и анергия...........................................................204
1.3.6.1.3.	Первое начало термодинамики.....................................................207
1.3.6.1.4.	Второе начало термодинамики...................................................  209
1.3.6.1.5.	Третье начало термодинамики.....................................................211
1.3.6.2.	Цикл паровой компрессионной холодильной машины и термодинамические диаграммы ..211
1.3.6.2.1.	Принцип действия паровой компрессионной холодильной машины и фазовые
превращения................................................................................211
1.3.6.2.1.1.	Простая холодильная машина...................................................211
1.3.6.2.1.2.	Реальная холодильная машина..................................................216
1.3.6.2.1.3.	Специальные холодильные машины...............................................220
1.3.6.2.2.	Диаграмма давление - объемp,V...................................................221
1.3.6.2.2.1.	Графическое представление работы.............................................221
1.3.6.2.2.2.	Изменения состояния газа на диаграмме Клапейрона.............................223
1.3.6.2.2.3.	Изобарный процесс............................................................224
1.3.6.2.2.4.	Изохорный процесс............................................................226
1.3.6.2.2.5.	Изотермический процесс.......................................................227
1.З.6.2.2.6.	Адиабатный (изоэнтропийный) процесс..........................................229
1.3.6.2.2.7.	Политропный процесс..........................................................232
1.3.6.2.2.8.	Теоретическое значение работы компрессора в расчете на килограмм хладагента,
участвующего в процессе, за один оборот коленчатого вала компрессора.....................236
1.3.6.2.2.9.	Идеальный теоретический цикл Карно...........................................240
XIV
ОГЛАВЛЕНИЕ
1.3.6.2.3.	Диаграмма температура - энтропия Т, s...........................................241
1.3.6.2.3.1.	Графическое представление количества тепла..................................241
1.З.6.2.З.2.	Изменения состояния газа на диаграмме Т, s................................  241
1.3.6.2.3.3.	Изобарный процесс...........................................................242
1.3.6.2.3.4.	Изохорный процесс...........................................................242
1.3.6.2.3.5.	Изотермический процесс......................................................244
1.3.6.2.3.6.	Изоэнтропийный процесс......................................................245
1.3.6.2.3.7.	Политропный процесс.........................................................245
1.3.6.2.3.8.	Идеальный теоретический цикл Карно и реальный цикл холодильной машины
на диаграмме Т, s........................................................................246
1.3.6.2.4.	Диаграмма энтальпия - давление h, 1gр ..........................................248
1.3.6.2.4.1.	Основные сведения...........................................................248
1.3.6.2.4.2.	Чтение диаграммы h, 1gр.....................................................248
1.3.6.2.4.3.	Представление на диаграмме h, 1gр теоретического цикла одноступенчатой
паровой компрессионной холодильной машины................................................260
1.З.6.2.4.4.	Представление реального цикла одноступенчатой паровой компрессионной
холодильной машины на диаграмме h, 1g р..................................................263
1.3.6.2.4.4.1.	Влияние индикаторного коэффициента полезного действия на изменение
холодильного цикла......................................................................263
1.З.6.2.4.4.2.	Влияние механического коэффициента полезного действия на изменение
цикла ..................................................................................265
1.3.6.2.4.4.3.	Влияние потерь давления в трубопроводах и арматуре на ход цикла..........266
1.З.6.2.4.4.4.	Режимы работы холодильной машины.........................................270
1.3.6.2.4.5.	Применение диаграммы h, 1gр для исследования аномалий в работе холодильной
машины...................................................................................271
1.3.6.3.	Термодинамические характеристики одноступенчатой паровой компрессионной
холодильной машины с фазовым переходом.......................................................272
1.3.6.3.1.	Тепловые характеристики.........................................................276
1.3.6.3.1.1.	Удельная холодопроизводительность нетто (полезная) на килограмм
циркулирующего хладагента................................................................276
1.3.6.3.1.2.	Объемная холодопроизводительность нетто (полезная) на кубический метр
хладагента, поступающего в компрессор....................................................276
1.3.6.3.1.3.	Удельная холодопроизводительность брутто на килограмм циркулирующего
хладагента...............................................................................276
1.3.6.3.1.4.	Объемная холодопроизводительность брутто на кубический метр хладагента,
поступающего в компрессор................................................................276
1.3.6.3.1.5.	Массовый расход хладагента..................................................284
1.3.6.3.1.6.	Объемный расход хладагента на входе в компрессор............................284
1.3.6.3.1.7.	Холодопроизводительность брутто компрессора.................................284
1.3.6.3.1.8.	Холодопроизводительность нетто компрессора..................................285
1.3.6.3.1.9.	Удельные холодопроизводительности...........................................285
1.3.6.3.2.	Геометрические характеристики компрессора.......................................286
1.3.6.3.2.1.	Объем, описываемый за единицу времени, рабочий объем цилиндра,
геометрический объем цилиндра, внутренний диаметр, ход (рис. 1.3.6-58)...................286
1.3.6.3.2.2.	Полный объемный коэффициент полезного действия..............................288
1.3.6.3.3.	Механические характеристики.....................................................290
1.3.6.3.3.1.	Удельная работа изоэнтропного сжатия........................................290
1.3.6.3.3.2.	Работа компрессора, приходящаяся на один цилиндр за один оборот вала,
в случае изоэнтропного сжатия............................................................291
1.3.6.3.3.3.	Удельная работа политропного сжатия (индикаторная работа)...................291
1.3.6.3.3.4.	Работа компрессора, приходящаяся на один цилиндр за один оборот вала,
при политропном сжатии...........................................................'.......291
ОГЛАВЛЕНИЕ
XV
1.3.6.3.3.5.	Индикаторная диаграмма, среднее индикаторное давление.......................291
1.3.6.3.3.6.	Мощность компрессора........................................................293
1.3.6.3.4.	Показатели качества.............................................................298
1.3.6.3.4.1.	Степень сжатия..............................................................298
1.3.6.3.4.2.	Коэффициенты полезного действия ............................................298
1.3.6.3.4.3.	Холодильные коэффициенты....................................................300
1.3.6.3.4.4.	Внутренний показатель качества холодильной машины...........................304
1.3.6.3.5.	Характеристики испарителя, конденсатора и переохладителя........................304
1.3.6.3.5.1.	Испаритель..................................................................304
1.3.6.3.5.2.	Конденсатор.................................................................304
1.3.6.3.5.3.	Переохладитель..............................................................305
1.3.6.3.6.	Сводка термодинамических характеристик в нашем примере холодильной машины ... 306
1.3.6.4.	Специальные типы паровых компрессионных холодильных машин с фазовыми
превращениями................................................................................306
1.3.6.4.1.	Одноступенчатые холодильные машины, содержащие теплообменник....................306
1.3.6.4.1.1.	Преимущества, которые дает теплообменник....................................306
1.З.6.4.1.2.	Сравнение с холодильной машиной, не содержащей ни теплообменника,
ни переохладителя........................................................................310
1.3.6.4.2.	Холодильные машины, предназначенные для обслуживания установки, содержащей
циркуляционный насос.......................................................................311
1.З.6.4.З.	Холодильные машины с многоступенчатым сжатием...................................315
1.3.6.4.3.1.	Простые холодильные машины со ступенчатым сжатием...........................316
1.З.6.4.З.2.	Холодильные машины со ступенчатым сжатием, ступенчатым расширением и
дополнительным охлаждением, не связанным с ресивером промежуточного
давления (рис. 1.3.6-75 и 1.3.6-76)......................................................317
1.3.6.4.3.3.	Холодильные машины со ступенчатым сжатием, ступенчатым расширением и
дополнительным охлаждением, связанным с ресивером промежуточного
давления (рис. 1.3.6-77 и 1.3.6-78)............................................319
1.3.6.4.3.4.	Холодильная машина со ступенчатым сжатием и ступенчатым расширением,
имеющая второй испаритель (рис. 1.3.6-79)................................................319
1.3.6.4.3.5.	Пример расчета двухступенчатой холодильной машины...........................320
1.3.6.4.3.6.	Дополнительные сведения о многоступенчатых холодильных машинах..............325
1.3.6.4.4.	Каскадные холодильные машины....................................................326
1.3.6.5.	Возможности регенерации и повторного использования тепловой энергии, отводимой в
паровой компрессионной холодильной установке.................................................327
1.3.6.5.1.	Пример холодильной установки, оснащенной поршневым компрессором.................328
1.3.6.5.1.1.	Исходные данные.............................................................328
1.3.6.5.1.2.	Предконденсатор.............................................................329
1.3.6.5.1.3.	Конденсатор.................................................................329
1.3.6.5.1.4.	Контур водяного охлаждения..................................................329
1.3.6.5.2.	Пример холодильной установки, оснащенной винтовым компрессором..................330
1.3.6.5.2.1.	Исходные данные.............................................................330
1.3.6.5.2.2.	Охладитель масла............................................................331
1.3.6.5.2.3.	Предконденсатор.............................................................333
1.3.6.5.2.4.	Конденсатор.................................................................333
1.3.6.5.2.5.	Контур водяного охлаждения..................................................333
1.3.6.5.3.	Сравнение возможностей повторного использования энергии холодильной установки
в зависимости от того, оснащена ли она поршневым или винтовым компрессором..................334
1.3.6.5.4.	Использование тепла, выделяемого приводными двигателями.........................334
1.З.6.5.4.1.	Электрические двигатели.....................................................334
1.3.6.5.4.2.	Газовые и дизельные двигатели...............................................334
1.3.6.5.5.	Использование тепла, отведенного от холодильной установки.......................334
XVI
ОГЛАВЛЕНИЕ
1.3.6.5.5.1.	Использование тепла для получения бытовой горячей воды..................334
1.3.6.5.5.2.	Использование вторичного тепла для нагрева воздуха......................335
1.3.7.	Абсорбционные холодильные машины ..................................................337
1.3.7.1.	Теория абсорбционных холодильных машин.........................................337
1.3.7.1.1.	Принцип работы..............................................................337
1.3.7.1.2.	Цикл........................................................................339
1.3.7.1.3.	Термодинамический баланс....................................................339
1.3.7.1.4.	Холодильный коэффициент и показатель качества.............................. 340
1.3.7.1.5.	Двойные смеси ..............................................................341
1.3.7.2.	Абсорбционные холодильные машины, работающие на двойной смеси вода/бромид
лития...................................................................................342
1.3.7.2.1.	Принцип работы..............................................................344
1.3.7.2.2.	Условия применения..........................................................345
1.3.7.2.3.	Потребление ресурсов и расход воды..........................................346
1.3.7.2.4.	Регулирование холодопроизводительности......................................347
1.3.7.2.5.	Конструкция.................................................................347
1.3.7.3.	Абсорбционные холодильные машины, работающие на двойной смеси аммиак/вода......352
1.3.7.3.1.	Одноступенчатые холодильные машины..........................................354
1.3.7.3.1.1.	Принцип работы..........................................................354
1.3.7.3.1.2.	Холодильный коэффициент.................................................357
1.3.7.3.1.3.	Энергопотребление и расход вода.........................................357
1.3.7.3.1.4.	Регулирование холодопроизводительности..................................358
1.3.7.3.1.5.	Размещение и монтаж оборудования........................................359
1.З.7.З.2.	Многоступенчатые холодильные машины.........................................360
1.3.7.3.2.1.	Общие сведения..........................................................360
1.З.7.З.2.2.	Энергопотребление и расход вода.........................................362
1.3.7.4.	Сравнение стоимости эксплуатации абсорбционных и компрессионных машин..........363
1.3.7.5.	Небольшие абсорбционные холодильные машины диффузионного типа..................366
1.3.8.	Холодильные машины других типов и различные способы производства холода............368
1.3.8.1.	Паровые холодильные машины эжекторного типа....................................368
1.3.8.2.	Газовые компрессионные холодильные машины без фазовых превращений..............370
1.З.8.2.1.	Газовая компрессионная холодильная машина, в которой расширение происходит с
производством внешней работы (рис. 1.3.8-4)...........................................370
1.3.8.2.2.	Газовая компрессионная холодильная машина, в которой расширение происходит
без совершения внешней работы.........................................................373
1.3.8.3.	Термоэлектрическое охлаждение .................................................375
1.3.8.4.	Адиабатическое размагничивание.................................................379
1.3.9.	Машины двойного назначения для совместного производства холода и тепла ............379
1.3.9.1.	Теплохолодильные насосы........................................................379
1.3.9.2.	Тепловые насосы ...............................................................381
1.3.9.2.1.	Компрессионные тепловые насосы (паровые)....................................382
1.3.9.2.1.1.	Принцип работы..........................................................382
1.3.9.2.1.2.	Классификация тепловых насосов..........................................383
1.3.9.2.1.3.	Коэффициент преобразования..............................................384
1.3.9.2.1.4.	Природные источники тепла...............................................385
1.3.9.2.1.5.	Критерии рентабельности теплового	насоса.........................385
1.3.9.2.1.6.	Тепловой насос, введенный в состав	холодильной машины...................387
1.3.9.2.2.	Абсорбционные тепловые насосы ..............................................389
1.З.9.2.2.1.	Принцип работы..........................................................389
1.3.9.2.2.2.	Различные типы абсорбционных тепловых насосов...........................389
1.3.9.2.2.3.	Коэффициент преобразования при производстве полезного тепла.............390
1.3.9.2.2.4.	Минимальная температура среда для нагрева генератора....................391
ОГЛАВЛЕНИЕ
xvn
1.3.9.2.2.5.	Наибольшая возможная температура полезного тепла......................391
1.З.9.2.2.6.	Рентабельность........................................................392
1.3.9.2.3.	Другие типы тепловых насосов..............................................392
2.	Дополнительные сведения из области холодильной техники.................................393
2.1.	Сведения о климате....................................................................395
2.1.1.	Солнечное излучение .............................................................395
2.1.1.1.	Интенсивность солнечного излучения до его входа в атмосферу...................395
2.1,1.2.	Интенсивность солнечного излучения на земной поверхности......................395
2.1.1.3.	Расчет интенсивности прямого и диффузного солнечного излучения................396
2.1.2.	Температура воздуха..............................................................398
2.1.2.1.	Основные сведения.............................................................398
2.1.2.2.	Изменение температуры воздуха ................................................401
2.1.3.	Влажность воздуха ...............................................................402
2.1.4.	Температура воды и земли.........................................................403
2.1.4.1.	Температура воды..............................................................403
2.1.4.2.	Температура почвы.............................................................404
2.1.5.	Ветер............................................................................405
2.1.6.	Сводка данных о климате..........................................................406
2.1.7.	Состояние воздуха вне сооружения и диаграмма влажного воздуха....................407
2.2.	Влажный воздух и его диаграмма........................................................412
2.2.1.	Характеристики влажного воздуха, определения.....................................412
2.2.1.1.	Абсолютная влажность воздуха..................................................413
2.2.1.2.	Относительная влажность воздуха...............................................414
2.2.1.3.	Плотность влажного воздуха....................................................415
2.2.1.4.	Удельный объем влажного воздуха...............................................417
2.2.1.5.	Энтальпия влажного воздуха....................................................417
2.2.1.6.	Другие определения............................................................418
2.2.2.	Таблицы влажного воздуха.........................................................419
2.2.3.	Диаграмма влажного воздуха ......................................................425
2.2.3.1.	Основные сведения.............................................................425
2.2.3.2.	Описание......................................................................425
2.2.4.	Примеры расчета с помощью диаграммы влажного воздуха.............................429
2.2.4.1.	Смесь двух различных масс воздуха.............................................429
2.2.4.2.	Охлаждение воздуха с осушением или без него...................................431
2.2.4.2.1.	Охлаждение при кондиционировании воздуха..................................431
2.2.4.2.2.	Охлаждение в холодильных системах ........................................433
2.2.4.2.3.	Охлаждение замороженных продуктов ........................................434
2.2.4.3.	Осушение......................................................................434
2.2.4.3.1.	Адсорбция с помощью силикагеля............................................435
2.2.4.3.2.	Другие вещества, проявляющие сорбционные свойства.........................436
2.2.4.4.	Заключение....................................................................436
2.3.	Механика жидкостей и газов............................................................438
2.3.1.	Свойства жидкостей и газов..............-........................................438
2.3.1.1.	Сжимаемость...................................................................438
2.3.1.2.	Вязкость......................................................................439
2.3.2.	Законы движения жидкостей и газов................................................441
2.3.2.1.	Определения, параметры потока.................................................441
2.3.2.2.	Уравнения движения............................................................442
2.3.2.2.1.	Объемный и массовый расходы...............................................443
2.3.2.2.2.	Уравнение неразрывности...................................................443
2.3.2.2.3.	Уравнение сохранения энергии, или уравнение Бернулли......................444
2.3.2.2.4.	Уравнение сохранения количества движения, или уравнение Эйлера............445
ХУШ
ОГЛАВЛЕНИЕ
2.3.3.	Диафрагмы и сопла................................................................447
2.3.4.	Потери напора....................................................................450
2.3.4.1.	Потери напора на трение.....................................................450
2.3.4.2.	Местные потери напора.......................................................454
2.3.4.3.	Полные потери напора........................................................454
2.3.5.	Определение характеристик запорно-регулирующей арматуры на основе их
коэффициентов kv.......................................................................459
2.4.	Системы регулирования .............................................................465
2.4.1.	Определения .....................................................................465
2.4.2.	Установка с регулирующим устройством.............................................468
2.4	3. Регуляторы различных типов......................................................471
2.4.3.1.	Двухступенчатые регуляторы типа “сигнал - отсутствие сигнала” или “высокий
уровень - низкий уровень” сигнала и многоступенчатые регуляторы.....................471
2.4.3.2.	Регуляторы плавающего типа..................................................472
2.4.3.3.	Регуляторы пропорционального действия (Р)...................................472
2.4.3.4.	Регуляторы интегрального действия (I).......................................473
2.4.3.5.	Регуляторы дополнительного дифференцирующего действия.......................474
2.4.3.6.	Регуляторы комбинированного действия........................................474
2.4.4. Современное регулирование: программируемые автоматы и централизованное техническое
управление........................................................................474
2.4.4.1.	От обычного оборудования регулирующих систем к информационным электронным
системам............................................................................474
2.4.4	2. Программируемые автоматы ..................................................475
2.4.4.3.	Системы централизованного технического управления, дистанционного наблюдения
и дистанционного управления ........................................................480
2.4.4.4.	Выбор системы централизованного технического управления.....................483
2.4.4.5.	Примеры централизованного технического управления ..........................484
2.4.4.5.1 Островные прилавки на основе витрин-холодильников........................484
2.4.4.5.2. Холодильные станции.....................................................487
2.5. Элементы акустики..................................................................490
2.5.1.	Общие понятия и определения....’.................................................490
2.5.2.	Физические характеристики звука..................................................492
2.5.2.1.	Длина волны.................................................................492
2.5.2.2.	Скорость распространения колебаний..........................................492
2.5.2.3.	Акустическая скорость.......................................................494
2.5.2.4.	Акустическое давление и уровень акустического давления......................494
2.5.2.5.	Акустическая мощность и уровень акустической мощности.......................496
2.5.2.6.	Интенсивность акустической волны и уровень интенсивности....................498
2.5.2.7.	Плотность звуковой энергии..................................................499
2.5.3.	Психофизиологические характеристики звука........................................499
2.5.3.1.	Высота звука................................................................500
2.5	3.2. Физиологическая интенсивность звука......................................500
2.5.3.3.	Тембр.......................................................................502
2.5.4.	Взвешенные звуковые уровни и показатели звукового дискомфорта....................503
2.5.5.	Сложение двух шумов..............................................................505
2.5.5.1.	Случай п источников звука с одинаковым акустическим уровнем.................507
2.5.5.2.	Случай источников звука с разными акустическими уровнями....................508
2.5.6.	Измерение шумов и вибраций ......................................................509
2.5.7.	Звукоизоляция шумов в воздушной среде............................................510
2.5.7.1.	Общие положения.............................................................510
2.5 7.2. Шумы, производимые различным оборудованием..................................513
2.5.7.2.1.	Шум, производимый компрессором .........................................513
ОГЛАВЛЕНИЕ
XIX
2.5.7.2.2.	Шум, производимый электродвигателем........................................513
2.5.7.2.3.	Шум, производимый насосом..................................................514
2.5.7.2.4.	Шум, производимый вентилятором.............................................514
2.5.7.2.5.	Шум, производимый градирней................................................517
2.5.7.3.	Снижение шума, распространяющегося в свободном пространстве....................517
2.5.7.3.1.	Уровень звукового давления в открытом пространстве.........................517
2.5.7.3.2.	Устройства для снижения шума...............................................518
2.5.7.4.	Снижение уровня шума, распространяющегося внутри помещения по воздуху..........519
2.5.7.5.	Снижение шума, распространяющегося от помещения с источником шума в смежное
помещение через общую стенку.............................................................524
2.5.7.6.	Снижение шума, распространяющегося из помещения с источником шума в смежные
или отдаленные помещения через воздуховоды...............................................526
2.5.8. Звукоизоляция шумов, распространяющихся в твердых телах, с помощью
вибропоглощающих устройств ..........................................................527
2.5.8.1.	Виброизолирующие маты..........................................................528
2.5.8.2.	Виброизоляторы.................................................................529
2.5.8.2.1.	Характеристики упругой подвески............................................530
2.5.8.2.1.1.	Вибрации механизма.....................................................530
2.5.8.2.1.2.	Упругие характеристики гибкой подвески..................................531
2.5.8.2.1.3.	Демпфирующие характеристики упругой подвески...........................531
2.5.8.2.2.	Работа упругой подвески....................................................532
2.5.8.2.2.1.	Статическое нагружение.................................................532
2.5.8.2.2.2.	Динамическое нагружение................................................532
2.5.8.2.3.	Различные типы упругих подвесок............................................537
2.5.8.2.3.1.	Упругие подвески прямого действия......................................537
2.5.8.2.3.2.	Защитные упругие подвески...............................................538
2.5.8.2.3.3.	Полужесткие подвески...................................................538
2.5.8.2.3.4.	Влияние внешних коммуникаций...........................................539
2.5.8.2.4.	Расчет упругой подвески....................................................539
2.5.8.2.4.1.	Определение центра тяжести механизма...................................539
2.5.8.2.4.2.	Определение нагрузки на опору..........................................541
2.5.8.2.4.3.	Определение деформации упругих опор.....................................542
2.5.8.2.5.	Пример выбора подвески для компрессорного агрегата.........................543
2.6.	Средства измерений и измерительные приборы ............................................547
2.6.1.	Общие положения....................................................................547
2.6.2.	Приборы для измерения температуры .................................................547
2.6.2.1.	Общие положения................................................................547
2.6.2.2.	Термометры с тепловым расширением вещества.....................................549
2.6.2.2.1.	Ртутные термометры.........................................................549
2.6.2.2.2.	Пружинные термометры с расширением жидкости................................550
2.6.2.2.3.	Термометры с паровым заполнением...........................................550
2.6.2.2.4.	Термометры, основанные на регистрации теплового расширения твердых тел......551
2.6.2.3.	Термометры сопротивления.......................................................551
2.6.2.4.	Термоэлектрические термометры, или термопары...................................553
2.6.2.5.	Оптические пирометры...........................................................553
2.6.2.6.	Пирометры с оптико-механическим сканированием .................................554
2.6.2.7.	Прочие термометры..............................................................555
2.6.2 8. Измерительные приборы многоцелевого назначения, используемые при измерении
температур...............................................................................556
2.6.3.	Приборы для измерения давлений ....................................................556
2.6.3.1.	Общие положения................................................................556
2.6.3.2.	Барометры......................................................................560
XX
ОГЛАВЛЕНИЕ
2.6.3.3.	Манометры с U-образной трубкой...............................................560
2.6.3.4.	Торовые маятниковые манометры................................................561
2.6.3.5.	Колокольные и поплавковые измерители давления................................562
2.6.3.6.	Пружинные манометры......................................................... 562
2.6.3.7.	Электрические микроманометры.................................................563
2.6.3.8.	Трубки Пито и Прандтля.......................................................565
2.6.3.9.	Специальные приборы для измерения вакуума, используемые в холодильной технике .566
2.6.4.	Приборы для измерения влажности.................................................567
2.6.4.1.	Трубки с влагопоглотителем...................................................567
2.6.4.2.	Гигрометры Аллюара...........................................................567
2.6.4.3.	Волосяные гигрометры.........................................................568
2.6.4.4.	Психрометры .................................................................568
2.6.4.5.	Гигрометры с гигроскопичным элементом........................................572
2.6.4.6.	Другие типы гигрометров......................................................573
2.6.5.	Приборы для измерения расходов и скоростей .....................................573
2.6.5.1.	Общие положения..............................................................573
2.6.5.2.	Барабанные расходомеры ........................................................574
2.6.5.3.	Объемные счетчики..............................................................574
2.6.5.4.	Вергушечные и турбинные счетчики ............................................575
2.6.5.5.	Поплавковые расходомеры........................................................576
2.6.5.6.	Расходомеры с устройствами для сужения потока................................576
2.6.5.7.	Трубки Пито и Прандтля ......................................................579
2.6.5.8.	Лазерные измерители скорости потока..........................................580
2.6.5.9.	Ультразвуковые расходомеры...................................................580
2.6.5.10.	Электромагнитные датчики расхода............................................580
2.6.5.11.	Массовые расходомеры, основанные на действии силы Кориолиса.................582
2.6.5.12.	Анемометры..................................................................583
2.6.5.13.	Особые случаи измерения скорости воздуха....................................587
2.6.5.13.1.	Измерение расхода воздуха в воздуховоде ................................587
2.6.5.13.2.	Измерение расхода в вентиляционных отверстиях и воздухозаборниках.......589
2.6.5.13.3.	Измерение скорости окружающего воздуха....................................590
2.6.6.	Прочие измерительные приборы......................................................592
2.6.6.1.	Измерение солнечного излучения..............................................592
2.6.6.2.	Измерение уровня жидкостей..................................................592
2.6.6.3.	Измерение вязкости..........................................................593
2.6.6.4.	Измерение водородного показателя (pH).......................................595
2.6.6.5.	Измерение электропроводности................................................595
2.6.6.6.	Газоанализаторы.............................................................596
2.6.6.7.	Подсчет количества аэрозольных частиц ......................................597
2.6.6.8.	Определение содержания влаги в различных материалах методом ядерного
радиозондирования.....................................................................598
2.6.6.9.	Другие измерительные приборы................................................599
2.7.	Таблицы..............................................................................600
3.	Агрегаты, узлы, элементы и расходные материалы холодильных машин и установок............605
3.1.	Агрегаты, узлы и элементы............................................................607
3.1.1.	Компрессоры и их привод.........................................................607
3.1.1.1.	Классификация компрессоров и определения.....................................607
3.1.1.2.	Поршневые компрессоры........................................................609
3.1.1.2.1.	Общие сведения...........................................................609
3.1.1.2.2.	Особенности конструкции и работы поршневых компрессоров..................611
3.1.1.2.2.1.	Принцип работы поршневого компрессора................................611
3.1.1.2.2.2.	Клапаны, клапанные плиты и мертвое пространство......................621
ОГЛАВЛЕНИЕ
XXI
3.1.1.2.2.3.	Уплотнительные устройства..............................................623
3.1.1.2.2.4.	Устройства регулирования холодопроизводительности......................624
3.1.1.2.2.5.	Смазка.................................................................630
3.1.1.2.2.6.	Обогрев картера........................................................630
3.1.1.2.2.7.	Реле контроля давления масла...........................................631
3.1.1.2.2.8.	Защита нагнетаемых паров от перегрева..................................633
3.1.1.2.2.9	Дополнительное охлаждение...............................................635
3.1.1.2.3.	Характеристики некоторых поршневых компрессоров............................635
3.1.1.2.4.	Компрессоры с сухими поршнями..............................................655
3.1.1.2.5.	Параллельная работа нескольких поршневых компрессоров......................659
3.1.1.3.	Винтовые компрессоры............................................................670
3.1.1.3.1.	Общие положения и характеристики различных моделей.........................670
3.1.1.3.2.	Параллельная работа нескольких поршневых компрессоров......................679
3.1.1.4.	Спиральные компрессоры.........................................................681
3.1.1.5.	Турбокомпрессоры...............................................................689
3.1.1.6.	Другие типы компрессоров.......................................................699
3.1.1.6.1.	Ротационные пластинчатые компрессоры.......................................699
3.1.1.6.2.	Компрессоры с вращающимися или катящимися поршнями.........................703
3.1.1.6.3.	Мембранные компрессоры.....................................................704
3.1.1.7.	Сравнительный анализ и области использования компрессоров различных типов.......706
3.1.1.8.	Приводные механизмы компрессоров...............................................706
3.1.1.8.1.	Общие положения............................................................706
3.1.1.8.2.	Приводное устройство открытого компрессора на основе упругой муфты..........707
3.1.1.8.3.	Приводное устройство открытого компрессора на основе ременной передачи......713
3.1.1.8.4.	Использование моментных муфт...............................................723
3.1.1.8.5.	Приводные электродвигатели.................................................724
3.1.1.8.5.1.	Выбор электродвигателя.................................................724
3.1.1.8.5.2.	Характеристики электродвигателей.......................................729
3.1.1.8.6.	Другие типы приводных двигателей...........................................733
3.1.2.	Испарители........................................................................736
3.1.2.1.	Общие положения................................................................736
3.1.2.2.	Классификация..................................................................737
3.1.2.3.	Испарители с перегревом и затопленные испарители...............................738
3.1.2.3.1.	Испарители с перегревом....................................................738
3.1.2.3.2.	Затопленные испарители.....................................................740
3.1.2.4.	Различные конструктивные схемы испарителей.....................................742
3.1.2.4.1.	Кожухотрубные горизонтальные затопленные испарители........................742
3.1.2.4.2.	Кожухотрубные горизонтальные	испарители с перегревом.......................742
3.1.2.4.3.	Коаксиальные испарители ...................................................744
3.1.2.4.4.	Змеевиковые испарители.....................................................745
3.1.2.4.5.	Панельные испарители.......................................................747
3.1.2.4.6.	Испарители с оребренными трубами ..........................................748
3.1.2.5.	Оттаивание испарителей ........................................................752
3.1.2.5.1.	Оттаивание при помощи окружающего воздуха..................................752
3.1.2.5.2.	Оттаивание водой...........................................................759
3.1.2.5.3.	Оттаивание рассолом........................................................759
3.1.2.5.4.	Оттаивание с помощью электронагревателей...................................759
3.1.2.5.5.	Оттаивание горячими газами.................................................760
3.1.2.5.6.	Пример системы оттаивания..................................................763
3.1.2.6.	Пример выбора испарителя.......................................................765
3.1.2.7.	Оптимальные режимы эксплуатации испарителей....................................767
3.1.3.	Конденсаторы и системы их охлаждения..............................................768
ххп
ОГЛАВЛЕНИЕ
3.1.3.1.	Общие положения ............................................................... 768
3.1.3.2.	Классификация конденсаторов.....................................................773
3.1.3.3.	Различные типы конденсаторов....................................................773
3.1.3.3.1.	Конденсаторы с прямым естественным или принудительным воздушным
охлаждением (воздушные конденсаторы) ................................................773
3.1.3.3.2.	Конденсаторы с прямым или косвенным водяным охлаждением....................775
3.1.3.3.2.1.	Горизонтальные кожухотрубные конденсаторы .............................775
3.1.3.3.2.2.	Вертикальные кожухотрубные конденсаторы................................779
3.1.3.3.2.3.	Кожухозмеевиковые конденсаторы.........................................784
3.1.3.3.2.4.	Коаксиальные конденсаторы..............................................784
3.1.3.3.2.5.	Замечания по поводу охлаждающей воды в конденсаторах с водяным
охлаждением.........................................................................787
3.1.3.3.2.5.1.	Градирни ..........................................................787
3.1.3.3.2.5.2.	Сухие градирни.....................................................801
3.1.3.3.3.	Испарительные конденсаторы.................................................803
3.1.3.4.	Сравнение различных систем охлаждения конденсаторов.............................808
3.1.3.5.	Регулирование конденсаторов.....................................................808
3.1.3.6.	Параллельная установка нескольких конденсаторов.................................813
3.1.3.7.	Шумы, порождаемые системами охлаждения конденсаторов ...........................814
3.1.3.8.	Примеры выбора конденсаторов....................................................815
3.1.3.8.1.	Определение модели конденсатора с принудительным прямым воздушным
охлаждением типа Morgana (см. рис. 3.1.3-6, п. 3.1.3.3.1)............................816
3.1.3.8.2.	Определение модели испарительного конденсатора марки VXC, Baltimore Aircoil
(см. рис.3.1.3-24, п. 3.1.3.3.3).....................................................816
3.1.4.	Другие крупные узлы холодильных установок.........................................818
3.1.4.1.	Жидкостный ресивер (высокого давления) .........................................818
3.1.4.2.	Отделитель жидкости/аккумулятор и отделитель жидкости/баллон перегрева..........820
3.1.4.3.	Совокупность агрегатов, обеспечивающих контроль уровня и возврат масла..........826
3.1.4.3.1.	Общие положения проблемы возврата масла....................................826
3.1.4.3.2.	Маслоотделитель........................................................... 827
3.1.4.3.3.	Буферная масляная емкость и обратный клапан постоянного перепада...........827
3.1.4.3.4.	Масляный фильтр............................................................832
3.1.4.3.5.	Регулятор уровня масла.....................................................832
3.1.4.4.	Предконденсатор.................................................................834
3.1.4.5.	Теплообменник...................................................................835
3.1.4.6.	Насосы .........................................................................836
3.1.4.6.1.	Общие положения............................................................836
3.1.4.6.2.	Водяные и рассольные насосы................................................842
3.1.4.6.3.	Насосы для хладагентов.................................................... 843
3.1.4.7.	Вентиляторы ....................................................................846
3.1.4.8.	Воздухоотделитель (устройство для удаления неконденсирующихся примесей).........851
3.1.4.9.	Маслоотстойники.................................................................861
3.1.5.	Трубопроводная арматура, регуляторы, клапаны, фильтры и прочие элементы контуров
холодильных установок....................................................................862
3.1.5.1.	Краны и вентили.................................................................862
3.1.5.1.1.	Ручные запорные вентили....................................................862
3.1.5.1.2.	Ручные регулировочные вентили..............................................863
3.1.5.1.3.	Ручные маслоспускные краны ................................................869
3.1.5.1.4.	Вентили компрессора........................................................869
3.1.5.1.5.	Предохранительные клапаны .................................................872
3.1.5.1.6.	Обратные клапаны...........................................................876
3	1.5.2. Органы автоматического управления и защиты.................................880
ОГЛАВЛЕНИЕ
ХХШ
3.1.5.2.1.	Органы регулирования подачи жидкого хладагента и его распределения..............880
3.1.5.2.1.1.	Общие положения............................................................880
3.1.5.2.1.2.	Органы регулирования испарителей, работающих с перегревом...................880
З.1.5.2.1.2.1.	Капиллярные трубки (ограничители давления)..............................880
3.1.5.2.1.2.2.	Автоматические барорегулирующие вентили (барорегуляторы)................881
3.1.5.2.1.2.3.	Терморегулирующие вентили...............................................883
3.1.5.2.1.2.4.	Электронные регуляторы..................................................894
3.1.5.2.1.3.	Регуляторы для испарителей, работающих в режиме затопленных.................895
3.1.5.2.1.3.1.	Общие положения.........................................................895
3.1.5.2.1.3.2.	Температурные регуляторы уровня (рис. 3.1.5-39).........................897
3.1.5.2.1.3.3.	Поплавковые регуляторы уровня...........................................898
3.1.5.2.1.3.4.	Электронные регуляторы уровня...........................................900
3.1.5.2.2.	Автоматические клапаны прямого или двойного действия (сервоуправляемые)........902
3.1.5.2.3.	Регуляторы давления............................................................905
3.1.5.2.3.1.	Регуляторы давления конденсации............................................905
3.1.5.2.3.1.1.	Регуляторы давления в конденсаторах с воздушным охлаждением на основе
трехходового главного клапана, объединенного с управляющим клапаном,
срабатывающим при изменении давления..................................................905
3.1.5.2.3.1.2.	Регуляторы давления в конденсаторах с водяным охлаждением...............908
3.1.5.2.3.2.	Регуляторы давления испарения...............................................910
3.1.5.2.3.3.	Регуляторы производительности...............................................914
3.1.5.2.3.4.	Регуляторы давления на запуске..............................................916
3.1.5.2.3.5.	Реле давления.............................................................. 917
3.1.5.2.3.5.1.	Реле низкого и высокого давления.......................................917
3.1.5.2.3.5.2.	Дифференциальные реле давления.........................................919
3.1.5.2.4.	Регуляторы температуры..........................................................919
3.1.5.2.4.1.	Терморегулирующие вентили впрыска...........................................919
3.1.5.2.4.2.	Реле температуры............................................................920
3.1.5.2.5.	Регуляторы влажности............................................................925
3.1.5.2.6.	Четырехходовые клапаны обратимости цикла........................................925
3.1.5.3.	Различные элементы холодильных контуров.............................................927
3.1.5.3.1.	Фильтры, осушители и фильтры-осушители..........................................927
3.1.5.3.2.	Простые смотровые стекла и смотровые стекла - индикаторы влажности..............935
3.1.5.3.3.	Глушители на нагнетательных магистралях.........................................937
3.1.5.3.4.	Вибропоглотители................................................................937
3.1.6.	Трубопроводы.............................................................................941
3.1.6.1.	Трубопроводы для хладагентов........................................................941
3.1.6.1.1.	Выбор материала, размеров имеющихся в продаже трубопроводов и типа их
соединений................................................................................941
3.1.6.1.1.1.	Медные трубопроводы.........................................................942
3.1.6.1.1.2.	Стальные трубы .............................................................946
3.1.6.1.2.	Определение диаметра труб.......................................................953
3.1.6.1.3.	Прокладка трубопроводов.........................................................965
3.1.6.1.3.1.	Расположение трубопроводов..................................................965
3.1.6.1.3.2.	Теплоизоляция ..............................................................971
3.1.6.1.3.3.	Опоры трубопроводов, прокладка и маркировка трубопроводов...................977
3.1.6.2.	Водопроводные трубы.................................................................980
3.2.	Холодильные агенты........................................................................981
3.2.1.	Основные определения, краткий исторический обзор, обозначения и торговые марки..........981
3.2.2.	Производство, технические условия на хладагент, поступающий в продажу, расфасовка.......983
3.2.3.	Семейства и группы хладагентов, условия использования, нормативная документация.........989
3.2.4.	Холодильные агенты и охрана окружающей среды.............................................998
XXIV
ОГЛАВЛЕНИЕ
3.2.4.1.	Парниковый эффект и разрушение озонового слоя.................................998
3.2.4.2.	Основные положения французского законодательства в области производства
и использования хладагентов............................................................999
3.2.4.3.	Мероприятия по защите окружающей среды от вредного воздействия хладагентов....1002
3.2.4.3.1.	Предотвращение утечек хладагента...........................................1002
3.2.4.3.2.	Использование заменителей..................................................1004
3.2.4.3.2.1.	Исследования, капиталовложения, стоимость отказа от CFC..............1004
3.2.4.3.2.2.	Предлагаемые заменители..............................................1004
З.2.4.З.2.2.1.	Использование индивидуальных веществ..............................1004
3.2.4.3.2.2.2.	Использование смесей..............................................1006
3.2.4.3.2.2.3.	Использование углеводородов.......................................1006
3.2.4.3.2.3.	Проблемы совместимости с материалами, приспособленности помещений и
адекватности по холодопроизводительности .........................................1006
3.2.4.3.3.	Новые системы............................................................1008
3.2.5.	Критерии выбора хладагента......................................................1009
3.2.6.	Области использования различных хладагентов.....................................1009
3.2.7.	Характеристики хладагентов......................................................1009
3.2.7.1.	Физические свойства CFC, HCFC и HFC..........................................1009
3.2.7.2.	Физические свойства аммиака..................................................1016
3.2.7.3.	Термодинамические характеристики хладагентов.................................1017
3.2.8.	Слив, восстановление, повторное использование или уничтожение хладагентов.......1017
3.2.8.1.	Необходимость слива и восстановления хладагентов.............................1017
3.2.8.2.	Технология слива и сбора хладагентов.........................................1047
3.2.8.3.	Оборудование для слива и слива /повторного использования хладагентов ........1049
3.2.8.4.	Восстановление извлеченных из установки хладагентов..........................1051
3.2.8.5.	Литература...................................................................1052
3.3.	Холодильные масла...................................................................1053
3.3.1.	Общие положения.................................................................1053
3.3.1.1.	Исторический обзор ..........................................................1053
3.3.1.2.	Роль холодильного масла..................................................... 1053
3.3.1.3.	Различные категории холодильных масел .......................................1053
3.3.1.4.	Производство холодильных масел...............................................1054
3.3.2.	Качество и характеристики масел. Технические условия............................1055
3.3.2.1.	Качество.....................................................................1055
3.3.2.2.	Идентификационные характеристики.............................................1055
3.3.2.3.	Основные эксплуатационные характеристики.....................................1055
3.3.2.4.	Дополнительные эксплуатационные характеристики масел.........................1063
3.3.2.4.1.	Пределы рабочих температур...............................................1063
3.3.2.4.2.	Сравнение свойств........................................................1063
3.3.2.4.3.	Поведение прокладок при контакте со смазкой..............................1063
3.3.3.	Технические условия на отдельные холодильные масла..............................1064
3.3.4.	Критерии выбора холодильных масел, преимущества и недостатки различных категорий .... 1064
3.3.5.	Новое поколение холодильных масел для экологически чистых хладагентов ..........1065
3.3.6.	Химмотологический анализ свойств холодильных масел..............................1067
4.	Сборка, сдача в эксплуатацию, эксплуатация и техническое обслуживание холодильной
установки. Рекламации, претензии, отраслевые правила, стандарты и нормы,
литература ..............................................................................1071
4.1.	Сборка холодильной установки........................................................1073
4.1.1.	Общие положения.................................................................1073
4.1.2.	Аппаратура и оборудование инженера-монтажника холодильных систем................1074
4.1.2.1.	Агрегаты для вакуумирования, заправки и промывки.............................1074
4.1.2.2.	Сварочная и паяльная аппаратура..............................................1081
ОГЛАВЛЕНИЕ
XXV
4.1.2.3.	Измерительная аппаратура..................................................1081
4.1.2.4.	Аппаратура для обнаружения утечек хладагента..............................1082
4.1.2.5.	Инструменты для работы с трубами..........................................1085
4.1.2.6.	Прочие инструменты........................................................1087
4.1.2.7.	Электроизмерительные приборы .............................................1087
4.1.2.8.	Инструменты для теплоизоляционных работ...................................1090
4.1.3.	Контроль герметичности холодильного контура, опрессовка........................1090
4.1.4.	Вакуумирование.................................................................1092
4.1.5.	Заправка хладагента............................................................1097
4.2.	Испытания перед сдачей в эксплуатацию и приемка холодильной установки............1100
4,2.1.	Значимость определения взаимоотношений между различными участниками процесса
создания и сдачи в эксплуатацию холодильной установки...............................1100
4.2.2.	Общие отраслевые условия продажи воздуходувного, воздухопроводного, теплообменного
и холодильного оборудования.........................................................1101
4.2.3.	Правила приемки холодильной установки: приемочные испытания и акт приемки.........1102
4.2.3.1.	Акт приемки ..............................................................1102
4.2.3.2.	Определение холодопроизводительности при проведении приемо-сдаточных
испытаний..........................................................................1103
4.2.З.2.1.	Определение полной холодопроизводительности на основе значений массового
расхода хладагента................................................................1104
4.2.3.2.2.	Определение полезной холодопроизводительности охладителей жидкости....1104
4.2.3.2.3.	Определение полезной холодопроизводительности охладителей воздуха.....1105
4.2.3.2.4.	Определение полезной холодопроизводительности при производстве льда......1105
4.3.	Эксплуатация холодильной установки, обнаружение неисправностей, действия при
несчастных случаях и травмах..........................................................1106
4.3.1.	Объект эксплуатации, памятка эксплуатационнику и руководство по эксплуатации......1106
4.3.2.	Неисправности холодильных установок, их признаки, причины и способы устранения....1107
4.3.3.	Действия при несчастных случаях и травмах. Правила техники безопасности........1116
4.3.3.1.	Общие правила поведения при эксплуатации и ремонте холодильного оборудования.1116
4.3.3.2.	Работа с хладагентами (за исключением аммиака)............................1117
4.3.3.3.	Работа с аммиаком.........................................................1118
4.3.3.4.	Правила техники безопасности..............................................1119
4.4.	Техническое обслуживание и управление работой холодильной установки..............1120
4.4.1.	Объект технического обслуживания...............................................1120
4.4.2.	Договоры на техническое обслуживание...........................................1121
4.4.2.1.	Общие положения...........................................................1121
4.4.2.2.	Предварительные условия для заключения любого договора....................1121
4.4.2.3.	Содержание договора.......................................................1123
4.4.2.З.1.	Распорядительные условия..............................................1123
4.4.2.3.2.	Технические условия...................................................1123
4.4.2.4.	Разновидности договоров......................................................1123
4.4.2.4.1.	Договор типа F1 “Простой технический осмотр”..........................1123
4.4.2.4.2.	Договор типа F2 “Простое техническое обслуживание”....................1123
4.4.2.4.3.	Договор типа F3 “Полное техническое обслуживание”.....................1123
4.4.2.4.4.	Договор типа F4 “Полное техническое обслуживание с всеобъемлющей гарантией” . 1124
4.4.3.	Работы по техническому обслуживанию............................................1124
4.4.3.1.	Работы по обслуживанию холодильного контура...............................1125
4.4.3.2.	Работы по обслуживанию электрооборудования ...............................1127
4.4.3.3.	Противопожарная защита....................................................1127
4.4.3.4.	Журнал технического обслуживания..........................................1128
4.5.	Рекламации и претензии, отраслевые правила, стандарты и нормы, дополнительная
литература............................................................................1130
XXVI
ОГЛАВЛЕНИЕ
4.5.1.	Рекламации и претензии.......................................................ИЗО
4.5.2.	Отраслевые нормы, правила и стандарты.......................................1131
4.5.2.1.	Правила эксплуатации холодильных установок CECOMAF .....................1132
4.5.2.2. Перечень требований к конструкции, проектированию, сборке, эксплуатации и
техническому обслуживанию холодильных установок и установок искусственного
климата, а также к профессиональной подготовке персонала в данной области.
Межотраслевой протокол по правилам определения степени подготовленности
предприятий к работам с хладагентами CFC 11,12,113,114 и 115 в холодильных
установках и установках искусственного климата, не относящихся к классу бытовых .1132
4.5.2.3.	Стандарт AFNOR NF Е35-4ОО “Установки холодильные. Правила безопасности”.....1133
4.5.3.	Дополнительная литература.........................................................1133
4.5.3.1.	Заметки холодильщика .........................................................1133
4.5.3.2.	Новые электрические схемы. Применение в холодильной технике...................1134
4.5.3,3.	Практическое руководство по холодильным установкам............................1134
4.5.3.4.	Карманный справочник по сливу хладагентов категории CFC и других хладагентов .1135
Используемые термины и их определения
Специалисты по холодильной технике используют многочисленные термины и выраже-
ния, которые имеют точные значения. А читатель, в свою очередь, встретив в книге форму-
лировки законов и правил, должен знать, что все употребляемые здесь термины и техни-
ческие выражения имеют соответствующие определения.
Источник этих определений указывается в каждом случае в скобках, и мы советуем чи-
тателям поискать дополнительные определения в следующих основных книгах.
-	“Новый международный словарь по холодильной науке и технике”, изданный Между-
народным институтом холода1 (Nouveau Dictionnaire International du Froid, ed. 1’Institut
International du Froid, 177, boulevard Malesherbes, 75017, Paris, tel. (1) 42-27-32-37). Содер-
жит более 3000 терминов и выражений.
-	“Термины, применяемые для описания устройств холодильной техники” (Terminologie
fur kaltetechnische Erzeugnisse, ed. C.F. Muller, Karlsruhe). Книга содержит термины на 5
языках, французские термины подготовлены экспертами Европейского Комитета предпри-
ятий по производству холодильного оборудования (CECOMAF, 39—41, rue Louis-Blanc, Cedex
72, 92038, Paris, La Defense).
1 Мы благодарны г-ну Louis Lukas, директору Международного института холода, который заново просмотрел
включенные в эту книгу определения из “Нового международного словаря по холодильной науке и технике” н до-
полнил некоторые из них.
2
ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ТЕРМИНЫ И ИХ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Абсорбент - вещество, способное погло-
щать некоторые другие вещества (называемые
абсорбатами) из жидкой или газообразной сре-
ды, с которой оно находится в контакте (Новый
международный словарь по холодильной науке
и технике).
Абсорбер - элемент абсорбционной холо-
дильной машины, в котором абсорбируются
пары хладагента (Новый международный сло-
варь...).
Абсорбция - свойство некоторых веществ
захватывать молекулы других веществ. Абсор-
бция является объемным процессом, при этом
абсорбируемое вещество полностью проникает
в абсорбент (Международная энциклопедия по
науке и технике).
Адсорбент - вещество, способное захваты-
вать своим поверхностным слоем молекулы газа
или жидкости (называемых адсорбатами) (Но-
вый международный словарь...).
Адсорбция - физико-химическое явление,
заключающееся в поглощении свободных мо-
лекул газа или жидкости (называемых адсор-
бируемыми) поверхностным слоем некоторого
тела (называемого адсорбентом) (Энциклопеди-
ческий словарь Quillet).
Азеотропный - термин, употребляемый для
обозначения смеси жидкостей, жидкая и газо-
вая фазы которой в условиях термодинамичес-
кого равновесия имеют один и тот же состав.
Температура кипения смеси постоянна (Новый
международный словарь...).
Бустер-компрессор - холодильный компрес-
сор, предназначенный для повышения давления
хладагента до величины, равной давлению вса-
сывания другого компрессора (терминология
Cecomaf).
Вакуум (или разреженный газ) - состояние
газообразной среды, при котором ее давление
значительно ниже атмосферного (Новый меж-
дународный словарь...).
Вакуумный насос - аппарат, способный по-
нижать давление в некотором резервуаре (тер-
минология Cecomaf).
Вихревая труба-устройство, используемое
для производства холода на основе эффекта
Ранка-Хильша (Новый международный сло-
варь ...).
Воздухоохладитель - теплообменник, пред-
назначенный для понижения температуры про-
ходящего через него воздуха (Новый междуна-
родный словарь...).
Воздухоохладитель с принудительной цир-
куляцией воздуха - воздухоохладитель, в кото-
ром циркуляция воздуха осуществляется с по-
мощью вентилятора (Новый международный
словарь...).
Генератор (или десорбер) - элемент абсорб-
ционной холодильной машины, в котором хлад-
агент нагревается для образования пара (Новый
международный словарь ...).
Гигростат (реле влажности) - регулиру-
ющее устройство, срабатывающее при измене-
нии влажности (Новый международный сло-
варь ...).
Гипотермия (или искусственное охлажде-
ние организма) - охлаждение человеческого
тела до температуры ниже нормальной (напри-
мер, перед некоторыми хирургическими опера-
циями) (Новый международный словарь ...).
Десорбция - явление, обратное абсорбции
или адсорбции (Энциклопедический словарь
Quillet).
Дефлегматор - небольшая колонка для ча-
стичной конденсации в абсорбционных холо-
дильных машинах, устанавливается между де-
сорбером и конденсатором (терминология
Cecomaf).
Диатермический - термин, характеризую-
щий среду, которая пропускает через себя теп-
ло, особенно излучаемое тепло (Новый между-
народный словарь...).
Диффузионный обменный аппарат - в ка-
мере с контролируемой атмосферой аппарат
мембранного типа, дающий возможность за
счет осмоса обмениваться СО2 и кислородом с
внешней атмосферой (Новый международный
словарь...).
Замкнутый (или циклический) процесс -
последовательность изменений состояний сис-
темы, в ходе которой эта система возвращается
в начальное состояние (Новый международный
словарь...).
Замораживание быстрое - замораживание,
осуществляемое таким образом, чтобы быстро
пройти зону максимальной кристаллизации, и
ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ТЕРМИНЫ И ИХ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
3
заканчивающееся, только когда средняя темпе-
ратура продукта достигнет -18°С (Новый меж-
дународный словарь ...).
Замораживание медленное - заморажива-
ние, осуществляемое таким образом, чтобы не
возникали условия для быстрого заморажива-
ния (Новый международный словарь...).
Испаритель - теплообменник, в котором
жидкий хладагент испаряется под действием
тепла, поступающего от охлаждаемого вещества
(терминология Cecomaf).
Испаритель кожухозмеевиковый - испари-
тель, образованный цилиндрической оболочкой,
содержащей змеевидный испаритель, вокруг
которого циркулирует охлаждаемая жидкость
(Новый международный словарь...).
Испаритель кожухотрубный - испаритель,
образованный пучком труб, оба конца которых
закреплены в трубных досках, заключенных в
кожух, закрытый, в свою очередь, одной или
двумя крышками либо не закрытый; одна из
жидкостей протекает по трубам, другая - в про-
странстве между трубами и кожухом (термино-
логия Cecomaf).
Испаритель пластинчатый - испаритель,
образованный либо двумя пластинками, между
которыми устроены каналы для циркуляции
хладагента, либо радом труб, припаянных к пла-
стине или зажатых между двумя пластинами
(терминология Cecomaf).
Испаритель рециркуляционный - затоплен-
ный испаритель, содержащий сепаратор для
отделения пара от жидкости; иеиспарившийся
хладагент возвращается на вход в испаритель
за счет силы тяжести либо с помощью насоса или
эжектора (Новый международный словарь...).
Испаритель с параллельными трубами -
испаритель, образованный радом параллельных
труб, соединенных коллектором с обоих концов
(Новый международный словарь...).
Испаритель сухой (или с перегревом) - ис-
паритель, в котором хладагент протекает в од-
ном направлении от входа к выходу и полнос-
тью испаряется за это время (терминология
Cecomaf).
Испаритель шевронный (типа “Селедочная
кость") - испаритель, в котором трубы распо-
ложены в вертикальной плоскости и согнуты
в форме буквы V (Новый международный
словарь ...).
Источник тепла - в обычном смысле: ве-
щество или среда, поставляющие тепло (Новый
международный словарь...); в термодинамичес-
ком смысле: тело с более высокой, чем окружа-
ющая среда, температурой (Новый международ-
ный словарь...).
Источник холода - в обычном смысле: ве-
щество или среда, поглощающие тепло (Новый
международный словарь...); в термодинамичес-
ком смысле: тело с более низкой, чем окружаю-
щая среда, температурой (Новый международ-
ный словарь...).
Компрессор винтовой - компрессор ротаци-
онный, в котором сжатие среды достигается с
помощью двух сцепленных между собой рото-
ров с винтовыми зубьями (терминология Ce-
comaf).
Компрессор герметичный - компрессорный
агрегат с неразборным картером, непроницае-
мым для хладагента, внутри которого находят-
ся ротор и обмотка электродвигателя, а подвиж-
ные элементы вне картера отсутствуют (терми-
нология Cecomaf).
Компрессор герметичный разъемный (или
полугерметичный) - компрессорный агрегат с
картером, непроницаемым для хладагента, име-
ющим болтовые соединения, позволяющие про-
изводить демонтаж для обслуживания. Ротор и
обмотка электродвигателя находятся внутри
картера. Подвижные части вне картера отсут-
ствуют (терминология Cecomaf).
Компрессор глобоидный - компрессор рота-
ционный, в котором сжатие среды достигается
путем сцепления спиралевидного ротора и двух
зубчатых колес (терминология Cecomaf).
Компрессор многопластинчатый - комп-
рессор ротационный, содержащий большое ко-
личество пластин, свободно скользящих в ще-
лях ротора. Ротор вращается вокруг своей осн,
которая, как правило, расположена эксцентрич-
но по отношению к оси цилиндра (терминоло-
гия Cecomaf).
Компрессор объемного типа - компрессор,
в котором хладагент всасывается в результате
4
ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ТЕРМИНЫ И ИХ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
увеличения объема компрессионной камеры и
сжимается в результате уменьшения этого объе-
ма, после чего нагнетается в трубопровод (тер-
минология Cecomaf).
Компрессор осевой - турбокомпрессор, внут-
ри которого сжимаемая среда перемещается
главным образом вдоль направления, парал-
лельного оси вращения (терминология Ceco-
maf).
Компрессор открытого типа - компрессор-
ный агрегат, в котором приводной двигатель не
имеет контакта с хладагентом (терминология
Cecomaf).
Компрессор плунжерный - компрессор пор-
шневой, в котором верхняя головка шатуна при-
соединяется непосредственно к поршню с по-
мощью шпинделя (терминология Cecomaf).
Компрессор поршневой - компрессор объем-
ного типа, содержащий один или несколько пор-
шней, перемещающихся прямолинейно и воз-
вратно-поступательно в цилиндрах (терминоло-
гия Cecomaf).
Компрессор Рута - компрессор ротацион-
ный, состоящий из двух сцепленных друг с дру-
гом роторов, вращающихся вокруг параллель-
ных осей и имеющих одинаковое сечение (тер-
минология Cecomaf).
Компрессор с сухим поршнем - компрессор
поршневой, в котором поршень содержит спе-
циальные вставки для уменьшения трения или
в котором внутренние поверхности не нужда-
ются в использовании смазочного масла (тер-
минология Cecomaf).
Компрессор холодильный - машина доя сжа-
тия и нагнетания хладагента в парообразном
или газообразном состоянии с помощью меха-
нического приводного устройства (терминоло-
гия Cecomaf).
Компрессор центробежный - турбокомп-
рессор, в котором сжимаемая среда движется
через лопатки колеса и диффузор, главным об-
разом вдоль направления, перпендикулярного
оси вращения (терминология Cecomaf).
Компрессор электромагнитный - компрес-
сор поршневой, в котором возвратно-поступа-
тельное движение поршня обеспечивается
электромагнитным устройством (терминология
Cecomaf).
Компрессорно-конденсаторный агрегат -
система, состоящая, как правило, из компрес-
сора и его мотора, конденсатора и резервуара
для жидкости, причем все это заранее собрано
на заводе (Новый международный словарь ...).
Компрессорный агрегат - система, состоя-
щая из компрессора и приводного двигателя
(Новый международный словарь...).
Конденсатор - теплообменник, в котором
пары хладагента конденсируются, отдавая при
этом тепло охладителю (терминология Ceco-
maf).
Конденсатор атмосферный - конденсатор,
в котором охлаждающая вода обтекает трубы с
хладагентом в естественной воздушной атмос-
фере (терминология Cecomaf).
Конденсатор водяной - конденсатор, в ко-
тором в качестве охладителя используется вода
(терминология Cecomaf).
Конденсатор воздушный - конденсатор, в
котором в качестве охладителя используется
воздух (терминология Cecomaf).
Конденсатор-испаритель - теплообменник
в холодильных установках каскадного типа, в
котором конденсация хладагента в каскаде с
низкой температурой достигается путем испа-
рения хладагента в каскаде с высокой темпера-
турой (терминология Cecomaf).
Конденсатор кожухотрубный - конденса-
тор, состоящий из пучка труб, концы которых
закреплены в трубных досках, и заключенный
в кожух, закрытый, в свою очередь, одной или
двумя крышками или не закрытый; одна из
жидкостей протекает по трубам, другая - в про-
странстве между трубами и внутренней повер-
хностью кожуха (терминология Cecomaf).
Конденсатор погружной - конденсатор, в
котором система труб погружена в полость, со-
держащую веду для охлаждения (терминология
Cecomaf).
Конденсатор с принудительным испарени-
ем - конденсатор с протоком воды и принуди-
тельной циркуляцией воздуха, в котором тепло
снимается в основном путем испарения воды
(терминология Cecomaf).
Конденсатор со змеевиком - конденсатор,
в котором охладитель циркулирует в змеевике,
ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ТЕРМИНЫ И ИХ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
5
а хладагент проходит между змеевиком и внут-
ренней поверхностью камеры (терминология
Cecomaf).
Конденсатор “труба в трубе” - конденса-
тор, состоящий из двух концентрических труб,
причем хладагент чаще всего циркулирует в
кольцевом зазоре, а охладитель - в централь-
ной трубе (терминология Cecomaf).
Кондиционирование воздуха - обработка
воздуха, позволяющая одновременно регулиро-
вать разные характеристики окружающей сре-
ды: температуру, влажность, чистоту, распреде-
ление (Новый международный словарь ...).
Коэффициент полезного действия (КПД) -
отношение произведенной энергии к потребля-
емой энергии в процессе ее трансформации в
некоторой машине (Новый международный сло-
варь ...).
Коэффициент полезного действия индика-
торный - отношение работы, произведенной
при сжатии единицы массы хладагента в комп-
рессоре, к работе, произведенной при изоэнт-
ропном сжатии той же массы в идеальном ком-
прессоре (Новый международный словарь...).
Коэффициент полезного действия механи-
ческий - для компрессора отношение индика-
торной работы к эффективной (Новый между-
народный словарь...).
Коэффициент полезного действия объем-
ный - отношение объема среды, фактически
всасываемой компрессором, к объему, описы-
ваемому в компрессоре за 1 оборот (Новый меж-
дународный словарь...).
Коэффициент полезного действия по ста-
тическим параметрам - для турбокомпрессо-
ра отношение изменения энтальпии изоэнгро-
пически сжимаемого пара к энергии, фактичес-
ки потребляемой компрессором (энтальпии при
полном давлении среды на входе и статическом
давлении на выходе) (Новый международный
словарь ...).
Коэффициент полезного действия эффек-
тивный (или суммарный коэффициент полез-
ного действия) - отношение работы, произве-
денной для перемещения и сжатия единицы
массы хладагента в идеальном .компрессоре, к
работе, произведенно. на едийицу хладагента
на валу реального компрессора (Новый между-
народный словарь...).
Коэффициент производительности (холо-
дильной машины) - отношение холодопроизво-
дительности к потребляемой мощности, обе ве-
личины при этом выражаются в одних едини-
цах (Новый международный словарь...).
Коэффициент тепловой эффективности
(коэффициент усиления, или коэффициент
производительности) - в тепловом насосе это
отношение (>1) полученного тепла к затрачен-
ной работе (Новый международный словарь...).
Криогеника - наука о способах получения
низких температур, которыми условились счи-
тать температуры ниже 120 К (Новый между-
народный словарь ...).
Криогидрат - эвтектическая смесь, в кото-
рой одним из компонентов является вода (Но-
вый международный словарь ...).
Морозильник - устройство, предназначенное
для замораживания скоропортящихся продук-
тов (Новый международный словарь ...).
Мотокомпрессорный агрегат - холодиль-
ный компрессор, в котором электродвигатель
вмонтирован в общий картер или закреплен с
помощью фланца на картере компрессора (тер-
минология Cecomaf).
Необратимый процесс - процесс, в котором
промежуточные состояния не являются равно-
весными, бесконечно мало отличающимися
друг от друга состояниями. В сущности, все ре-
альные процессы необратимы (Новый между-
народный словарь...).
Нетеплопрозрачность - свойство среды,
которая не пропускает тепло, особено тепло, пе-
реносимое излучением (Новый международный
словарь ...).
Образование центров кипения - появление
и рост пузырьков пара на нагреваемой поверх-
ности, контактирующей с жидкостью (Новый
международный словарь...).
Обратимый процесс - процесс, образован-
ный непрерывной последовательностью равно-
весных, бесконечно близких состояний (идеаль-
ный процесс, направление которого можно по-
менять на обратное, бесконечно мало изменяя
факторы, вызывающие этот процесс) (Новый
международный словарь...).
6
ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ТЕРМИНЫ И ИХ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Ограничитель давления в виде капиллярной
трубки - регулятор расхода хладагента в холо-
дильной машине пароконденсационного типа,
представляющий собой трубку очень малого
диаметра (терминология Cecomaf).
Ожижитель (или конденсатор) - термин,
применяющийся, как правило, для обозначения
устройства, предназначенного для превращения
в жидкость веществ, которые в обычном состо-
янии являются газообразными (Новый между-
народный словарь...).
Оросительная градирня - устройство для
охлаждения рециркулирующей воды, в котором
охлаждение воды осуществляется путем ее ча-
стичного испарения в воздухе (терминология
Cecomaf).
Отделитель жидкости - резервуар, нахо-
дящийся на всасывающем трубопроводе паро-
конденсационной холодильной машины для
предотвращения попадания жидкого хладаген-
та в компрессор (терминология Cecomaf).
Отделитель масла - устройство в компрес-
сионной холодильной машине для отделения
масла от паров хладагента (терминология Ce-
comaf).
Охлаждаемая ловушка - устройство, стен-
ки которого охлаждаются для конденсации на
них паров; может использоваться для уменьше-
ния давления (Новый международный сло-
варь ...).
Охлаждение - снижение температуры про-
дукта, не приводящее к изменению агрегатного
состояния (Новый международный словарь...).
Поплавковый клапан высокого давления -
регулятор расхода хладагента, срабатывающий
при изменении уровня жидкости на участке
высокого давления и дающий возможность про-
ходить к участку низкого давления только жид-
кому хладагенту (терминология Cecomaf).
Поплавковый клапан низкого давления -
регулятор расхода хладагента для поддержания
постоянного уровня жидкости на участке низ-
кого давления (терминология Cecomaf).
Разомкнутый процесс - последовательность
изменений состояния системы, которая приво-
дит эту систему в конечное состояние, отлича-
ющееся от начального (Новый международный
словарь...).
Рассол - обычно раствор соли в воде (Но-
вый международный словарь ...).
Растворенное вещество - вещество, ра-
створенное в другом веществе (Новый между-
народный словарь...).
Растворитель ~ вещество, способное ра-
створять другое вещество (Новый международ-
ный словарь...).
Ректификатор - элемент абсорбционной
машины, в котором пары хладагента, выходя-
щие из генератора, очищаются перед конден-
сацией от примесей абсорбента (терминология
Cecomaf).
Ресивер - емкость, находящаяся на участке
высокого давления пароконденсационной ма-
шины и предназначенная для хранения запаса
жидкого хладагента (терминология Cecomaf).
Ресорбция - реабсорбция или реадсорбция
т.е. повторная абсорбция или адсорбция в ходе
одного и того же цикла (применительно к холо-
дильным машинам абсорбционного или адсор-
бционного типа).
Скруббер - абсорбирующее или адсорбиру-
ющее устройство, позволяющее снизить про-
центное содержание СО2 в воздухе при хране-
нии товаров на складе с контролируемой атмос-
ферой. Также называется промывочным устрой-
ством (Новый международный словарь...).
Сорбция - общий термин, объединяющий
абсорбцию и адсорбцию (Новый международ-
ный словарь ...).
Сублимационная сушка - процедура обез-
воживания какого-либо вещества путем замо-
раживания с последующей сублимацией обра-
зующегося при этом льда (Новый международ-
ный словарь...).
Тепловая трубка - замкнутый объем, обыч-
но в виде трубки, заполненный частично жид-
костью и ее парами и используемый для пере-
носа тепла между его двумя крайними участка-
ми путем испарения жидкости на горячем уча-
стке и конденсации пара на холодном. Конден-
сированная жидкость возвращается к горячему
участку за счет силы тяжести или капиллярных
сил через соответствующее устройство, действу-
ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ТЕРМИНЫ И ИХ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
7
ющее как “фитиль” (Новый международный
словарь...).
Тепловой насос - холодильная машина для
переноса тепла к телу с более высокой темпе-
ратурой (терминология Cecomaf).
Теплообменник-аппарат, предназначенный
для передачи тепла между двумя средами, раз-
деленными между собой (Новый международ-
ный словарь...).
Теплообменник кожушного типа - тепло-
обменник, состоящий из пучка труб, помещен-
ных в кожух, причем одна из жидкостей проте-
кает по трубам, а другая - в пространстве меж-
ду трубами и внутренней поверхностью кожу-
ха (Новый международный словарь...).
Теплообменник многотрубный - теплооб-
менник, состоящий из системы труб, внутри
которых циркулирует одна из жидкостей, обме-
нивающихся теплом (Новый международный
словарь...).
Теплообменник многоходовой - аппарат, в
котором жидкости обмениваются теплом, цир-
кулируя в системе изолированных между собой
каналов (Новый международный словарь ...).
Теплообменник пластинчатый - аппарат, в
котором жидкости обмениваются теплом, цир-
кулируя в полостях, ограниченных пластинами,
расположенными параллельно друг другу (Но-
вый международный словарь...).
Теплообменник противоточный - теплооб-
менник, в котором жидкости протекают парал-
лельно, но в противоположных направлениях
(Новый международный словарь...).
Теплообменник прямоточный - теплообмен-
ник, в котором жидкости протекают параллель-
но друг другу в одном направлении (Новый меж-
дународный словарь...).
Теплообменник ротационный - аппарат, в
котором поверхность теплообмена приводится
во вращательное движение (Новый междуна-
родный словарь
Теплообменник с перекрестным током -
теплообменник, в котором жидкости протека-
ют во взаимно перпендикулярных направлени-
ях (Новый международный словарь...).
Теплообменник скребковый - теплообмен-
ник, на поверхности которого одна из жидко-
стей отвердевает; ножи выскребают эту повер-
хность, чтобы отделить отвердевший слой (Но-
вый международный словарь...).
Термодинамика - раздел общей физики, ко-
торый изучает связи, существующие между теп-
ловыми и механическими далениями (Руковод-
ство по кондиционированию воздуха, т. 1
(Manuel du conditionnement d’air, t. 1, G. An-
dreieff de Notbeck, PYC Ed.)).
Терморегулирующий вентиль (ТРВ)- регу-
лятор расхода хладагента в пароконденсацион-
ной холодильной машине, с помощью которого
осуществляется расширение жидкого хладаген-
та и управление его расходом (терминология Се-
comaf).
Терморегулирующий вентиль постоянного
давления (или барорегулирующий вентиль, или
барорегулятор) - регулятор, который автома-
тически управляет расходом хладагента, посту-
пающего в испаритель, при этом поддержива-
ется почти постоянное д авление после ТРВ (тер-
минология Cecomaf).
Терморегулирующий вентиль термостати-
ческий - регулятор, управляющий расходом
жидкого хладагента, поступающего в испари-
тель, и поддерживающий постоянный перегрев
выходящего из испарителя газа (терминология
Cecomaf).
Терморегулирующий вентиль термостати-
ческий с ограничением давления в управляю-
щем тракте - термостатический ТРВ, рабочее
давление которого ограничивается во избежа-
ние увеличения давления на выходе выше ус-
тановленного предела (терминология Cecomaf).
Техника кондиционирования воздуха - сово-
купность методов кондиционирования воздуха
(Новый международный словарь...).
Точка азеотропии - температура, при кото-
рой смесь жидкостей кипит и образуется пар
того же состава, что и жидкая смесь (Новый
международный словарь...).
Турбокомпрессор - компрессор, в котором
непрерывно текущий хладагент сжимается в ус-
тройстве, состоящем из ротора с лопатками,
вращающимися в определенном направлении,
и диффузоров (терминология Cecomaf).
Удельная холодопроизводительность - для
компрессионной машины отношение холодо-
2—1 369
8
ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ТЕРМИНЫ И ИХ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
производительности к мощности на валу. Это
отношение называется коэффициентом произ-
водительности, если обе величины выражены
в одних н тех же величинах. Для машин, не со-
держащих вала, это отношение вычисляется для
холодопроизводительности и потребляемой
мощности машины (Новый международный
словарь...).
Фильтр-осушитель - устройство, размеща-
емое главным образом в трубах для жидкости в
холодильном контуре, иногда во всасывающем
трубопроводе, где осушение дополняется филь-
трацией либо с помощью фильтра, расположен-
ного ниже по потоку после осушителя, либо с
помощью пористого осушителя (Новый между-
народный словарь...).
Фитотрон - лабораторная установка для
исследования влияния климатических условий
на рост растений (Новый международный сло-
варь ...).
Хладагент - жидкость, которая участвует в
холодильном цикле, поглощая тепло от тел с
низкой температурой, для того чтобы передать
его телам с более высокой температурой (Но-
вый международный словарь...).
Хладагент вторичный - вспомогательный
хладагент, используемый как в жидкой фазе, так
и в паровой фазе в системе охлаждения с про-
межуточным теплоносителем (Новый междуна-
родный словарь...).
Хладагент первичный - хладагент, участву-
ющий в холодильном цикле (в отличие от вто-
ричного хладагента) (Новый международный
словарь...).
Хладоноситель - жидкость, используемая
для отбора тепла от охлаждаемых предметов и
для переноса этого тепла к хладагенту в испа-
рителе (Новый международный словарь...).
Холод - термин, обозначающий удаленное
или подлежащее удалению тепло (Новый меж-
дународный словарь...).
Холод (искусственный) - извлечение тепла,
в основном из тел прн низких температурах
(Новый международный словарь...).
Холодильная машина - категория тепловых
машин, которые, поглощая энергию, имеют сво-
ей целью изъятие тепла от тел с низкой темпе-
ратурой и передачу его телам с более высокой
температурой (терминология Cecomaf).
Холодильная машина абсорбционная - хо-
лодильная пароконденсационная машина, в ко-
торой пары хладагента абсорбируются твердым
или жидким абсорбентом, из которого они ис-
паряются впоследствии при нагреве, имея бо-
лее высокое парциальное давление (термино-
логия Cecomaf).
Холодильная машина компрессионная - хо-
лодильная пароконденсационная машина, в ко-
торой сжатие хладагента достигается с помо-
щью объемных компрессоров или турбокомп-
рессоров (терминология Cecomaf).
Холодильная машина пароконденсацион-
ная - холодильная машина, в которой хладагент
испаряется во время поглощения тепла и пере-
ходит в жидкое состояние при сбрасывании теп-
ла (терминология Cecomaf).
Холодильная машина с расширением газа -
холодильная машина, в которой хладагент ос-
тается в газообразном состоянии (термино-
логия Cecomaf).
Холодильная машина термоэлектричес-
кая - холодильная машина, использующая тер-
моэлектрический эффект (эффект Пельтье) раз-
личных материалов, в частности полупровод-
ников (терминология Cecomaf).
Холодильная машина эжекторная - холо-
дильная пароконденсационная машина, в кото-
рой сжатие достигается с помощью парового
эжектора (терминология Cecomaf).
Холодильная мебель - закрытый или откры-
тый перемещаемый контейнер, предназначен-
ный для хранения охлажденных или заморожен-
ных продуктов либо для замораживания про-
дуктов. Охлаждение контейнера обеспечивает-
ся холодильной машиной, полностью или час-
тично в него вмонтированной (терминология
Cecomaf).
Холодильная производительность (холодо-
производительность) -количество тепла, изъя-
того у среды за единицу времени с помощью
холодильной машины (Новый международный
словарь...).
ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ТЕРМИНЫ И ИХ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
9
Холодильная производительность "брут-
то ” - количество тепла, поглощенного хлад-
агентом за единицу времени от внешней среды
при низком давлении (Новый международный
словарь ...).
Холодильная производительность "нет-
то” - количество тепла, поглощенного хлад-
агентом за единицу времени от хладоносителя
(Новый международный словарь ...). \
Холооильная производительность^ объем-
ная - частное от деления холодильной произ-
водительности на объем, описываемый комп-
рессором за единицу времени (Новый между-
народный словарь ...).
Холодильная производительность рабо-
чая - производительность холодильной маши-
ны при реально используемых температуре кон-
денсации и температуре испарения (Новый меж-
дународный словарь ...)
Холодильная система - система, которая
позволяет при сообщении ей соответствующей
энергии переносить тепло от холодного тела к
оолее горячему телу (Новый международный
. товарь ...).
Холодильная станция (централь) - совокуп-
ность устройств высокого давления холодиль-
ной системы, обслуживающая несколько испа-
рителей Этот термин также применяется для
обозначения совокупности централизованного
оборудования (высокого и низкого давления) в
о ту чае каскадной или многоступенчатой систе-
мы либо прн использовании холодоносителей
Новый международный словарь...).
Холодильная технология - методы разработ-
ки, изготовления, эксплуатация и применение
холодильных машин (Новый международный
словарь...).
Холодильная установка - совокупность од-
ной или нескольких холодильных машин и всех
злов. агрегатов, элементов, трубопроводов и
жидкостей, необходимых для их функциониро-
вания, а также распределения и использования
холода (терминология Cecomaf).
Холодильная установка автономная (или
пшоблочная, или заводской сборки) - установ-
ка, укомплектованная, собранная, заправленная
и испытанная на заводе, включая каркас или
соответствующий корпус (Новый международ-
ный словарь...).
Холодильная установка каскадная - холо-
дильная установка, содержащая несколько це-
пей, причем испаритель одной цепи охлаждает
конденсатор следующей цепи (Новый междуна-
родный словарь...).
Холодильная установка многоступенча-
тая - холодильная установка, в которой сжа-
тие хладагента осуществляется в двух и более
ступенях (Новый международный словарь ...).
Холодильная установка промышленная -
а) установка, холодильная производительность
которой выше некоторого условного значения
(обычно порядка десяти кВт); б) холодильная
установка, специально изготовленная для ис-
пользования в промышленности (Новый меж-
дународный словарь...).
Холодильник - совокупность нескольких хо-
лодильных камер или одна большая холодиль-
ная камера и вспомогательные системы, нахо-
дящиеся в одном здании (терминология Ceco-
maf).
Холодильные установки для торговых пред-
приятий - а) установки, холодильная произво-
дительность которых заключена между верхним
пределом для домашних холодильников и ниж-
ним пределом для промышленных установок;
б) холодильные установки, созданные специаль-
но для использования в торговых предприяти-
ях (Новый международный словарь...).
Холодильный агрегат - основное понятие,
обозначающее либо компрессорный агрегат,
либо компрессорно-конденсаторный агрегат,
либо автономную холодильную установку завод-
ской сборки (Новый международный сло-
варь ...).
Холодильный контур - термин, обозначаю-
щий совокупность взаимосвязанных техничес-
ких средств, используемых для обеспечения эф-
фективного сохранения скоропортящихся про-
дуктов путем охлаждения (Новый международ-
ный словарь...).
Холодильный цикл - термодинамический
цикл, осуществляемый системой, которая пере-
дает тепло от тела с низкой температурой к телу
с высокой температурой (Новый международ-
ный словарь...).
10
ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ТЕРМИНЫ И ИХ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Холодильный шкаф - небольшой перемеща-
емый контейнер, в котором может достигаться
и контролироваться низкая температура для со-
хранения охлажденных или замороженных про-
дуктов (Новый международный словарь...).
Холодильщик - инженер, техник, промыш-
ленный рабочий и т.д., чья профессиональная
деятельность связана с производством или ис-
пользованием холода (Новый международный
словарь...).
Холодная камера - камера, внутри которой
поддерживается температура ниже температу-
ры окружающей среды (терминология Cecomaf).
Холодная фильтрация - способ охлаждения
пищевых масел, позволяющий отделить компо-
ненты, затвердевающие в холодную погоду или
в домашнем холодильнике (Новый международ-
ный словарь...).
Холодный блок разделительной установки -
совокупность теплообменных аппаратов и дис-
тилляционных колони при низкой температуре
внутри изолированной камеры в установках для
разделения газов (Новый международный сло-
варь ...).
Холодопродуктивность - количество вы-
работанного установкой холода в течение
данного времени (Новый международный сло-
варь ...).
Цикл Карно - идеальный обратимый термо-
динамический цикл, образованный двумя изо-
термическими и двумя адиабатическими про-
цессами. Он соответствует максимальному пре-
вращению тепла в механическую энергию (Но-
вый международный словарь...).
Цикл Ренкина - теоретический термодина-
мический цикл паровой машины, состоящий из
четырех основных операций: испарения жид-
кости при высоком давлении, расширения пара,
конденсации пара, увеличения давления жид-
кости до начального значения (Новый между-
народный словарь...).
Цикл Стирлинга - теоретический термоди-
намический цикл, образованный двумя изотер-
мическими и двумя изохорными процессами
(Новый международный словарь...).
Цикл термодинамический - термодинами-
ческий процесс, в котором конечное состояние
системы совпадает с начальным (Новый меж-
дународный словарь...).
Эвтексия - явление, заключающееся в су-
ществовании эвтектических смесей (Новый
международный'словарь...).
Эвтектика - термин, применяющийся по
отношению к смеси веществ, у которой в усло-
виях термодинамического равновесия жидкая
и выделяющаяся из нее твердая фазы имеют
один и тот же состав. Такая смесь имеет самую
низкую точку плавления из всех возможных при
других концентрациях смешиваемых компонен-
тов (Новый международный словарь...).
Эжектор - устройство, повышающее ско-
рость потока одной среды в сужающемся сече-
нии для создания там пониженного давления н
тем самым вызывающее приток туда другой
среды (Новый международный словарь ...).
Эффект Джоуля-Томсона - изменение тем-
пературы реального газа, расширяющегося’
без совершения полезной работы (Новый меж-
дународный словарь...).
Эффект Зеебека - возникновение электро-
движущей силы за счет разности температур
двух спаев различных металлов или сплавов
(Новый международный словарь...).
Эффект Пельтье - выделение или погло-
щение тепла, происходящее при протекании
электрического тока через соединение двух ме-
таллов, сплавов или полупроводников (Новый
международный словарь...).
Эффект Ранка-Хильша - охлаждение при-
осевой области закрученного потока газа, про-
текающего в трубе, причем газ поступает в нее
тангенциально по отношению к поперечному
сечению трубы (Новый международный сло-
варь ...).
1
Теоретические основы науки о холоде
и техники его получения
1.1.	Международная система единиц измерения (СИ), другие системы
единиц, устаревшие единицы, таблицы перевода единиц.......13
1.2.	Краткая история развития холодильной техники.........36
1.3.	Теплофизика, термодинамика и холодильные машины......40
1.1. Международная система единиц измерения (СИ),
другие системы единиц, устаревшие единицы, таблицы
перевода единиц
1.1
1.1.1. Международная система
единиц1
1.1.1.1. История возникновения
До 1789 г. Во Франции существовало очень
много систем измерений в зависимости от ме-
стности. Эти системы очень сильно отлича-
лись одна от другой. Подобное положение
было и в других странах.
/790 г. Академия наук получает задание
разработать основы новой системы мер и ве-
сов. Эта система должна быть десятичной.
7 апреля 1795 г. Первые определения для
метра, литра и грамма.
1 января 1840 г. Новая система единиц, на-
званная метрической, становится обязатель-
ной для употребления.
Научные открытия, главным образом в об-
ласти электричества, делают необходимым со-
здание новых единиц.
Октябрь 1954 г. 10-я Генеральная конфе-
ренция по мерам и весам решает принять в ка-
честве основных единиц будущей системы
метр, килограмм, секунду; ампер, кельвин и
канделу. Дополнительными единицами назва-
ны единицы измерения плоского и телесного
углов.
I960 г. Новое определение метра, основан-
ное на длине волны излучения атома крипто-
на-86.
1 См. также: “Единицы СИ и другие единицы,
используемые специалистами по холодильной технике”
(Unites S.I. et autres unites utilisees par les frigoristes et les
thermiciens, M. Duminil, ed. de Г Association Franyaise du Frois
(A.F.F.)).
“Точные единицы и величины”, Международная сис-
тема СИ, обозначения и стандартизация (Precis Unites en
Grandeurs, systeme international S.I., simboles et normalisation,
R. Quatremer, J.-P. Trotignon, ed. Nathan/Afnor).
11-я Генеральная конференция no мерам и
весам ратифицировала новую систему единиц,
которая будет с этих пор называться “Между-
народной системой единиц”, сокращенно СИ.
1968 г. 13-я Генеральная конференция по
мерам и весам решила дать новое определе-
ние секунды исходя из излучения атома цезия.
Конференция дала строгое определение для
кельвина и канделы.
1971 г. 14-я Генеральная конференция по
мерам и весам определила моль как единицу
количества вещества и 7-ю основную единицу
Международной системы.
Декабрь 1975 г. Декретом утвержден спи-
сок единиц, разрешенных к употреблению, но
являющихся внесистемными, и установлена
предельная дата 31 декабря 1977г. для исполь-
зования некоторых единиц (см. табл. 1.1.2-2).
27 июля 1976 г. Директива Совета Евро-
пейского содружества установила предельную
дату 31 декабря 1979г. для использования ряда
других величин (см. табл. 1.1.2-2).
1.1.1.2.	Единицы Международной
системы
Международная система единиц состоит
из основных, дополнительных и производных
единиц (табл. 1.1.1-1).
Семь основных единиц - это метр, кило-
грамм, секунда, ампер, кельвин, моль и канде-
ла. Для них приняты следующие определения.
•	Метр - единица длины, равная
1 650 763,73 длины волны излучения в вакуу-
ме, соответствующего переходу между уровня-
ми 2/?10 и 5d5 атома криптона-86. Обозначе-
ние: м.
•	Килограмм - единица массы, равная мас-
се международного эталона массы (цилиндр
из сплава платины и иридия, высота его равна
диаметру - 39 мм), находящегося в Междуна-
14
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
родном бюро мер и весов в Севре. Французс-
кий эталон является копией международного
эталона и находится в Национальном храни-
лище искусств и ремесел в Париже. Обозначе-
ние: кг.
•	Секунда - единица времени, равная
9 192 631 770 периодам излучения, соответ-
ствующего переходу между двумя сверхтонки-
ми уровнями основного состояния атома це-
зия-133. Обозначение: с.
•	Ампер - единица силы постоянного элек-
трического тока, равная силе тока, который,
протекая в каждом из двух параллельных пря-
молинейных проводников бесконечной длины,
круглого сечения пренебрежимо малой площа-
ди, размещенных в вакууме на расстоянии 1 м,
вызывает действие одного проводника на дру-
гой с силой, равной 2-10'7 ньютон на метр дли-
ны. Обозначение: А.
•	Кельвин - единица термодинамической
температуры, равная 1/273,16 части термоди-
намической температуры тройной точки воды.
Обозначение: К.
Кроме термодинамической температуры
(символ 7), выражаемой в кельвинах, исполь-
зуют также температуру по Цельсию (символ
t или 0), определяемую из уравнения t = Т-То,
где То=273,15 К. Единица “градус Цельсия”
равна кельвину, и интервал или разность тем-
ператур Цельсия может также выражаться в
кельвинах.
•	Моль - единица количества вещества си-
стемы, содержащая столько же структурных
элементов, сколько содержится атомов в
0,012 кг углерода-12. Обозначение: моль.
•	Кандела - единица силы света, испускае-
мого в заданном направлении источником
монохроматического излучения частотой
540-1012 герц, энергетическая сила света кото-
рого в этом направлении составляет 1/683 ват-
та на стерадиан1. Обозначение: кд.
1 В отечественно физической литературе встречается
такое определение канделы, как “сила света, испускае-
мого с площади 1/600 000 м2 сечения полного излучателя
в перпендикулярном к этому сечению направлении при
температуре излучателя, равной температуре затвердева-
ния платины (2042 К), и давлении 101 235 Па” (см.: Физ
энцикл. словарь. М., 1983). -Примеч. пер.
Дополнительными единицами Междуна-
родной системы являются радиан и стерадиан.
Они имеют следующие определения.
•	Радиан - плоский угол между двумя ра-
диусами, которые вырезают из окружности
дугу длиной, равной длине радиуса. Обозначе-
ние: рад.
•	Стерадиан - телесный угол, который,
имея свою вершину в центре сферы, вырезает
на поверхности этой сферы участок площа-
дью, равной площади квадрата, имеющего в
качестве стороны радиус сферы. Обозначение:
ср.
Производные единицы построены из ос-
новных единиц; те из них, которые не получи-
ли специального названия, именуются со-
ставными единицами (например, паскаль на
кельвин, или Па/К, - единица коэффициента
давления), остальные единицы называются
простыми (например, джоуль - единица коли-
чества теплоты). Все производные единицы
могут быть выражены через основные едини-
цы, например: 1 Па/К =1 м1 • кг • с2 -К'1 или
1 Дж = 1 м2-кг-с'2.
Как видно из табл. 1.1.1-1, существует
очень много производных единиц, соответ-
ствующих различным механическим, тепло-
вым, электрическим, оптическим и другим ве-
личинам. Больше всего нас будут интересовать
производные единицы для механических и
тепловых величин. Приведем здесь определе-
ния наиболее важных из них.
Из производных величин, относящихся к
механике, перечислим следующие.
•	Плотность - частное от деления массы
на объем; название единицы: килограмм на
кубический метр, обозначение: кг/м3.
•	Удельный объем - частное от деления
объема на массу; название единицы: кубичес-
кий метр на килограмм, обозначение: м3/кг.
•	Сила - мера механического действия на
тело со стороны других тел, равная производ-
ной от количества движения по времени; на-
звание единицы: ньютон, обозначение: Н.
Один ньютон - это сила, сообщающая телу
массой 1 килограмм ускорение 1 метр на се-
кунду в квадрате.
1.1.1. МЕЖДУНАРОДНАЯ СИСТЕМА ЕДИНИЦ
15
•	Вес тела - сила, которая, будучи прило-
жена к этому телу, сообщила бы ему ускоре-
ние, равное местному ускорению свободного
падения. Название единицы также ньютон (Н),
определение единицы то же, что и в предыду-
щем пункте.
Местное ускорение свободного падения
(или ускорение силы тяжести) изменяется в за-
висимости от рассматриваемой точки земного
шара как функция географической широты и
высоты над уровнем моря. Именно этим была
вызвана необходимость определить значение,
названное g стандартное или g нормальное
(gn), соответствующее точке, расположенной
на нулевой высоте над уровнем моря и имею-
щей географическую широту 45°. Оно равно
gn=9,80665 м/с2.
Следующая формула выражает фундамен-
тальное соотношение, дающее связь между ве-
сом Р и массой М произвольного тела:
P=M-g.
Эта формула очень важна, поскольку она:
а)	узаконивает выражение “ускорение силы
тяжести”, которое обычно обозначается g. Это
не что иное, как ускорение, обусловленное ве-
сом, и только им;
б)	показывает, что в данной точке, где#
имеет постоянное значение, взвешивание, ко-
торое служит для сравнения веса тел, позволя-
ет также сравнить во время той же операции
их массы;
в)	делает очевидным фундаментальное
различие между весом и массой тела:
- вес есть величина векторная', вес тела
изменяется от точки к точке на земном шаре, и
одновременно с ним и пропорционально ему
меняется ускорение #;
-масса есть величина скалярная (т.е. пол-
ностью определяемая своим числовым значе-
нием, зависящим только от выбранных единиц
измерения), характеризующая инерцию тела;
она неизменна, если не рассматривать специ-
альные случаи.
Итак, человек, живущий в Париже (где
#«9,809 м/с2), должен будет говорить, что его
масса, например, 65 кг или он весит 65x9,809
« 638 Н.
• Давление - частное от деления силы на
площадь, на которую эта сила действует. На-
звание единицы: паскаль, обозначение: Па.
Названа в честь французского философа и ма-
тематика Блеза Паскаля (1623-1662), который
знаменит, в частности, научными трудами
“Трактат о весе воздуха” н “Трактат о пусто-
те”. Поскольку единица силы - ньютон, а еди-
ница площади - квадратный метр, легко полу-
чить, что
1 Па = 1 Н/м2.
Так как паскаль - очень маленькая едини-
ца, а давления, с которыми мы обычно имеем
дело в области холодильной техники, во много
тысяч раз превосходят паскаль, часто исполь-
зуют единицу бар согласно соотношению
1 бар = 105 Па.
• Динамическая вязкость - сила, возника-
ющая между двумя слоями вещества единич-
ной площади, расположенными на единичном
расстоянии друг от друга, когда эти слои пере-
мещаются один относительно другого с еди-
ничной скоростью. Единицей динамической
вязкости является паскаль-секунда (Па-с),
причем
1 Па-с = 1 Н-с/м2= 1 кг-м’-с1.
•	Кинематическая вязкость жидкости или
газа - частное от деления динамической вязко-
сти на плотность. Название единицы: квадрат-
ный метр на секунду, обозначение: м2/с.
•	Работа - это произведение силы на пере-
мещение в направлении силы. Единица рабо-
ты равна, следовательно, произведению нью-
тон х метр (Н-м), получившему специальное
название джоуль (Дж) в честь английского
физика Джеймса Прескотта Джоуля (1818—
1889), которому впервые удалось определить
численное значение механического эквивален-
та теплоты.
•	Энергия - физическая величина, которая
прямо или косвенно может быть превращена в
механическую работу. Название единицы, сле-
довательно, джоуль. Когда же речь идет о по-
треблении электрической энергии, то часть
16
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕЮ ПОЛУЧЕНИЯ
используется в качестве единицы ватт-час
(Вгч), при этом
1 Вт-ч = 3,6 х ю3 Дж.
• Мощность - это частное от деления про-
изведенной работы или переданной энергии в
течение данного интервала времени на про-
должительность этого интервала. Следова-
тельно, единица мощности будет равна джоу-
лю, деленному на секунду (Дж/с). Эта единица
получила специальное название ватт (Вт) в па-
мять о Джеймсе Ватте (1736-1819), шотлан-
дском механике и инженере, который просла-
вился своими работами по совершенствова-
нию паровой машины.
Среди важнейших производных величин,
относящихся к термодинамике, отметим сле-
дующие.
•	Количество теплоты (переданной в изо-
термическом процессе) - величина, определя-
емая изменением соответствующих термоди-
намических функций, например энтропии или
энтальпии. Единица та же самая, что и для ра-
боты или энергии, т. е. джоуль (Дж).
•	Тепловой поток - это отношение количе-
ства теплоты, прошедшего через поверхность,
ко времени. Единица теплового патока, следо-
вательно, джоуль в секунду, т е. ватт (Вт).
•	Плотность теплового потока равна ча-
стному от деления теплового потока на пло-
Таблица 1 11-1
Основные единицы, дополнительные единицы и важнейшие производные единицы
Международной системы (СИ)
Основные единицы (NF X 02-004)1’
Величина			Единица		
Наименование	Символ	Размерность	Наименование	Обозначение	
				между- народное	рус- ское
Длина	1	L	метр	m	м
Масса	т	М	килограмм	kg	кг
Время	t	Т	секунда	s	с
Сила электрического тока	1	I	ампер	А	А
Термодинамическая темпера-	t	е	кельвин	К	К
тура Количество вещества	п	N	моль	mol	моль
Сила света		L		J	кандела	cd	кд
Дополнительные единицы
Плоский угол	а	—	радиан	rad	рад
Телесный угол	о	—	стерадиан	ST	ср
Производные единицы
Пространство и время (NF X 02-201)
Объем	V	L3	кубический метр	т5	м4
Площадь поверхности	A.S	I?	квадратный метр	т2	м2
Скорость	V	LT’1	метр в секунду	m/s	м/с
Ускорение	а	LT'2	метр на секунду в	m/s2	м/с2
			квадрате		
Периодические и связанные с ними явления (NF X 02-202)
Период	Т	т	секунда	S	с
Частота	f	гр-1	герц	Hz	Гц
Частота вращения	п	г1	секунда в минус первой степени	s'	с'1
1.1.1. МЕЖДУНАРОДНАЯ СИСТЕМА ЕДИНИЦ
17
Продолжение табл. 1.1.1-1
Величина			Единица		
Наименование	Символ	Размерность	Наименование	Обозначение	
				междуна- родное	русское
Механика (NFX 02-203)
Вес	Р	LMT2	ньютон	N	H
Давление	Р	и1 мт2	паскаль	Ра	Па
Динамическая вязкость	Л	ь'мг1	паскаль-секунда	Pa-s	Па-с
Кинематическая вязкость	V		квадратный метр иа секунду	m2/s	м2/с
Коэффициент полезного действия	л	—	—	—	—
Массовый расход	Цт	мт1	килограмм в секунду	kg/s	кг/с
Мощность	р	1?МТ’	ватт	W	Вт
Объемный расход	Яу	L’T1	кубический метр в секунду	m3/s	м3/с
Плотность	Р	L’3M	килограмм на кубический метр	kg/m3	кг/м3
Работа	W	1?МГ2	джоуль	J	Дж
Сила	F	LMT'2	ньютон	N	н
Удельный объем	V	1?м-‘	кубический метр на килограмм	m3/kg	м3/кг
Теплота (NFX 02-204)
Количество теплоты	Q	1?МТ2	джоуль	J	Дж
Коэффициент давления	f	l'mt2©1	паскаль иа кельвин	Ра/К	Па/К
Коэффициент конвективного	hc	мт3©’1	ватт на квадратный метр-	W/(m2-K)	Вт/(м2-К)
теплообмена Коэффициент линейного расти-		9’1	кельвин кельвин в минус первой степени	К’1	К’1
рения Коэффициент лучистого теплооб-	hr	мт3©’1	ватт на квадратный метр-	W/(m2-K)	Вт/(м2-К)
йена Коэффициент объемного расши-	а,	О’1	кельвин кельвин в минус первой степени	К'1	К’1
эения Коэффициент сжимаемости	к	ш'т2	паскаль в минус первой степени	Ра’1	Па’1
Коэффициент суммарного тепло-	К	МТ3©’1	ватт на квадратный метр-	W/(m2-K)	Вт/(м2-К)
:-бмеиа ’Коэффициент температуропро-	а	ь2т'	кельвин квадратный метр на секунду	m2/s	м2/с
водности Коэффициент тепловосприимчи-	ь	МТ3'2©’1	джоуль на квадратный метр-	J/(m2-s1/2-K)	Дж/(м2-с1/2-К)
в оста Коэффициент теплоизоляции	м	м’т3©	секунду в степени 1/2-кельвин квадратный метр-кельвин на	m2-K/W	м2-К/Вт
Коэффициент теплопроводности	X	LMT3©’1	ватт ватт на метр-кельвин	W/(m-K)	Вт/(м-К)
Плотность теплового потока по-	я	мт3	ватт на квадратный метр	W/m2	Вт/м2
верхностная Тепловой поток	ф	1?МТ3	ватт	W	Вт
Т ермическое сопротивление	R	и2м‘т3о	кельвин на ватт	K/W	К/Вт
Удельная теплоемкость при по-		Р/Т’2©’1	джоуль на килограмм-кельвин	J/(kg-K)	Дж/(кг-К)
гтоянном давлении Удельная теплоемкость при по-	Су	ITT2©’1	джоуль на килограмм-кельвин	J/(kg-K)	Дж/(кг-К)
.тоянном объеме Функция Масье	J	L2MT2©’'	джоуль на кельвин	J/K	Дж/К
Функция Планка	Y	i/mt2©’1	джоуль иа кельвин	J/K	Дж/К
Энергия	Е	l2mt2	джоуль	J	Дж
Энтальпия	Н	l2mt2	джоуль	J	Дж
Энтропия	S	l2mt2©’’	джоуль на кельвин	J/K	Дж/К
18
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Окончание табл. 1.1.1 -1
Величина			Единица		
Наименование	Символ	Размерность	Наименование	Обозначение	
				между- народное	русское
Электричество и магнетизм (NF X 02-205)
Емкость	С	L^M’W	фарад	F	Ф
Импеданс	Z	Ь2МГ3Г2	ОМ	Q	Ом
Индуктивность	L	Ь2МТ2Г2	генри	Н	Гн
Магнитная индукция	В	МТ2!’1	тесла	Т	Тл
Магнитный поток	Ф	ь2мт2г‘	вебер	Wb	Вб
Поток электрического смещения	V	TI	кулои	С	Кл
Проводимость	G	L’2M'T3I2	сименс	S	См
Разность потенциалов	и	l2mt3f‘	вольт	V	В
Сопротивление	R	l2mt3f2	ом	Q	Ом
Электродвижущая сила	Е	L2MT3r'	вольт	V	В
Электромагнитное излучение и оптика (NF X 02-206)
Длина волны	%	L	метр	m	M
Мощность излучения	Р	М1?Г3	ватт	W	Вт
Освещенность	Е	L’2J	люкс	1х	лк
Световой поток	Ф	J	люмен	1m	лм
Частота	f	т’	герц	Hz	Гц
Энергетическая светимость	М	МТ3	ватт на квадратный метр	W/m2	Вт/м2
Энергетическая сила излучения	I	l2mt3	ватт на стерадиан	W/sr	Вт/ср
Энергия излучения	G	М1?Г2	джоуль	J	Дж
Яркость	L	L’2J	кандела на квадратный метр	cd/m2	кд/м2
Акустика (NF X 02-207)
Акустическая мощность	Р	I?MT3	ватт	W	Вт
Акустическое давление	Ps	L‘MT’2	паскаль	Ра	Па
Импеданс акустический	Zn	i/mt1	паскаль-секунда на кубический	Ра-s/ m3	Па-с/м3
			метр		
Интенсивность акустическая	I	MT’3	ватт на квадратный метр	W/m3	Вт/м2
Период	Т	T	секунда	s	с
Скорость	С	LT1	метр в секунду	m/s	м/с
Уровень акустического давления	Lr	—	децибел	dB	дБ
Уровень акустической мощности	Ljf	—	децибел	dB	ДБ
Частота	f	T1	герц	Hz	Гц
Физическая химия (NF X 02-208)
Газовая постоянная	R	i/mtVn4	джоуль иа моль-кельвии	J/(mol-K)	Дж/(моль-К)
Молярная масса	М	MN’1	килограмм на моль	kg/mol	кг/моль
Молярная теплоемкость	с„	l/M’rt-'N’1	джоуль иа моль-кельвин	J/(mol-K)	Дж/(моль-К)
Молярная энтальпия	н„	L’2MT2N’1	джоуль на моль	J/mol	Дж/моль
Молярная энтропия	Sm	^mt’s-'n’1	джоуль иа моль-кельвии	J/(mol-K)	Дж/(моль-К)
Молярный объем	VM	L3N’‘	кубический метр иа моль	m3/mol	м3/моль
Парциальное давление	Рв	f’MT2	паскаль	Pa	Па
Постоянная Больцмана	к	l’mtV	джоуль на кельвин	J/K	Дж/К
г) Здесь и далее аббревиатура NF означает соответствующий стандарт Франции. Номер стандарта включает его ка-
тегорию (А, X и т.п.) и цифровое обозначение. -Примеч. пер.
1.1.1. МЕЖДУНАРОДНАЯ СИСТЕМА ЕДИНИЦ
19
щадь поверхности. Единица - ватт на квадрат-
ный метр (Вт/м2).
•	Теплопроводность - величина, равная
плотности теплового потока, который прохо-
дит через квадратный метр поверхности дан-
ного тела толщиной 1 м при разности темпе-
ратур, равной 1 К. Единица теплопроводнос-
ти, следовательно, ватт на метр-кельвин (Вт/
(м-К)).
•	Коэффициент теплообмена (путем теп-
лопроводности, конвекции, излучения или
суммарный) - величина, показывающая, какое
количество тепла передается (за счет тепло-
проводности, конвекции, излучения или всех
трех способов вместе) через единичную по-
верхность данной стенки при разности темпе-
ратур в 1 К. Единица коэффициента теплооб-
мена, следовательно, ватт на квадратный
метр-кельвин (Вт/(м2-К)).
•	Удельная теплоемкость данного тела -
количество теплоты, которое нужно подвести к
единице массы тела, чтобы повысить его тем-
пературу на 1 К. Отсюда единица удельной
теплоемкости есть джоуль на килограмм-кель-
вин (Дж/(кг-К)).
Среди других производных тепловых вели-
чин особую важность для специалистов по хо-
лодильной технике представляют энтальпия и
энтропия.
•	Энтальпия Н для данной системы равна
сумме ее внутренней (С/) и внешней (p-V)
энергии. Внутренняя энергия U, в свою оче-
редь, равна сумме потенциальной и кинети-
ческой энергии микрочастиц (атомов и моле-
кул). Что касается внешней энергии, она равна
работе сил давления. Следовательно,
Я= U + pV.
Как и внутренняя энергия, энтальпия оп-
ределяется с точностью до константы. Она
входит в определение количества теплоты, по-
лученного системой, изменяющейся при по-
стоянном давлении. Это количество теплоты
равно изменению энтальпии:
q = H2-H}.
Единицей энтальпии является джоуль (Дж).
• Энтропия S для данной системы опреде-
ляется для обратимого незамкнутого процес-
са, в котором система переходит из состояния
А в состояние В. Показано, что для такого про-
цесса, если обозначить через dQ элементарное
количество теплоты, получаемое системой при
температуре Т, интеграл
не зависит от процесса: он является функцией
только конечных состояний А и В. Положим
НуЛА.
Функция S, также определенная с точнос-
тью до константы, есть энтропия системы.
Для необратимого (т.е. реального) процес-
са интеграл, вычисленный таким образом, бу-
дет меньше рассчитанного для обратимого
процесса с теми же конечными состояниями.
Следовательно,
А 1
Для адиабатических процессов, как обра-
тимых, так и необратимых,
Жо.
Следовательно, Sk<,SB. Это случай изоли-
рованных систем: энтропия может только воз-
растать. Чтобы выразить математически вто-
рое начало термодинамики, достаточно запи-
dQ
сать, что изменение энтропии «о = для
бесконечно малых обратимых процессов явля-
ется полным дифференциалом.
Известно, что существуют сотни производ-
ных единиц. Может оказаться полезным, исхо-
дя из обычно используемого символа величи-
ны, определять название соответствующей ве-
личины и обозначение ее единицы измерения.
Эти данные приведены в табл. 1.1.1-2.
20
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Таблица 1.1.1-2
Символы различных величин Международной
системы, названия этих величин и символы единиц
Сим- вол вели- чины	Величина	Обозначе- ние едини- цы измере- ния	Стандарт NF
А	площадь поверхности	м2	X 02-201
А	активность	Бк	—
а	ускорение	м/с2	X 02-201
а	температуропровод- ность	м2/с	X 02-204
в	магнитная индукция	Тл	X 02-205
в	реактивная проводи- мость	См	X 02-205
ь	ширина	м	X 02-201
с	теплоемкость	Дж/К	X 02-204
с	электрическая ем- кость	Ф	X 02-205
с	удельная теплоем- кость	Дж/(кг-К)	X 02-204
С»	удельная теплоем- кость при постоянном объеме	Дж/(кг-К)	X 02-204
ср	удельная теплоем- кость при постоянном давлении	Дж/(кгК)	X 02-204
с	скорость	м/с	X 02-201
D	диаметр	м	X 02-201
D	поглощенная доза излучения	Гр	-
d	толщина, диаметр	м	X 02-201
Е	энергия электрона	эВ	X 02-203
Е	энергия	Дж	X 02-204
Е	эксергия	Дж	-
Е	энергетическая осве- щенность	Вт/м2	X 02-206
Е	освещенность	лк	X 02-206
е	толщина	м	X 02-201
е	удельная эксергия	Дж/кг	-
Е	сила	Н	X 02-203
Е	свободная энергия	Дж	X 02-204
Е	магнитодвижущая сила	А	X 02-205
f	частота	Гц	X 02-202
f	удельная свободная энергия	Дж/кг	X 02-204
G	вес	Н	X 02-203
G	свободная энтальпия	Дж	X 02-204
G	объемный коэффици- ент потерь	Вт/(м3К)	-
G	электрическая прово- димость	См	X 02-205
g	ускорение силы тяже- сти	м/с2	X 02-201
g	удельная свободная энтальпия	Дж/кг	X 02-204
Продолжение табл. 1.1.1 -2
Сим- вол вели- чины	Величина	Обозначе- ние едини- цы измере- ния	Стандарт NF
н	энтальпия	Дж	X 02-204
н	напряженность маг- нитного поля	Л/м	X 02-205
н	световой поток	лк-с	X 02-206
h	коэффициент тепло • обмена	Вт/(м’К)	?: 02-204
h	удельная энтальпия	Дж/кг	X 02-204
h	высота	м	X 02-201
hc	коэффициент конвек- тивного теплообмена	Вт/(м2К)	X 02-204
hr	коэффициент лучи- стого теплообмена	Вт/(м2-К)	X 02-204
I	сила электрическо! о тока	А	X 02-205
I	интенсивность звука	Вт/м2	X 02-207
I	энергетическая сила звука	Вт/ср	X 02-206
I	сила света	кд	X 02-206
I	момент ннерции	кгм2	X 02-203
J	мощность тока	А/м2	X 02-205
J	момент инерции площади плоской фигуры	м4	X 02-203
J	индукция магнитная	Тл	X 02-205
К	коэффициент тепло- обмена	Вт/(м2К)	X 02-204
К	кинетическая энергия	Дж, эВ	X 02-203
L	длина	м	X 02-201
L	индуктивность элек- трическая	Гн	X 02-205
L	яркость	кд/м2	X 02-206
I	длина	м	X 02-201
M	момент силы	Нм	X 02-203
M	коэффициент тепло- изоляции	м2-К/Вт	X 02-204
m	масса	КГ	X 02-203
n	частота вращения	с‘!	X 02-202
p	поток энергии	Вт	X 02-206
p	мощность	Вт	X 02 203
p	давление	Па	X 02-203
p	количество движения	кг-м/с	X 02-203
Pa	абсолютное давление	Па	X 02-203
Pamb	давление окружаю- щей среды	Па	X 02-203
P>	эффективное давле- ние	Па	X 02-203
Pr	статическое давление	Па	X 02-203
Pd	динамическое давле- ние	Па	X 02-203
£<	полное давление	Па	X 02-203
1.1.1. МЕЖДУНАРОДНАЯ СИСТЕМА ЕДИНИЦ
21
Продолжение табл. 1.1.1-2
Сим- вол вели- чины	Величина	Обозначение единицы измерения	Стандарт NF
Q	количество теплоты, тепловая энергия	Дж	X 02-204
Q	количество электри- чества	Кл	X 02-205
я	плотность теплового потока	Вт/м2	X 02-204
	массовый расход	кг/с	X 02-203
Я-	объемный расход	м3/с	X 02-203
R	газовая постоянная	Дж/(моль-К)	X 02-208
R	термическое сопро- тивление	к/Вт	X 02-204
R	электрическое сопро- тивление	Ом	X 02-205
Г	радиус	м	X 02-201
S	площадь поверхности	м2	X 02-201
S	энтропия	Дж/К	X 02-204
S	длина дуги кривой	м	X 02-201
S	удельная энтропия	Дж/(кгК)	X 02-204
т	абсолютная темпера- тура	К	X 02-204
т	термодинамическая температура	К	X 02-204
г	время	С	X 02-201
г	температура по Цель- сию	°C	X 02-204
и	внутренняя энергия	Дж	X 02-204
и	разность потенциалов	В	X 02-205
и	удельная внутренняя энергия	Дж/кг	X 02-204
и	скорость	м/с	X 02-201
V	объем	м3	X 02-201
V	электрический потен- циал	В	X 02-205
Vm	молярный объем	м3/моль	X 02-208
V	скорость	м/с	X 02-201
V	удельный объем	м3/кг	X02-203
W	работа, энергия	Дж	X 02-203
W	скорость	м/с	X 02-201
X	доза фотонного излу- чения экспозицион- ная	Кл/кг	
X	реактивное сопротив- ление	Ом	X 02-205
Y	проводимость элек- трического комплекса	СМ	X 02-205
Z	импеданс	Ом	X 02-205
а/	коэффициент линей- ного расширения	К'1	X 02-204
(Ху	коэффициент объем- ного расширения	К"1	X 02-204
а	плоский угол	рад	X 02-201
Окончание табл. 1.1.1 -2
Сим- вол вели- чины	Величина	Обозначе- ние едини- цы измере- ния	Стандарт NF
а	угловое ускорение	рад/с2	X 02-201
Y	поверхностное натя- жение	Н/м	X 02-203
Y	показатель изоэнтро- пы	-	X 02-204
S	толщина	м	X 02-201
8	коэффициент полез- ного действия (КПД)	-	-
8	коэффициент трения	-	-
Бс	термический КПД	-	-
S/	холодильный коэф- фициент	-	-
П	динамическая вяз- кость	Па-с	X 02-203
0	коэффициент полез- ного действия (КПД)	-	-
п<-	КПД цикла	-	-
Пе	эффективный КПД	-	
	индикаторный КПД	-	-
Цт	механический КПД	—	X 02-203
T]v	объемный КПД	-	—
е	температура по Цельсию	°C	X 02-204
к	теплопроводность	Вт/(м-К)	X 02-204
х	коэффициент потери распределенного заряда	—	—
к	длина волны	м	X 02-202
в	динамическая вяз- кость	Па-с	X 02-203
V	кинематическая вяз- кость	м2/с	X 02-203
р	коэффициент сопро- тивления	Омм	X 02-205
р	плотность	кг/м3	X 02-203
Рл	поверхностная плот- ность	кг/м2	X 02-203
р/	линейная плотность	кг/м	X 02-203
СУ	волновое число	м1	X 02-202
СУ	нормальное механи- ческое напряжение	Па	X 02-203
ф	поток энергии	Вт	X 02-206
ф	магнитный поток	Вб	X 02-205
ф	световой поток	лм	X 02-206
ф	тепловой поток	Вт	X 02-204
ф	плотность теплового потока	Вт/м2	X 02-204
ф	плотность потока энергии	Вт/м2	X 02-206
Q	телесный угол	ср	X 02-201
СО	угловая скорость	рад/с	X 02-201
22
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
1.1.1.З. Отдельные замечания
В отличие от того, как это делается при со-
кращении слов, в конце обозначений единиц
физических величин не ставится точка (этот
запрет не применяется к точке как знаку пре-
пинания в конце предложений).
Обозначения единиц, совпадающие с наи-
менованиями этих единиц, по падежам и чис-
лам изменять не следует.
Правильно:	Неправильно:
32 мбар или 32 миллибара 32 мбара
Если название единицы образовано от име-
ни собственного, обозначение этой единицы
пишется с прописной буквы (например, 13
Вт). Наоборот, когда используется само назва-
ние единицы, оно всегда пишется со строчной
буквы (13 ватт).
Прилагательное “удельный” иногда добав-
ляют к названию величины, чтобы показать,
что она есть частное от деления этой величи-
ны на другую. Этот термин, следовательно,
может иметь много значений, которым важно
дать точное толкование. Но, как правило, упот-
ребление этого термина не рекомендуется. Вот
почему, например, будем говорить “масса на
единицу объема” или “теплоемкость на едини-
цу массы” вместо “удельная масса” или “удель-
ная теплоемкость” (NF X 02-020).
Термин “теплоемкость на единицу массы”
должен употребляться вместо выражения “теп-
лота на единицу массы”, не рекомендуемого
стандартом NF X 02-204.
Для записи умножения чисел следует упот-
реблять знак х и не употреблять точку или бук-
ву х. Будем писать, следовательно, 2x4 = 8.
Как исключение, допускается использовать
точку для записи с помощью степени 10. То
есть можно записать 2-Ю3 вместо рекомендуе-
мой записи 2 х ю3. Наоборот, для умножения
двух алгебраических выражений следует ис-
пользовать точку. Следовательно, нужно пи-
сать а-b, а не а * A (NF X 02-003).
Десятичный логарифм числа х обознача-
ется “1g х”, а его натуральный логарифм “In
х”, символы Log и log запрещены стандартом
NF X 02-211 “Математические знаки и симво-
лы”1. Эго замечание важно, поскольку оно уза-
конивает название “диаграмма Л, 1g р” (а не
диаграмма Л, log р) для энтальпийной диаг-
раммы, которая используется для представле-
ния изменения параметров хладагента в ходе
холодильного цикла.
Частота вращения для вращающихся
элементов машин выражается в секундах в
минус первой степени (с1), в крайнем случае в
минутах в минус первой степени (мин-1). Сим-
волы об/с и об/мин, хотя и часто используе-
мые, не рекомендованы (NF X 02-202 “Вели-
чины, единицы и символы для периодических
и связанных с ними явлений”).
1.1.1.4. Кратные единицы и доли
единиц
Кратные единицы и доли единиц СИ обра-
зуются путем присоединения приставок из
табл. 1.1.1-3 к названию единицы. Пример:
сантиметр. В то же время название основной
единицы килограмм для массы содержит при-
ставку СИ “кило”, а кратные единицы и доли
единиц для массы образуются путем присое-
динения приставок к слову “грамм”, например
миллиграмм (мг) вместо микрокилограмм
(мкг).
Символ приставки рассматривается как
единое целое с символом единицы, с которой
он связывается. Образуется символ новой еди-
ницы, который можно возводить в степень.
Например:
1 см3 = (10-2)3= Ю^м3.
Не следует ставить рядом несколько при-
ставок: например, нужно писать нанометр
(нм) и нельзя миллимикрометр (ммкм).
Для составных единиц рекомендуется ис-
пользовать только одну приставку: например,
пишут миллиньютон-метр, а не дециньютон-
сантиметр. Кратные единицы обычно выбира-
ются так, чтобы числовое значение было зак-
лючено между 0,1 и 1000.
1 В отечественной литературе символ log применяется
для обозначения логарифмической функции при произволь-
ном основании a: log^x. -Примеч. пер.
11.2. ДРУГИЕ СИСТЕМЫ ЕДИНИЦ И УСТАРЕВШИЕ ЕДИНИЦЫ
23
Таблица 1.1.1-3
Приставки для обозначения кратных единиц и долей
единицСИ
При- ставка	Обозначение		Множитель
	меж- дуна- род- ное	рус- ское	
^кса	Е	э	1 000 000 000 000 000 000 = 10"
лета	Р	п	1 000 000 000 000 000 = 1015
тера	Т	т	1 000 000 000 000 = ю12
гига	G	г	1 000 000 000 = ю’
мега	М	м	1 000 000 = 106
кило	к	к	1 000 = 103
~екто	h	г	100 = ю2
лека	da	да	10 = 10*
леци	d	д	0,1 = 10‘‘
санти	С	с	0,01 = 10’2
милли	m	м	0,001 = 103
микро	н	мк	0,000 001 = Ю'4
нано	n	и	0,000 000 001 = 10’’
лико	р	п	0,000 000 000 001 = ю12
Ьемто	f	ф	0,000 000 000 000 001 = ю15
iTTO	а	а	0,000 000 000 000 000 001 = ю "
Использование приставок не допускается
со следующими единицами: морская миля
(единица длины), килограмм, метрический ка-
рат (единицы массы), минута, час, день, год
(единицы времени), угол, прямой угол, градус,
минута, секунда, гои (единицы угла), ар и гек-
тар (единицы площади), узел (единица скорос-
ти), нормальная атмосфера, техническая ат-
мосфера (единицы давления), кельвин и гра-
дус Цельсия (единицы температуры).
1.1.2.	Другие системы единиц
и устаревшие единицы
Табл. 1.1.2-1 позволяет сравнить Междуна-
родную систему единиц СИ с другими систе-
мами единиц, а именно:
-	с системой СГС (основные единицы ко-
торой сантиметр, грамм и секунда);
-	с системой МКС (основные единицы ко-
торой метр, килограмм силы и секунда). Мас-
са в этом случае является величиной произ-
водной и связана с основными величинами со-
Таблица 1.1.2-1
Сопоставление других систем единиц с официальной Международной системой (СИ)
Величина	Символ	Система СГС (см, г, с)	Система МКС (м, кге, с)	Международная система СИ	Англо-американская система (фут, фунт, с)
Длина	1	см	м	м	Фуг
Площадь	S-12	см2	м2	м2	кв. фут
Объем	V=l3	см3	м3	м3	куб. фут
Угол	а, Р, Y ит.д.	рад	рад	рад	рад
Масса	т	г	кг	кг	фунт
Плотность	e=m'V	г/см3	кг/м3	кг/м3	фунт/куб. фут
Время	t	С	с	с	с
Скорость	v=l/t	см/с	м/с	м/с	фут/с
Ускорение	а=ЬГ	см/с2	м/с2	м/с2	фут/с2
Угловая скорость	CD	рад/с	рад/с	рад/с	рад/с
Угловое ускорение	а	рад/с2	рад/с2	рад/с2	рад/с2
Сила	F	дин	кгс	Н	паундаль
Давление	P	днн/см2	кгс/см2	1 Н/мМ Па	паундаль/кв. фут
Динамическая вяз- кость	П	1 пуаз = = 1 дин-с/см2	кгс-с/м2	Н-с/м2	паундаль-с/кв. фут
Кинематическая вязкость	V	1 стокс = = 1 см2/с	м2/с	м2/с	кв. фут/с
Работа, энергия	w	1 эрг = = 1 дни-см	КГС’М	1 Дж=1 Н-м= =1 Вт-с	фут паундаль
Мощность	p	эрг/с	кгс-м/с	1 Вт=1 Дж/с	футпаундаль/с
Момент силы	M	дин-см	кге-м	Н-м	фут паундаль
Температура	t. T	°C	°C	К	CF (°R)
24
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Таблица 1.1.2-2
Единицы, использование которых не допускается с 1 января 1980 г.
Единицы		Соотношение	Предельная дата использования	Примечание
Название	Сим- вол			
ангстрем пункт (Дидо)	0 А	1 А=Ю'10м 1,000333/ 2660= =3,759-1(Г*м	Применение запре- щено Европейским Сообществом с 31 декабря 1979 г.	Возможно использование нанометра (109м) Единица длины, используемая в поли- графии
барн	б	1 б=10'28м2	Применение запре- щено Европейским Сообществом с 31 декабря 1979 г.	Единица измерения эффективного сече- ния, используемая в ядерной физике
гон угловой градус угловая минута угловая секунда	ГОН о t	1 гон=л/200 рад 1°=л/180 рад Г=л/10800 рад 1"=л/64800 рад	Внесистемные еди- ницы (декрет от 4 декабря 1975 г.)	Единицы, определяемые исходя из еди- ниц СИ, но не являющиеся ни десятич- ными кратными, ни десятичными долям этих единиц
гал	Гал	1 Гал= = 10’2м/с2	Применение запре- щено с 31 декабря 1979 г. (директива 76/771/ССЕ от 27 июля 1976 г.)	Используется только для поля силы тяж сти. В частности, миллигал обычно ис- пользуется в геодезии
дина килограмм-сила	ДИН кгс	1 дин=10‘5Н 1 кгс =9,80665 Н	Применение запре- щено с 31 декабря 1979 г.	
атмосфера нор- мальная атмосфера техни- ческая торр	атм ат Торр	1 атм = 101 325 Па = = 1,01325 бар 1 ат = 98 066,5 Па = = 0,980665 бар 101325 1 Торр -	Па - 760 = 1,333224 мбар	Неофициальные единицы, примене- ние запрещено после 31.12.1977 г.	
метр водяного столба миллиметр prvi- ного столба	м вод. ст. мм рт.ст.	1 м вод. ст. = =9806,65 Па =98,0665 мбар 1 мм рт.ст. = =133,322Па = =1,33322 мбар	Неофициальные единицы, примене- ние запрещено	
зрг калория	эрг кал	1 эрг =10'7 Дж 1 кал=4,1868 Дж	Единица запрещена после 31.12.1979 г. Единица запрещена после 31.12.1977 г.	Единица системы СГС
1.1.2. ДРУГИЕ СИСТЕМЫ ЕДИНИЦ И УСТАРЕВШИЕ ЕДИНИЦЫ
25
Окончание табл. 1.1.2-2
	Единице Название	Символ	Соотношение	Предельная дата использования	Примечание
фригория	фг	1 фг=4186Дж	Единица запрещена с 31.12.1977 г.	
лошадиная сила	л.с.	1 л.с.=7,35499-Ю2 Вт	Единица запрещена с 31.12.1977 г.	
стокс	Ст	1 Ci=10“ м2/с	Единица официальная, запрещена после 31 де- кабря 1979 г.	Единица системы СГС
пуаз	П	1 П-10'1 Па-с	Единица официальная, запрещена после 31 де- кабря 1979 г.	Единица системы С) С
градус Кельвина 1радус	°к град	1 °К= 1 К 1 град- 1 К	Неофициальная единица Неофициальная единица	
стильб	сб	1 сб=104кд/м2	Неофициальная единица	Единица яркости
кюри	Ки	1 Ки-3,7  10'“ с‘ = = 3,7-10” Бк		
рад бэр	рад бэр	1 рад=10’2 Дж/кг 1 бэр=10'2 Дж/кг= -НО’2 Зв	Официальная внесистем- ная единица Официальная внесистем- ная единица	Официальный символ, установленный директивой 76/770/CEF от 27 июля 1976 г,, — рад Бэр является специальным названием для величины 102 Зв (зиверт), когда он используется как единица эквива- лентной дозы
рентген	р	1 Р=2,58-104' Кл/кг	Официальная внесистем- ная единица	Единица экспозиционной дозы излу- чения (рентгеновского н т.д.)
отношением r’=m g. Единицей массы будет
масса такого тела, которое под действием еди-
ницы силы приобретает ускорение, равное
единице. Или масса тела, которое в состоянии
свободного падения под действием силы 1 кгс
приобретает ускорение 9.81 м/с2, будет, следо-
вательно, равна 1/9,81 единицы массы систе-
мы МКС;
- с системой англо-американской Фут,
Фунт. Секунда.
Многие единицы, такие, как фригория
(прежняя единица количества ‘уносимой” теп-
лоты, или количества “производимого” холо-
да) или метр водяного столба, м вод. ст. (пре-
жняя единица потери напора), еще иногда
применяются в технической литературе, име-
ющей отношение к холодильной промышлен-
ности, хотя их использование больше не до-
пускается, как указано в табл. 1.1.2-2, где пе-
речислены и другие запрещенные единицы.
26	1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
1.1.3.	Таблицы перехода между официальными единицами Международной
системы СИ и устаревшими единицами, употребляемыми в настоящее
время 1
Таблица 1.1.3-1
Перевод энергетических единиц
Единицы	Дж, Втс	кДж, кВт-с	МДж, МВтс	ГДж, ГВт-с	Втч	кВтч	МВтч	ГВтч
кал	4,2				1,1610’			
ккал=фг	4200	4,2			1,16			
Мкал		4200	4,2			1,16		
Гкал			4200	4,2			1,16	
Единицы	кал	ккал=фг	Мкал	Гкал	Втч	кВтч	МВтч	ГВтч
Дж	0,24				0,28-10’			
кДж	240	0,24			0,28			
МДж		240	0,24			0,28		
ГДж			240	0,24			0,28	
Единицы	кал	ккал=фг	Мкал	Гкал	Дж	кДж	МДж	ГДж
Втч	860	0,86			3600	3,6		
кВтч		860	0,86			3600	3,6	
МВтч			860	0,86			3600	3,6
ГВтч				860				3600
0,28» 1/3,6
Таблица 1.1.3-2
Перевод единиц мощности
Единицы	Дж/ч	кДж/ч	МДж/ч	ГДж/ч	Вт	кВт	МВт	ГВт
кал/ч	4,2				1,1610-’			
ккал/ч= фг/ч	4200	4,2			1,16			
Мкал/ч		4200	4,2			1,16		
Гкал/ч			4200	4,2			1,16	1,16-10’
Единицы	кал/ч	ккал/ч= =фг/ч	Мкал/ч	Гкал/ч	Вт	кВт	МВт	ГВт
Дж/ч	0,24							
кДж/ч	240	0,24			0,28			
МДж/ч		240	0,24		280	0,28		
ГДж/ч			240	0,24		280	0,28	
Единицы	кал/ч	ккал/ч= =фг/ч	Мкал/ч	Гкал/ч	Дж/ч	кДж/ч	МДж/ч	ГДж/ч
Вт= Дж/с	860	0,86			3600	3,6		
кВт= кДж/с		860	0,86			3600	3,6	
МВт= МДж/с			860	0,86			3600	3,6
ГВт= ГДж/с				860				3600
0,28»1/3,6
1 ккал/ч=4200 Дж/ч=4200 Дж /3600 с=1,16 Вт
1 Соотношения между единицами физических величин, принятыми в различных системах измерения, даны по фран-
цузскому оригиналу без изменений. Обращаем внимание читателей иа то, что численные выражения отдельных единиц,
приведенные в оригинале, существенно отличаются от данных, имеющихся в отечественной литературе (например, меж-
дународная единица кабельтов, русская единица гарнец). -Примеч. пер.
1.1.3. ТАБЛИЦЫ ПЕРЕХОДА МЕЖДУ ЕДИНИЦАМИ СИ И УСТАРЕВШИМИ ЕДИНИЦАМИ
27
Перевод единиц давления
Таблица 1.1.3-3
Единицы	Н/м2 Па	кПа	бар	мбар	ММ вод. ст.	атм	ат	Торр	фут/кв.дюйм
1 Н/м2= =1 Па	1	10’3	10'5	0,01	0,102	0,987 • 10‘5	1,02 • 10’5	0,75 • 10’2	1,45  104
кПа	1000	1	0,01	10	102	0,987 • 10’2	1,02 • 10‘2	7,50	0,145
бар	105	100	1	1000	1,02  10"	0,987	1,02	750	14,50
мбар	100	0,1	10'3	1	10,2	0,987 • 10‘3	1,02  10‘3	0,75	0,0145
мм вод. ст.	9,81	9,81 • 10'3	9,81 • 10'5	9,81 • 10'2	1	0,97  104	104	0,074	1,42  10‘3
атм	1,01 • 105	101	1,01	1010	10 332	1	1,033	760	14,70
ат	9,81  104	98,1	0,981	981	10 000	0,968	1	735	14,22
Торр	133	0,133	1,33 • 10‘3	1,33	13,6	1,32  10’2	1,36 • 10’2	1	0,019
фут/кв. дюйм	6,89  103	6,89	0,069	689	703	0,068	0,070	51,7	1
Единицы	Па	Н/мм2	даН/см2	даН/мм2	кгс/см	кгс/мм2
1 Па (= 1 Н/м2)	1	10’6	10'5	10'7	0,102 • 104	0,102- 10'6
1 Н/мм2 (=1 МПа)	1 000 000	1	10	0,1	10,2	0,102
1 даН/см2 (=1 бар)	100 000	0,1	1	0,01	1,02	0,0102
1 даН/мм2 (=1 гбар)	10 000 000	10	100	1	102	1,02
1 кгс/см2 (=1 ат)	98 100	0,0981	0,981	0,00981	1	0,01
1 кгс/мм2	9 810 000	9,81	98,1	0,981	100	1
1 Па=1 Н/м2=1/9,81 кгс/м2=0,102 кгс/м2
1 даН/мм2	1 даН/см2	1 кН/см2	1 кгс/мм2	1 кгс/см2
= 1 кгс/мм2 = 1 кН/см2 =105 гПа	= 1 кгс/см2 = 1 ат =1 бар	=1 даН/мм2 =105 гПа »1 кгс/мм2	»1 даН/мм2 »1 кН/см2 »105 гПа	=1 ат я 1 даН/см2 ~1 бар
1 кбар =1 гН/мм2 =10 кН/см2 ~1 Мгс/см2	1 гПа =1 мбар = 10‘5 кН/см2 МО'5 кгс/мм2	1 бар =1 даН/см2 =1 кгс/см2 »1 ат	1 мбар =1 сН/см2 =100 Н/м2 »1 гПа	1 мкбар =1 дН/м2 » 0,01 кгс/м2
1 H » 0,1 кгс и 1 кгс « 10 Н = 1 даН
28
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
1.1.4.	Таблицы перехода между различными единицами, включая англо-
американские единицы
Таблица 1.1.4-1
Перевод единиц длины
Единицы	метр, м	дюйм, И	фуг	ярд	род	МИЛЯ	морская ми- ля, м. миля	километр, км
метр	1	39,57	3,2808	1,0936	0,1988	0,62-10’3	0,54-10’3	0,001
дюйм	0,0254	1	0,0833	0,0278	0,51 -10’2	0,16-10"*	0,14-10"*	0,25-10"*
фут	0,3048	12	1	0,3333	0,0606	0,19-10’3	0,16-10’3	0,30-10’3
ярд	0,9144	36	3	1	0,1818	0,57-10'3	0,49-10’3	0,91-Ю’3
род	5,0292	198	16,5	5,5	1	0,3110’2	0,2710’2	0,50-10’2
миля	1 609,35	63 360	5 280	1760	320	1	0,8684	1,6094
морская миля	1 853,25	72 962,5	6 080,2	2026,7	368,497	1,1516	1	1,8533
километр	1 000	39 370	3 280,8	1093,61	198,838	0,6214	0,5396	1
Китай	1 инь = 10 чи = 100 цун = 1000	Индия	1 гюз = 2 хат = 48 англи = 1 ярд =
	фэн = 3,73 м 1 ин = 32 м		0,9144 м 1 миля=1000 английских брассов=4000
Германия	1 миля сухопутная = 7,5 км 1 миля географическая (15 миль = 1 градус экваториаль- ный) = 7,42054854 км		куде=2000 бомбейских гюз=1,8288 км 1 куде (Мадрас)=0,4572 м 1 гюз (Бомбей)=0,6858 м 1 гюз (Бенгалия)=0,9144 м
	1 миля морская немецкая - 1 ми-	Норвегия	1 рют=5 ален=10 футов=3,138535 м
	ля морская французская (60 = 1 градус меридиональный) =	Дания	Дания: 1 миля=7,532494 км Норвегия: 1 миля=11,295 км
	1,852 км 1 брасс = 1,829 м 1 кабельтов = 0,22 км	Россия	1 верста = 500 саженей = 1500 аршин = 1,0668 км 1 сажень=3 аршина=2,1336 м=7 футов
Великобритания	1 фарлоиг =10 чейн = 220 ярдов = 201,164 м 1 чейн = 100 линк = 792 дюйма = 20,12 м 1 фатом (брасс) = 2 ярда = 6 фу- тов = 1,829 м		1 аршин = 7/3 фута =16 вершков = 28 английских фугов=0,7112 м 1 км = 0,9374 версты, 1 м = 1,4061 ар- шина, 1 см = 0,225 вершка 1 милк 7 верст=7,467 км
Таблица 1.1.4-2
Перевод единиц площади
Единицы	см2	м2	квадратный дюйм, кв. дюйм	квадрат- ный фут, кв. фут	квадрат- ный ярд, кв. ярд	акр	гектар, га	км2	ар, а
см2	1	0,0001	0,1549	10,810"*	1,20-10"*	0,25-Ю’7	0,1-Ю’7	0,1-Ю’9	0,1-Ю’5
м2	10 000	1	1549,9	10,764	1,196	0,25-Ю'3	0,0001	0,1-Ю’5	0,01
кв. дюйм	6,452	0,6-Ю’3	1	0,69-Ю’2	0,77  Ю’3	0,16-106	0,65-Ю’7	0,65-10’9	0,65-Ю’5
кв. фут	929	0,0929	144	1	0,1111	0,23-10"*	0,93-Ю’5	0,93-10"7	0,93-10‘3
акр	40 468 700	4 046,87	6 272 640	43 560	4840	1	0,40469	0,4-102	40,469
га	100 000 000	10 000	15 499 969	107 639	11 959,9	247 104	1	0,01	100
км2	10 000-Ю6	1 000 000	1 549 996 900	10 763 867	1 195 985	247 104	100	1	10 000
а	1 000 000	100	154 999,69	1 076,39	119,599	2,47-Ю’2	0,01	0,1-Ю’3	1
Китай	1 фен-61,44 м2
1 мо=631 м2
1 кин=0,2453 га
Германия	1 квадратная географическая
миля=55,062919 м2
Великобритания	1 квадратная миля = 640 акров
2.59 км2
1 акр=4 руд=4046,7 м2
1 руд=1210 квадратных ярдов=1011,7 м2
Индия	1 квадратный куде=0,209 м2
1 квадратный гюз (Бомбей)=0,4703 м2
Дания	1 квадратный рют=100 квадратных фу-
тов-9,85 м2
1 сухопутная тонна=560 квадратных рю-
тов=0,55163 га
1.1.4. ТАБЛИЦЫ ПЕРЕХОДА МЕЖДУ РАЗЛИЧНЫМИ ЕДИНИЦАМИ, ВКЛЮЧАЯ АНГЛО-АМЕРИКАНСКИЕ
29
Таблица 1.1.4-3
Перевод единиц объема
Единицы	см3	литр, ДМ3	м3	кубический дюйм, куб. дюйм	кубический фут, куб. фут	галлон (США), гал (США)	галлон (Великобрита- ния), гал (Брит.)
см3	1	0,001	110”	0,0610	0,35-10”	0,26-10”	0,22-10”
дм3	1 000	1	1-10”	61,024	0,0353	0,2642	0,220
м'	1 000 000	1000	1	61024	35,31	264,2	220
куб. дюйм	16,4	16,410”	16,410”	1	0,58-10”	4,33-10”	3,61 -10”
куб. фут	28 320	28,32	28,3-Ю”	1728	1	7,481	6,229
тал (США)	3 785	3,785	3,79-10”	231	0,1337	1	0,8327
тал (Бриг.)	4 546	4,546	4,55-Ю”	277,3	0,1605	1,201	1
Китай	1 чи (для зерна)=10 шин=1,031 гл	Индия 1 сай (для зерна)=2 хуо=10 шин = =1,2243 гл (зерно и жидкости измеряются также взвешиванием) Германия	1 гектолитр (гл)=100 л	Россия 1 оксхофт -2,20 гл 1 штюкфас=12,00 гл 1 хальбштюк=6,00 гл 1 тонна (морская)” 2,12 м3 1 тонна регистровая- 2,83 м3 1 м3=0,353 регистровой тонны Великобритания 1 океанская тонна= 40 куб. футов= 1,3226 м3 1 регистровая тонна =100 куб. футов = 2,8317 м3	’	США 8 бушелей= 1 кварта= 290,78 дм3 1 бушель=8 галлонов=36,35 дм3 1 анкер=10 галлонов=45,436 л 1 галлон=4 кварты=4,544 л 1 кварта=2 пинты=1,136 л 1 пинта=4 гил=0,568 л I гил-0,142 л	жидкости измеряются в галлонах (Брит), зерно взвешивается 1 кахун (Беигалия)=16 соале=1354,73 кг 1 кандри (рис, Бомбей)=97,95 кг 1 rape (Мадрас)=30 парах=4,916 м3 1 кубическая сажеиь=9,7127 м3: 1 м3=О,1ОЗ куб. сажеии 1 кубический вершок=87.824 см3 1 м3=0,061 куб. дюйма 1 ведро=10 кружек= 12,2 л 1 кружка=1,23 л, 1 л=0,8131 кружки 1 бочка=40 ведер= 100 чарок=4,9195 гл 1 четверть (для сыпучих тел)=8 четвери- ков=8 гарнецов=2,099 гл 1 стандартам,672 м3 1 галлон=4 кварты; 1 кварга=2 пинты 1 пинта=4 гил=4 жидкие унции-3.7862 л 1 кварта жидкостаая0,946 л 1 галлон сухой (измеряются сухие продукты) =4,4046 л 1 бушель=35,238 л=8 сухих галлонов 1 баррель (пивной)” 1,173 гл: 1 баррель (нефтяной)=1,589 гл
30
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Перевод единиц массы
Таблица 1.1.4-4
Единицы	грамм, г	унция	гран	килограмм, кг	фунт	тонна		хандредвейт	
						короткая (США)	длинная	короткий	центнер
Г	1	0,035274	15,432	0,001	0,002204	1,102-Ю4	0,984-Ю-6	0,221 -10"*	0,197-10"*
унция	28,35	1	473,5	0,02835	0,0625	0313-ю-4	0,279-10"*	0,625-Ю’3	0,558-10’3
гран	0,0648	2,286-Ю’3	1	0,648 10“'	0,142-10’3	0,714-10’’	0,638-10-'	0,143-Ю’5	0,128-Ю’5
кг	1 000	35,274	15 432,4	1	2,20462	1,102-Ю’3	0,984-Ю’3	0,02205	0,01968
фунт	453,59	16	7 000	0,45359	1	0,00050	0,000446	0,01	0,008929
короткая тонна	907 185	32 000	14 000 000	907,185	2000	1	0,89286	20	17,86
длинная тонна	1 016 050	35 840	15 680 000	1 016,05	2240	1,12	1	22,4	20
короткий хандред- вейт	45 360	1 600	700 000	45,36	100	0,05	0,04464	1	0,8929
центнер	50 800	1 792	783 965,9	50,8	112	0,056	0,05	1,12	1
Китай	1 пикюль-60,453 кг-100 кати	Норвегия	1 кинтал-49,811 кг
	1 кати-0,16 таел	Дания	1 чарж-5200 фунтов=2600 кг
	1 таел=37,793 г (37,753 г для се- ребра)=Ю ма или цинь 1 цинь=1 кондорин 1 кондорнн (или фэн)=1 кэш	Россия	1 тонна=12 берковцев-1965,66 кг; 1 берковец=0,83 пуда 1 груз=2025,41 кг 1 пуд=40 фунтов русских-16,3805 кг;
Франция	1 стен-102 кг		6 пудовяЮО кг
Великобритания	1 квартер=28 фунтов=12,7 кг 1 унция=16 драм-28,35 г 1 центнер=112 фунтов=50,802 кг 1 стоун-14 фунтов-6,3503 кг		1 лот=3 золотника-12,8 г 1 русский фунт=32 лота=409,51 г 1 1=61,048 пудов; 1 кг=2,442 русских фунта
Индия	1 базар маон=40 сер=37,324 кг		1 г-0,2344 золотника
	1 сер=0,4 читак 1 промышленный маон = =33,868 кг; 1 маон (Мад- рас)=11,34 кг 1 маон (Бомбей)-12,70 кг	США	1 короткий хандредвейт=4 кварты по 25 фунтов (100 фунтов)=45,359 кг 1 центнер=112 фунтов-50,802 кг 1 стоун=14 фунтов-6,3503 кг
Перевод единиц плотности
Таблица 1.1.4-5
Единицы	кг/л	кг/м3	фунт на куб. дюйм	фунт на куб. фут	фунт на куб. ярд	фунт на импер- ский галлон	фунт на галлон США
кг/л	1	1000	0,03613	62,43	1685,56	10,022	8,345
кг/м3	0,001	1	0,03613 -Ю’3	0,06243	1,68556	0,010022	0,00834
фунт/дюйм3	27,6797	27679,7	1	1 728	46 656	277,431	231
фунт/фут3	0,01602	16,02	0,5787-Ю’3	1	27	0,16054	0,1337
фунт/ярд3	0,59327-10’3	0,59327	0Д143-Ю’4	0,03704	1	0,59462-Ю’2	0,4951-Ю’2
фунт/импер. галлон	0,09978	99,78	0,3605-10’2	6,229	168,184	1	0,8327
фунт/галлон США	0,1198	119,8	0,4329-10’2	7,481	201,974	1,201	1
1.1.4. ТАБЛИЦЫ ПЕРЕХОДА МЕЖДУ РАЗЛИЧНЫМИ ЕДИНИЦАМИ, ВКЛЮЧАЯ АНГЛО-АМЕРИКАНСКИЕ
31
Таблица 1.1.4-6
Перевод единиц удельного объема
Единицы	л/кг	mj/kt	куб. фут/фунт
л/кг	1	0,001	0,01602
м’/кг	1 000	1	16,02
куб. фут/фунт	62,43	0,06243	1
Таблица 1.1.4-8
Перевод единиц силы
Единицы	ньютон, Н	килограмм* сила, кгс	паундаль
Н	1	0,1020	7,24
кгс	9,807	1	70,90
паундаль	1,356	0,1382	1
1 Н=103 дин; 1 дин=1 г • 1 см/с2; 1 кгс=1 кг х g
1 паувдаль=1 фунт х g
Таблица 1.1.4-7
Перевод единиц скорости
- тяпицы	м/с	фут/с	фут/мин	км/ч
Mt С	1	3,28	196,8	0,06
	0,305	1	60	1,097
“•тмин	0,00508	0,0167	1	0,0183
OL4	0,278	0,911	54,7	1
Перевод единиц давления
Таблица 1.1.4-9
хдиннцы	НЬЮТОН на кв. метр (Н/м> паскаль (Па)	бар=10* Н/м2	техниче- ская атмо- сфера= 1 кгс/см2, ат	нормаль- ная атмо- сфера, атм	фунт-сила на кв. дюйм	фунт-сила на кв. фуг	ртутный столб (0вС)		водяной столб 	(4’С)			
							Торр (ммрт. ст)	дюйм рт. ст.	мм вод. ст.	м вод. ст.	фуг вод. ст.
1 Н/м2 = 1 Па	1	1-Ю’3	1,02-10’3	9,87-Ю"*	1,45-Ю"1	0,02089	0,0075	2,95-10"4	0,102	1,02-10"4	3,35-Ю-4
бар	100 000	1	1,0197	0,9869	14,504	2089	750	29,5	10 200	10,2	33,5
1 ат= = 1 кгс/ см2	98 070	0,9807	1	0,96784	14,223	2 048	735,56	29	10 000	10	32,8
атм	101 300	1,013	1,033	1	14,7	2120	760	29,9	10 330	10,33	33,9
зг-нг-сила/ дюйм2	6895	0,06895	0,07031	0,06805	1	144	51,7	2,04	703	0,703	2,31
г'.нт-сила/ фут2	47,9	4,79-Ю’4	4,88-10"4	4,73-1 О’4	6,94-10‘3	1	0,359	0,0141	4,88	4,88-10’3	0,0160
мм рт. ст.	133	1,33-10’3	1,38-Ю3	1,32-Ю’3	0,0193	2,78	1	0,0394	13,6	0,0136	0,0446
дюйм рт. ст.	3 390	0,0339	0,0345	0,0334	0,491	70,7	25,4	1	345	0,345	1,133
м вод. ст.	9,81	9,81-10’’	1-10“*	9,68-10’3	1,42-10’’	0,205	0,0736	0,0029	1	0,001	3,28-10’’
и вод. ст.	9 810	0.0981	о,1	0,0968	1,422	205	73,6	2,9	1 000	1	3,28
фут вод. ст.	2 990	0,0299	0,0305	0,0295	0,434	62,4	22,4	0,883	305	0,305	1
гектопьеза = 750,06 Торр = 1,0-1О3 Па
32
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Таблица 1.1.4-10 Перевод единиц динамической вязкости				
Единицы	1 пуаз (П)= 0,1 Пас	кгс-с/м2	фунтс/кв. Фут	фунтс/кв. дюйм
г/(см-с) (пуаз)	1	0,0102	0,002088	0,0145-10’’
кгс-с/м2	98,1	1	0,2048	1,423 10’
фунтс/кв. фут	478,8	4,881	1	6,944-10’1
фунтс/кв. дюйм	68 950	702,9	144	1
1 Па-с=1 Н-с/м2=1 кг/(м-с)
Таблица 1.1.4-12
Перевод единиц кинематической вязкости
Таблица 1.1.4-11
Перевод единиц кинематической вязкости
Единицы	стокс, Ст	м5/с	м2/ч	кв. фут/с
см2/с (стокс, Ст)	1	0,0001	0,36	0,001076
м2/с	10 000	1	3 600	10,76
м2/ч	2,777	2,777-Ю’4	1	29,9-104
кв. фут/с	929	0,0929	334,45	1
Вязкость кинема- тическая мм2/с	U градусы Эиглера	о секунды Редвуда	секунды Сейболта	Вязкость кинема- тическая V, мм2/с	градусы Энглера	о секунды Редвуда	о секунды Сейболта
1	1,00	28,5	—	35	4,70	144	163
2	1Д2	31,0	32,6	40	5,35	164	186
3	1,22	33,0	36,0	45	6,00	185	208
4	1,30	35,5	39,1	50	6,65	205	231
5	1,40	38,0	42,3	60	7,90	245	277
6	1,48	41,0	45,5	70	9,24	284	323
7	1,56	43,5	48,7	80	10,6	324	370
8	1,65	46,0	52,0	90	11,9	365	416
9	1,75	49,0	55,4	100	13,2	405	462
10	1,83	52,0	58,8	114	15	461	527
12	2,02	58,0	65,9	152	20	614	702
14	2,22	64,5	73,4	227	30	921	1053
16	2,43	71,5	81,1	303	40	1228	1404
18	2,65	78,5	89,2	379	50	1535	1756
20	2,90	86	98	400	53	1620	1848
22	3,10	93	106	520	69	2150	2500
24	3,35	101	115	620	82	2530	3000
26	3,60	109	123	720	96	2960	3500
28	3,85	117	132	900	120	3500	4000
30	4,10	125	141	1080	143	4435	5000
Таблица 1.1.4-13
Перевод единиц энергии, работы и количества тепла
Единицы	джоуль, 1 Дж= 107 эрг = =1 Н-м= =1 Втс	кило- калория, ккал	кило- грамм- сила- метр, кгсм	киловатт- час, кВтч	лошадиная сила-час		Фут- фунт- сила	британская тепловая единица, БТЕ	тон-день охлажде- ния
					метриче- ская, 75 (кгс-м/с)-ч	британская, 550 (фут х хфунт/с)-ч			
Дж	1	0,239-10’	0,102	0,278-Ю4*	0,378-1 О’6	0,372-10’6	0,738	0,948-10’	3,280-10’’
ккал	4190	1	427	1,163-10’’	1,581-10’’	1,560-10’’	3088	3,968	13,779-Ю’6
КГСМ	9,807	2,342-10’’	1	2,723-10’6	3,704-10’6	3,653-10’6	7,233	9,294-10’’	32,270-10’6
кВт ч	3 600 000	860	367 100	1	1,36	1,341	2 655 000	3412,8	11,850-10’’
л.с.-ч метриче- ская	2 650 000	632,3	270 000	0,7353	1	0,9863	1 953 000	2 509	8,713-10’’
л.с.-ч британ- ская	2 680 000	641,1	273 700	0,7457	1,014	1	1 980 000	2 545	8,834-10’’
фут-фунт- сила	1,356	0,3238-10’’	0,13826	0,377-10’6	o.sn-io-4	0,505-10’6	1	1,285-10’’	4,462-10’’
БТЕ	1055	0,252	107,59	0,293-10’’	0,398-10’’	0,393-10’’	778	1	3,472-10’6
тон-день	304 000 000	72570	30990000	84,39	114,78	113,2	224100 000	288 000	1
1 Н-м=1/9,81 кгс-м=0,102 кгс-м
1 эрг=1 г см/с2=1 динсм=1/10 ООО 000 Дж=10’7 Дж
1 кал=4,1868 Дж=»4,2 Дж; 1 ккал=4,1868 кДж»4,2 кДж
1.1.4. ТАБЛИЦЫ ПЕРЕХОДА МЕЖДУ РАЗЛИЧНЫМИ ЕДИНИЦАМИ, ВКЛЮЧАЯ АНГЛО-АМЕРИКАНСКИЕ
33
Перевод единиц мощности
Таблица 1.1.4-14
Единицы	кгсм/с	кДж/с=кВт	лошадиная сила		ккал/ч	британская теоретиче- ская единица охлажде- ния = ккал/с	британ- ская тепло- вая едини- ца в час, БТЕ/ч	стандарт- ный ком- мерческий тон охлажде- ния, той США	британский коммерческий тон охлаждения, брит, тон
			метриче- ская, 75 кгс-м/с	британская, 550 фут х х фунт/с					
кгс-м/с	1	9,804-Ю'3	13,333-Ю'3	13,150-Ю'3	8,4312	2,342-Ю'3	33,455	2,792-10'3	2,520-10'3
кВт	102	1	1,36	1,341	860	0,2389	3414	0,2846	0,2572
л.с. метр.	75	0,736	1	0,9863	632,3	0,1756	2509,3	0,2094	0,1891
л.с. брит.	76,04	0,7455	1,014	1	641,2	0,1781	2545	0,2123	0,21227
ккал/ч	0,1186	1,163-Ю'3	1,581-Ю'3	1,560-Ю'3	1	0,278-10'3	3,968	0,33110'3	0,299-10'3
ккал/с	427	4,186	5,693	5,615	3600	1	14 285	1,190	1,078
БТЕ/ч	29,89-Ю'3	0,293-10'3	0,398-Ю'3	0,393-Ю'3	0,252	0,07-10'3	1	0,083-10’3	75,310-10-*
тон (США)	358,2	3,513	4,776	4,711	3024	0,831	12 000	1	0,9037
брит, тон	396,9	3,888	5,287	5,214	3340	0,9277	13 260	1,1045	1
1 поиселе1=100 кгс м/с 1 лошадиная сила=7,35499-Ю2 Вт J эрг/с=1 дии-см/с=0,74-Ю'7 фут-фунт/с 1 г-см/с=980,6 эрг/с=0,724-Ю"4 фугфунт/с 1 футфунт/с=13 557,3 эрг/с=13 825,5 г-см/с 1 Н-м/с=1/9,81 кгсм/с=0,102 кгс-м/с					1 кгсм/с=3600 кгс-м/ч; 1 кгс-м/ч=1/3600 кгс-м/с 1 ккал/ч=1,163 Вт 1 Дж/с=0,86 кал/ч; 1 Гкал/ч=109 кал/ч= 4,2-Ю6 кДж/ч = =1,163 МВт				
Таблица 1.1.4-15
Перевод единиц количества тепла
на единицу площади
Единицы	ккал/м^	БТЕ/кв. дюйм	БТЕ/кв. фуг
ккал/м2	1	2,560-Ю'3	0,369
БТЕ/кв. дюйм	390,6	1	144
БТЕ/кв. фут	2,71	6,944-Ю'3	1
Таблица 1.1.4-17
Перевод единиц теплопередачи (суммарной,
с поверхности, путем конвекции или излучения)
Единицы	ДжДм^-с-К) = Вт/^-К)	кДж/ (м’-ч- К)	ккал/ (м2-ч-°С)	БТЕ/ (кв. фуг х хч-°Е)
1 Дж/(м2-с-К)= = 1 Вт/(м:-К)	1	3,60	0,860	0,1761
кДж/(м-ч-К)	0,278 '	1	0,239	0,0489
ккал/ (м2-ч-°С)	1,163	4,1868	1	0,2050
БТЕ/(кв. фут-ч-°Е) ,	,Z	i . OZ44	5,680	20,40	4,880	1 „ 5 __
1 кал /(см2-с-°С) = 41,868 Дж/(м -с-К)=150,700 кДж/(м2-ч-К)
=36 000 ккал/(м2-ч-°С) =7380 БТЕ/(кв. фугч-°С)
Таблица 1.1 4-16
Перевод единиц теплопроводности
Единицы	Дж/(м-сх хК> =Вт/(м-К)	кДж/ (м-ч-К)	ккал/ (м-ч-°С)	БТЕ/ (фут-чх x°F)	БТЕ-дюйм/ (кв.фут-чх x°F)
1 Дж/(м-с-К)= 1 Вт/(м-К)	1	3,60	0,860	0,578	6,94
кДж/ (м-ч-К)	0,278	1	0,239	0,1605	1,926
ккал/ (м-ч-°С)	1,163	4,19	1	0,6719	8,064
БТЕ/ (фут-ч-°Е)	1,730	6,23	1,488	1	12
БТЕ-дюйм/ (кв. футч-°Е)	0,144	0,519	0,124	0,0833	1
1 кал/(см-с-°С)=41868 Дж/(м-сК)-1,507 кДж/(м-ч-К)=
=360 ккал/(м-ч-°С)=242 БТЕ/(фут-ч-°С)=
=2900 БТЕ-дюйм/(кв. фут-ч-°С)
Таблица 1.1.4-18
Перевод единиц излучения (коэффициент, константа)
Единицы	Дж/(м2-сх xlC)= х-Вт^м2-!/-1)	кДж/ (м2-Чх хК4)	ккал/ (м2-чх хК4)	БТЕ/ (кв.футх x4-(°F)4)
1 Дж/(м2-с-К> =1 Вт/(м2-К4)	1	3,60	0,860	0,0302
кДж/(м2-ч-1С)	0,278	1	0,239	0,0084
ккал/(м2-ч-К4)	1,163	4,1868	1	0,0351
БТЕ/ (кв. фугч-(°Е)4)	33,1	119,2	28,5	1
34
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Таблица 1.1.4-19
Перевод единиц удельной энтальпии
Единицы	кДж/кг	ккал/кг	БТЕ/фунт
кДж/кг	1	0,239	0,43
ккал/кг	4,19	1	1,80
БТЕ/фунт	2,33	0,556	1
1 кал/г=1 ккал/кг
Таблица 1.1.4-21
Перевод единиц объемной холодопроизводительности
Единицы	кДж/м3	ккал/м3	БТЕ/куб. Фут	тон- день/куб. Фут
кДж/м3	1	0,239	0,02685	0,0929-10"6
ккал/м3	4,1868	1	0,1123	0,3901-Ю-6
БТЕ/куб. фуг	37,253	8,90	1	3,473-10'6
тон-день/ куб. фут	10,734 -106	2,563-10б	0,288-10б	1
Таблица 1.1.4-20
Перевод единиц удельной энтропии
н удельной теплоемкости
Единицы	кДж/(кг-К)	ккал/(кг-°С)	БТЕ/(фуит°Е)
кДж/(кг-К)	1	0,239	0,239
ккал/(кг-°С)	4,19	1	1
БТЕ/(фунг°Г)	4,19	1	1
Перевод единиц жесткости воды
(титр гидрометрический)
Таблица 1.1.4-22
немецкие градусы	французские градусы	английские градусы	мэкв/л
1	1,79	1,25	0,357
0,56	1	0,7	0,2
0,8	1,43	1	0,286
2,8	5	3,5	1
Таблица 1.1.4-23
Перевод единиц температуры (формулы)
Название единицы	Сим- вол	°C	°F	°R	к
Градус Цельсия	°C	1	9 °F = —°С + 32 5	9 °R = -°C+ 491,7 5	K = 273 + °С
Градус Фаренгейта	°F	5 °C = (°F-32)-- 9	1	°R= °F+ 459,7	5 К = (°F-32) —+ 273 9
Градус Ренкина	°R	5 ’С = (°R-491,7) • — 9	°F = °R- 459,7	1	II 1 V» о
Кельвин	К	°С = К-273	9 °F = - (К-273) + 32 5	Os 1 VI II о	1
1.1.4. ТАБЛИЦЫ ПЕРЕХОДА МЕЖДУ РАЗЛИЧНЫМИ ЕДИНИЦАМИ, ВКЛЮЧАЯ АНГЛО-АМЕРИКАНСКИЕ	35
Таблица 1.1.4-24
Соотношение между единицами температуры в градусах Цельсия (*С) и в градусах Фаренгейта (*F)
°C	°F	°C	°F	°C	°F	°C	°F
-273,15	-459,67	-34	-29,2	+ 5	+ 41	+ 55	+ 131
		-33	-27,4	+ 6	+ 42,8	+ 60	+ 140
-270	-454	-32	-25,6	+ 7	+ 44,6	+ 65	+ 149
-260	-436	-31	-23,8	+ 8	+ 46,4	+ 70	+ 158
-250	-418	-30	-22	+ 9	+ 48,2	+ 75	+ 167
-240	-400	-29	-20,2	+10	+ 50	+ 80	+ 176
-230	-382	-28	-18,4	+11	+ 51,8	+ 85	+ 185
-220	-364	-27	-16,6	+12	+ 53,6	+ 90	+ 194
-210	-346	-26	-14,8	+13	+ 55,4	+ 95	+ 203
-200	-328	-25	-13	+14	+ 57,2	+ 100	+ 212
-190	-310	-24	-11,2	+15	+ 59		
-180	-292	-23	-9,4	+16	+ 60,8	+ ПО	+ 230
-170	-274	-22	-7,6	+17	+ 62,6	+ 120	+ 248
-160	-256	-21	-5,8	+18	+ 64,4	+ 130	+ 266
-150	-238	-20	-4	+19	+ 66,2	+ 140	+ 284
-140	-220	-19	-2,2	+20	+ 68	+ 150	+ 302
-130	-202	-18	-0,4	+21	+ 69,8	+ 160	+ 320
-120	-184	-17	+ 1,4	+22	+ 71,6	+ 170	+ 338
-ПО	-166	-16	+ 3,2	+23	+ 73,4	+ 180	+ 356
-100	-148	-15	+ 5	+24	+ 75,2	+ 190	+ 374
		-14	+ 6,8	+25	+ 77	+ 200	+ 392
-95	-139	-13	+ 8,6	+26	+ 78,8		
-90	-130	-12	+10,4	+27	+ 80,6	+ 250	+ 482
-85	-121	-11	+12,2	+28	+ 82,4	+ 300	+ 572
-80	-112	-10	+14	+29	+ 84,2	+ 350	+ 662
-75	-103	-9	+15,8	+30	+ 86	+ 400	+ 752
-70	-94	-8	+17,6	+31	+ 87,8	+ 450	+ 842
-65	-85	-7	+19,4	+32	+ 89,6	+ 500	+ 932
-60	-76	-6	+21,2	+33	+ 91,4	+ 550	+1022
-55	-67	-5	+23	+34	+ 93,2	+ 600	+1112
-50	-58	-4	+24,8	+35	+ 95	+ 650	+1202 -
-45	-49	-3	+26,6	+36	+ 96,8	+ 700	+1292
-40	-40	-2	+28,4	+37	+ 98,6	+ 750	+1382
		-1	+30,2	+38	+100,4	+ 800	+1472
-39	-38,2	±0	+32	+39	+102,2	+ 850	+1562
-38	-36,4	+ 1	+33,8	+40	+104	+ 900	+1652
-37	-34,6	+ 2	+35,6			+ 950	+1742
-36	-32,8	+ 3	+37,4	+45	+113	+1000	+1832
-35	-31	+ 4	+39,2	+50	+122		
1.2.	Краткая история развития холодильной техники
1.2
История освоения холода - тема слишком
обширная, чтобы ее можно было исчерпываю-
ще осветить в рамках данной книги. Другие
авторы, например Л/. Roger Thevenot в “Очер-
ке мировой истории производства искусствен-
ного холода”’, сделали это блестяще, мы же
ограничимся здесь очень кратким описанием
основных направлений, по которым прошло
человечество в поисках способов искусствен-
ного производства холода, для того чтобы
улучшить условия своего существования.
Доисторические изображения животных в
пещерах дают достаточные основания пред-
ставить себе кроманьонца, который складывал
мясо в наиболее подходящем месте своего жи-
лища не только для того, чтобы спрятать его от
врагов, но и для длительного сохранения и,
значит, выбирал для этого прохладное место.
В небольшой книге “Холод”2 М. Fernand
Laurent пишет; “Маттиас Бюрглехнер отмечал
в своих записках 1605 года, что жители гор и
охотники из Тироля доставляли мясо летом на
ледники, где оно замерзало и хранилось дол-
гое время. Согласно “Топографии Швейца-
рии” Merian Mathieu I’Ancien, швейцарского
гравера и книготорговца (1593 1650), мясо
хранили в ледяных пещерах Гриндельвальда”.
Тот же автор пишет, что даже из Библии
мы узнаем, как Исаак принес своему отцу Ав-
рааму козье молоко, охлажденное снегом, со-
бранным в горах, и сказал ему: “Выпейте это,
ведь на солнце так жарко, а напиток вас осве-
жит”.
Известно также, что уже к 2500 г. до н.э.
египтяне умели поддерживать пониженную
1	“Essai pour une histone du froid artificiel dans le monde”
(R. Thevenot, Ed. de 1’Institut International du Froid (I.I.F.), 177,
Bd. Malesherbes, 75017, Paris).
2	“Le Froid” (F. Laurent, Presses Universitaires de France,
Collection “Que sais-je?”).
температуру воды, храня ее в сосудах из гли-
ны, которая после соответствующего обжига
становилась пористой. Вода медленно проса-
чивалась через мельчайшие поры, затем испа-
рялась на поверхности, причем часть тепла,
необходимого для этого испарения, отнима-
лась у воды, что вызывало ее охлаждение. Для
улучшения охлаждения рабам иногда поруча-
лось усиливать циркуляцию воздуха у поверх-
ности глиняных сосудов, что они делали с по-
мощью опахал из пальмовых ветвей1 2
Римлянам были известны и другие приме-
нения холода: так, император Varius Avitus,
по-видимому, обладал настоящей “климати-
ческой установкой”, поскольку летом он устра-
ивал в своих садах многочисленные снежные
горки, что ему позволяло, особенно когда дул
легкий бриз, наслаждаться приятным свежим
воздухом. Известно также, что халифы Багда-
да снаряжали большие караваны верблюдов в
горы Армении для доставки огромных коли-
честв снега, часть которого набивалась между
двойными стенами их летних дворцов, чтобы
там устанавливалась легкая прохлада2.
Природные снег и лед, следовательно, в те-
чение длительного периода служили для чело-
вечества главными источниками холода. Во
Франции уже в XVI в. впервые начали приме-
нять природный лед в больших масштабах,
что породило коммерческую значимость холо-
да.
Архивы некоторых провинций описывают
состояние снежных колодцев, которые также
назывались ледяными источниками, и память
1 “Конструирование холодильной техники” (Пег Kai-
teanlagenbayer, 1.1, К. Breidenbach, Ed. C.F. Milller, Karlsruhe).
2 “Холод”, F. Laurent, см. выше.
1.2. КРАТКАЯ ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
37
Рис. 1.2.1-1. Компрессор хо-
лодильной установки, находя-
щийся в эксплуатации уже почти
100 лег. Усгановлен на ледниках
( трасбурга (Quiri)
о них еще иногда сохраняется в названиях
мест - “Ледник”.
С начала XIX в. торговля льдом интенси-
фицируется и не ограничивается уже рамками
местной торговли. В 1805 г. корабли амери-
канца Фредерика Тюдора бороздили моря с
грузом льда из района Великих озер, и его со-
отечественники не замедлили назвать его “Ко-
ролем льда”. И когда продукции Великих озер
уже стало не хватать, начали создаваться мор-
ские компании для эксплуатации ледяных за-
лежей в районах Северного полюса.
Однако привозной лсд быстро таял и его
розничная цена все больше зависела от .фода-
жи этого необходимого товара через сеть по-
средников, которые, в свою очередь, должны
были вкладывать деньги в создание различ-
ных устройств, иногда очень, хитроумных для
того чтобы сохранить лед как можно дольше.
Вот почему исследователи стали пытаться ре-
шить эту фантастическую задачу: “произво-
дить” искусственный холод.
В своей “Истории холсдильной техники во
Франции”1 * R. Thevenot пишет: “Именно в те-
чение блистательного 2 5-летнего периода
(1834-1859) возникли три основных устрой-
ства, необходимых для производства холода
вслед за компрессионной машиной Jacob Рег-
1 “Вклад Франции в развитие техники холода”
(Contribution a 1’histoire du froid en France”, R, Thevenot, Le
compte-rendu du XVI Congres International du Froid, Ed. de
Association Franfaise du Froid (AF.F.), 12, rue La Boetie,
75008, Paris).
kins 1834 г. американец John Gome запустил в
1844-м машину для сжатия н расширения воз
духа, и в 1859 г. француз Ferdinand Carre по-
строил абсорбционную машину, работающую
на аммиаке”.
Соперничество между изобретателями уси-
ливалось тем, что с прогрессом в холодильной
технике было связано решение ряда экономи
ческих проблем Например Аргентина и Но-
вая Зеландия, в которых всегда пето, являются
странами-производителями говядины, однако
перевозка мяса в страны-потребители зависит
от условий ранспортировки.
Приняв вызов, многие ученые, например
Charles Tellier, принялись за разработку но-
вых компрессоров, предназначенных для ос
нащения торговых судов и позволяющих осу
ществлять межконтинентальные перевозки
мяса в подходящих температурных условиях1.
Благодаря изобретению Gramme в 1873 г.
электрического мотора появился новый при-
водной механизм у компрессоров, и, конечно,
это вызвало новый подъем в развитии холо-
дильной техники. И( пользование электричес-
кой энергии2 позволило сделать многочислен-
ные усовершенствования на заре XX в., когда
стали появляться все более разнообразные и
надежные материалы (рис 1.2.1-1).
" Холоди, л.лая техника (LeFrigorifique”, Ch. Tellier, Ed
Delagrave, 1910).
2 ‘Электричество н холод немного истории” (Electricity
et froid: unpeu d’histoire, R. Thevenot, Revue Generale Ju Froid,
novembre 1985).
38
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Рис. 1.2.1-2. Первый в мире морозильник для производства брикетов льда (вверху) и полностью авто-
матизированный участок для производства брикетов льда (внизу) (Bredene Gram A/S)
Как только принципы работы различных
типов холодильных машин были сформулиро-
ваны, началось их усовершенствование. Среди
наиболее впечатляющих достижений, полу-
ченных с начала века, следует отметить такие,
как:
- появление к 1930 г. первых хлорфтор-
углеродных соединений, в частности R12,
1.2. КРАТКАЯ ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
39
хладагентов, предназначенных заменить опас-
ные вещества типа серного эфира или метило-
вого эфира, использовавшихся на начальных
этапах создания холодильной техники. Однако
сейчас утверждается, что хлорфторуглеродные
соединения отрицательно влияют на окружаю-
щую среду, это привело в конце XX в. к акту-
альным исследованиям с целью получить не-
загрязняющие вещества;
-	создание домашнего холодильного обору-
дования, такого, как холодильники и, десять
лет спустя, морозильники;
-	миниатюризация оборудования; про-
гресс в этом направлении шел вместе с повы-
шением надежности и коэффициента полезно-
го действия; в 1900 г. холодильный компрес-
сор с производительностью 340 кВт имел мас-
су 46 000 кг, а в 1990 г. оборудование такой же
производительностью имело массу примерно
1500 кг;
-	внедрение микропроцессоров, которые,
будучи оснащены памятью н заранее должным
образом запрограммированы, способны вы-
полнять различные команды, тем самым заме-
няя человека (рис. 1.2.1-2);
- развитие передовых технологий: консер-
вация живых органов, моделирование косми-
ческого пространства нлн получение сверх-
проводимости - это только три примера, выб-
ранные из множества других.
Фактически только в конце XVIII в. заро-
дились первые мысли о холоде1, и, следова-
тельно, можно легко оценить достигнутый за
два последних века прогресс, который создал
эту отрасль - холодильную науку н технику.
Холодильные машины, наиболее распрост-
раненные сейчас, - это паровые компрессион-
ные машины (с изменением фазового состоя-
ния), именно они будут нас интересовать в
первую очередь. Однако мы не будем забывать
и другие способы производства холода, напри-
мер термоэлектрическое охлаждение или спе-
циальные методы, такие, как адиабатическое
размагничивание.
1 “Исследование существования способов охлаждения
н простых хранилищ холода” (Recherche sur 1’existence du
frigorifique et son reservoir contmun, Bres, Paris An VIII).
3—1369
1.3.	Теплофизика, термодинамика и холодильные
машины
Общие сведения
Теплофизика, или наука о теплоте, явля-
ется разделом классической физики, который
изучает физические явления, связанные с теп-
лом. Эта наука возникла по-настоящему тогда,
когда научились различать понятия тепла и
температуры. Произошло это сравнительно
недавно, только к 1760 г., когда шотландский
химик Джон Блэк обнаружил, что плавление
вещества происходит при постоянной темпе-
ратуре, и пришел к выводу, что должно суще-
ствовать фундаментальное отличие между по-
глощаемым теплом и возрастанием темпера-
туры. Исходя из этого наблюдения, он считал
также, что тепло должно быть невесомой и не-
уничтожаемой жидкостью, например, типа
электричества. Эту жидкость он назвал “кало-
рической”. Однако если в XVIII в. эта теория
считалась общепризнанной, то появление в
следующем столетии паровой машины показа-
ло, что такая концепция тепла была ошибоч-
ной.
Теплофизика состоит из многочисленных
подразделов, среди которых нас больше всего
интересуют следующие:
-	термометрия, изучающая вопросы из-
мерения температуры;
-	дилатометрия, изучающая законы рас-
ширения твердых тел, жидкостей и газов;
-	калориметрия, позволяющая определять
удельные теплоемкости;
-	термокинетика, изучающая распростра-
нение тепла.
Можно назвать и применяемые в других
областях знаний термохимию, термофизноло-
гию, термоэлекгронику и т.д.
Термодинамика - это раздел физики, в ко-
тором изучаются связи между теплом и други-
ми формами энергии, в частности связи меж-
ду тепловыми и механическими явлениями.
Полноправной наукой она стала фактически
только в 1840 г, когда Джеймс Прескотт
Джоуль и Юлий Роберт фон Майер показали,
что тепло не является материальной субстан-
цией, как вода на мельницах, и что оно не со-
храняется. Эго нанесло удар по некоторым ут-
верждениями Карно, опубликованным в 1824 г.
в его работе “Размышления о движущей силе
огня и о машинах, способных развивать эту
силу”.
Некоторое время спустя, в 1850 г, английс-
кий ученый Вильям Томсон, более известный
как лорд Кельвин, опубликовал статью под на-
званием “О динамической теории тепла”, в ко-
торой показал, что некоторые идеи Карно
были ошибочны. Однако он взял из трудов
Карно его изящные рассуждения н дополнил
ими работы Джоуля - так родилась классичес-
кая термодинамика.
В то же время, т.е. в 1850 г, прусский уче-
ный Рудольф Клаузиус подтвердил, что проти-
воречия между теориями Карно н Джоуля ис-
чезают, если принять существование двух ос-
новных законов природы, однако в своей мо-
нографии, озаглавленной “О движущей силе
тепла”, он открыл путь к рациональному объяс-
нению тепловых явлений, исходя из молеку-
лярного строения вещества.
И наконец, упомянем австрийского физика
Людвига Больцмана, заслугой которого явля-
ется объяснение в конце XIX в. макроскопи-
ческих проявлений тепла исходя из движения
атомов.
В настоящее время различают классичес-
кую термодинамику и статистическую тер-
модинамику. Первая из них исследует общие
закономерности, имеющие место в явлениях
обычного масштаба. Она состоит из трех об-
ластей, которые различаются по своим прило-
жениям и изучают:
1.3.1. ТЕПЛО и холод
41
-	термоупругие свойства индивидуальных
веществ и смесей;
-	теплоты реакций и химических равнове-
сий (термохимия);
-	превращение тепла в механическую ра-
боту и обратно, что нас особенно интересует.
Статистическая термодинамика, в свою оче-
редь, изучает тепловые вопросы с точки зре-
ния микроскопической, т.е. определяет, какова
средняя величина микроскопических состав-
ляющих очень большого числа элементарных
частиц.
Как только мы закончим изучение законов,
которые действуют в теплофизике и термоди-
намике, мы перейдем к технике производства
холода.
1.3.1.	Тепло и холод
1.3.1.1.	Ощущение тепла и холода,
температура
Пусть имеется три сосуда А, В и С, первый
из них наполнен водой из-под крана, второй -
водой с тающими кусочками льда, а третий
вместе с водой помещен на газовую горелку
(рис. 1.3.1-1). Если мы опустим руку в сосуд
А, наше ощущение будет относительно не-
определенным, но если немедленно после это-
го мы опустим руку в сосуд В, оценка нашего
ощущения уточнится и мы скажем, что вода в
сосуде В более холодная, чем в сосуде А. Кро-
ме того, если мы опустим руку в сосуд С, вы-
нув ее из сосуда А или В, мы скажем, что вода
в сосуде С более горячая. Выводы, к которым
приходит большое число людей, осуществляя
этот эксперимент, хорошо согласуются между
собой. Это соответствует на тепловом уровне
чувству осязания того, что называется “темпе-
ратурой”.
Однако такое представление температуры
остается очень неточным: если бы мы в пре-
дыдущем эксперименте сначала опустили руту
в сосуд В, вода в сосуде А нам показалась бы
“теплой”, и если мы положим случайно руку
на горячую плиту, чувство ожога, переданное
в первое мгновение нервными рецепторами,
немедленно будет проанализировано мозгом,
который даст команду на самозащитную реак-
цию, сведя на нет какое-либо сравнение иа
тепловом уровне.
Наше чувство температуры дает нам не-
полную информацию, поскольку не позволяет
количественно оценить ни уровень температу-
ры, ни ее изменения. Вот почему первые физи-
ки, которые заинтересовались этой проблемой,
продолжали обращаться к объективным явле-
ниям, связанным с изменениями температуры
тела, и особенно к тепловому расширению.
Мы вернемся к этому в разд. 2.6.2 при изуче-
нии термодинамических шкал и приборов для
измерения температуры.
Заметим все же, что, если человеческий
организм и не способен осознанно оценить
уровень температуры, зато он располагает
очень точной авторегуляцией, которая позво-
ляет ему безошибочно поддерживать темпера-
туру своего тела постоянной независимо от
температуры окружающей среды. Чувстви-
тельные нервные окончания, играющие роль
датчиков внешней температуры, - это, с одной
Рис. 1.3.1-1. Введение понятия температуры через тепловые ощущения от осязания
42
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
стороны, корпускулы Krause, которые оцени-
вают чувство холода и находятся в клетках
подкожной ткани (зародышевый слой), и, с
другой стороны, корпускулы Ruffini, которые
оценивают чувство тепла и находятся глубоко
под кожей. Это тепловые рецепторы, которые
управляют внутренним производством тепла,
так же как и теплоотдачей организма во вне-
шнюю среду.
1.З.1.2.	Понятие о количестве тепла
и холода
Пусть сосуд с водой, имеющей температуру
окружающего воздуха, помещен на пламя га-
зовой горелки (рис. 1.3.1-2). Наблюдение за
термометром показывает, что температура
жидкости возрастает. Этот эксперименталь-
ный факт объясняют тем, что вода получает
некоторое количество тепла от пламени и это
Рис 1.3.1-2. Схема эксперимента для определе-
ния понятия количества тепла
тепло является причиной возрастания темпе-
ратуры.
Если теперь поместить сосуд с теплой во-
дой в холодильник, наблюдение за термомет-
ром позволит утверждать, что температура
воды начнет уменьшаться более или менее бы-
стро. В этом случае уже вода отдает некоторое
количество тепла воздуху, находящемуся в хо-
лодильнике, и именно потеря тепла является
причиной понижения температуры воды.
Мы только что сказали, что вода в сосуде,
помещенном в холодильник, отдала воздуху
некоторое количество тепла. Однако можно
точно так же сказать, что вода в сосуде полу-
чила некоторое количество холода, конечно,
равное отданному количеству тепла. В этом
случае употребляют разные формулировки,
подчеркивая, что существует тождественное
равенство между отданным количеством тепла
н приобретенным количеством холода. Если
допустить использование старых единиц коли-
чества тепла и количества холода - килокало-
рии и фригории, можно было бы говорить, что
сосуд, помещенный в холодильник, отдал х ки-
локалорий воздуху или получил х фригорий.
Таким образом, фригория может рассматри-
ваться как отрицательная килокалория.
В настоящее время официальной единицей
количества тепла (отданного или полученного)
и, следовательно, единицей количества холода
(отданного или полученного) является джоуль
(Дж). Как мы отмечали в п. 1.1.1.2, джоуль -
также единица работы, причем один джоуль
равен работе, произведенной силой в один
ньютон, если точка приложения силы при этом
перемещается на один метр.
Отсюда можно заключить, что количество
тепла и работа являются эквивалентными ве-
личинами, что и было доказано Джоулем в
1846 г. в его исторических опытах с калори-
метром, в котором температура повышалась в
результате вращения пластинчатой мешалки,
приводимой в движение двумя грузами, опус-
кающимися под действием своего веса.
Что касается понятия энергии, то оно так-
же непосредственно связано с работой, по-
скольку говорят, что тело (или система) обла-
дает энергией, если при определенных услови-
ях оно может произвести работу.
Количество тепла (и, значит, холода), рабо-
та и энергия являются, следовательно, тремя
эквивалентными величинами, измеряемыми в
джоулях; термин “количество тепла” часто за-
меняют термином “количество тепловой энер-
гии”.
Анализ понятия количества тепла или хо-
лода приводит нас, естественно, к рассмотре-
нию источников тепла или холода.
1.3.1. ТЕПЛО и холод
43
В предыдущих опытах вначале пламя го-
релки было источником тепла для сосуда с во-
дой, затем, когда сосуд поместили в холодиль-
ник, он сам стал источником тепла для возду-
ха, находящегося в холодильнике.
Что касается воздуха в холодильнике, то он
является косвенным источником холода для
сосуда с водой,1 поскольку поглощает тепло.
Косвенным, потому что на самом деле воз-
дух - только посредник между охлаждаемой
водой в сосуде и трубками испарителя, кото-
рые охлаждают воздух и являются, следова-
тельно, истинными источниками холода. Мы
вернемся к этому вопросу, когда будем рас-
сматривать принципы действия холодильной
машины (см. п. 1.3.6.2.1).
Другим примером источника тепла и холо-
да, о котором нужно сказать особо и который
будет изучен более подробно в п. 1.3.9.2, явля-
ется тепловой насос. Представим себе тепло-
вой насос, испаритель которого помещен внут-
ри корпуса небольшой охлаждаемой камеры, а
конденсатор - в комнате вне камеры. В этом
случае наше устройство начнет отбирать тепло
(следовательно, поставлять холод) из атмосфе-
ры охлаждаемой камеры, после чего переда-
вать это тепло воздуху комнаты, т.е. нагревать
ее. Если рассматривать тепловой насос как хо-
лодильную машину, можно сказать, что испа-
ритель производит холод и поглощает тепло:
испаритель является источником холода для
камеры, в то же время если рассматривать
тепловой насос как нагревающую систему, то
воздух в охлаждаемой камере будет служить
источником тепла для нагрева комнаты.
Из всех этих рассуждений можно также
сделать вывод, что, когда тела самопроизволь-
но обмениваются теплом (случай, когда сосуд
с водой поставили на пламя), это тепло всегда
переходит от горячего тела к холодному телу,
но тепло не может само переходить от холод-
ного тела к горячему без затраты энергии (в
примере с нашим тепловым насосом передача
тепла из охлаждаемой камеры в комнату, оче-
видно, более теплую может осуществляться
только с помощью компрессора, который дол-
жен потреблять энергию). Это утверждение
составляет содержание второго начала тер-
модинамики, которое будет объяснено в п.
1.З.6.1.4.
1.3.1.3.	Измерение количества
поглощенного или отданного тепла:
калориметрия
Калориметрия - это раздел физики, изуча-
ющий вопросы измерения количества тепла,
которое может быть, например:
-	отдано горячим телом холодному или,
если угодно, получено холодным телом от го-
рячего (случай смешивания двух масс воды
разной температуры);
-	выделено при протекании электрического
тока по проводнику в течение заданного вре-
мени;
-	поглощено или отдано средой, в которой
протекает химическая реакция, экзотермичес-
кая или эндотермическая.
Измерение таких количеств тепла осуще-
ствляется с помощью адиабатической полости,
т.е. замкнутого объема, у которого стенки яв-
ляются идеально теплоизолированными.
К таким полостям можно отнести калори-
метр, который может быть одного из двух ос-
новных типов: калориметр типа Бертло и
калориметр типа д Арсонваля-Дъюара.
Калориметр Бертло является более старым
по времени изобретения, и его теплоизоляция
от внешней среды осуществляется с помощью
классической конструкции, в которой между
внутренней колбой калориметра и внешним
корпусом размещены пробковые клинья для
уменьшения обмена за счет теплопроводнос-
ти, крышка служит для предотвращения обра-
зования конвективных потоков внутри калори-
метра и облицовка из серебряной фольги ми-
нимизирует обмен излучением. Такой тип ка-
лориметра больше не используется не только
потому, что у него сравнительно много состав-
ных элементов, но и потому, что он не позво-
ляет осуществлять измерения с такой же точно-
стью, как калориметр д’Арсонваля-Дьюара.
Что касается последнего, то он имеет двой-
ную стеклянную стенку, из которой откачан
воздух, и внутренняя ее поверхность посереб-
44
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
термометр
мешалка
пластмассовая
вакуум
прокладка
внешняя
металлическая
стенка
колба
типа
Дьюара
Рис. 1.3.1-3. Калориметр типа д’Арсонваля-
Дьюара с практически адиабатическими стенками
рена для ограничения потерь за счет излуче-
ния. Этот прибор, представленный на рис.
1.3.1-3, имеет меньше деталей, чем калори-
метр Бертло, и его теплообмен с внешней сре-
дой очень мал, так что в нем возможно, напри-
мер, хранить в течение нескольких часов жид-
кий воздух при температуре примерно -190°С.
Прежде чем приступить к определению ко-
личества тепла с помощью калориметра, нам
необходимо уточнить знак обмена теплом и
определить понятие теплового равновесия.
Пусть изолированная система S образована
каким-либо телом (рис. 1.3.1-4) и все, что не
является этим телом, будет рассматриваться
как внешняя среда. Если происходит обмен
между этой системой и внешней средой коли-
чеством тепла Q, мы условимся говорить, что
Q больше нуля, когда система получает тепло,
и, наоборот, Q меньше нуля, когда система от-
дает тепло.
Рис. 1.3.1-4. Условно количество тепла, которым рас-
сматриваемая система S обменивается с внешней средой,
б>дет положительным, если система получает тепло, и от-
рицательным, если отдает
Рассмотрим теперь теплоизолированную
оболочку, внутри которой помещено горячее
тело С с начальной температурой /с1 и холод-
ное тело F с начальной температурой (рис.
1.3.1-5, слева). Горячее тело начнет отдавать
холодному тепло (путем конвекции, излучения
или теплопроводности; доля, приходящаяся на
каждый из этих способов теплообмена, зави-
сит от многочисленных условий: являются ли
тела твердыми или жидкими, в последнем
случае - находятся ли в контакте или нет и
т.д.). И этот процесс будет происходить до тех
пор, пока оба тела не достигнут равновесной
температуры t2, промежуточной между tcl и
Опыт, представленный на рис. 1.3.1-5, по-
зволяет нам заключить, что:
-	тепло (тепловая энергия) передается все-
гда самопроизвольно от более горячего тела к
более холодному, это на молекулярном уровне
означает, что тепловое движение молекул бо-
лее горячего тела будет уменьшаться, а более
холодного тела - увеличиваться, стремясь к
среднему уровню;
-	при тепловом равновесии оба тела име-
ют одну и ту же температуру, которая называ-
ется равновесной температурой',
- количество тепла Qv отданное горячим
телом, равно по абсолютной величине и про-
тивоположно по знаку теплу Q2, полученному
холодным телом, т. е. Q} + Q2 = 0; это соотно-
шение в данном очень простом случае под-
тверждает закон сохранения энергии, который
1.3.1. ТЕПЛО и холод
45
адиабатическая полость
горячее тело
холодное тело
тела при температуре t2
начало опыта
конец опыта
Рис. 1.3.1-5. Обмен теплом н тепловое равновесие внутри адиабатической полости
имеет такую формулировку: “полная энергия
изолированной системы постоянна”.
1.З.1.4. Основная формула
калориметрии, удельная теплоемкость
1.З.1.4.1. Удельная теплоемкость твердого
или жидкого тела
Пусть в калориметр помещены термометр,
мешалка и электрическая спираль для нагре-
ва, по которой проходит ток постоянной мощ-
ности (рис. 1.3.1-6).
Зальем в калориметр 1000 г воды и пред-
положим, что в начале опыта температура
воды установилась равной 20°С. Включим на-
греватель (предполагая, что его мощность
мгновенно выходит на постоянный уровень) н
заметим время, необходимое для достижения
температуры 40°С, при этом увеличение тем-
пературы будет равно 20 К. Пусть это время
составляет 4 мин. Если повторить опыт, но на
этот раз до тех пор, пока температура не дос-
тигнет 60 °C (разность температур составит
40 К, что в два раза выше, чем в предшеству-
ющем опыте), то мы обнаружим, что соответ-
ствующее время составит 8 мин, т. е. в два
раза больше. Отсюда первый вывод: количе-
ство тепла, которое нужно сообщить телу,
чтобы увеличить его температуру от °C до t2
°C, пропорционально изменению температу-
ры (t2 - f,).
В предыдущем опыте мы видели, что по-
требовалось 4 мин для повышения на 20 К
температуры 1000 г воды. Если бы мы осуще-
ствили такой же опыт, но на этот раз с 500 г
воды, т. е. вполовину меньше, то обнаружили
бы, что необходимое время для нагрева от 20
до 40°С также в половину меньше и равно t=2
мин. Отсюда второй вывод: количество теп-
ла, которое необходимо сообщить телу, что-
бы нагреть его на некоторое число градусов,
пропорционально массе тела.
Повторим первый эксперимент (в котором
потребовалось 4 мин для нагрева 1 л воды от
20 до 40°С), заменив воду на керосин. Обна-
ружим, что потребуется только 2 мин, чтобы
повысить температуру от 20 до 40°С. Отсюда
третий вывод: количество тепла, которое
нужно сообщить телу, чтобы нагреть его на
определенное число градусов, зависит от при-
роды тела. Табл. 1.3.1-1 показывает, какое ко-
личество тепла требуется для нагревания 1000 г
различных веществ от 20 до 40°С.
Если обозначить через с некоторую кон-
станту пропорциональности, которая зависит
от природы рассматриваемого тела и называ-
ется “удельной теплоемкостью”, можно напи-
сать, что количество тепла, потребляемого дан-
ным телом массой т для увеличения его тем-
пературы от /j°C до t2°C, равно
Q=m c (t2-1}), кДж,
где т - масса рассматриваемого тела, кг;
с - удельная теплоемкость рассматривае-
мого тела, кДж/(кг-К);
t2 - конечная температура, °C;
46
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Взаимосвязь между количеством подводимого тепла и изменением температуры
Взаимосвязь между количеством подводимого тепла и массой нагреваемого тепа
Взаимосвязь между количеством подводимого тепла и коэффициентом, характеризующим различные тела
Рис. 1.3.1-6. Эксперименты с калориметром, поясняющие понятие уцельиой теплоемкости.
Т - термометр; А - мешалка; R - электрический нагреватель
1.3.1. ТЕПЛО и холод
47
Таблица 1.3.1-1
Количество тепловой энергии, которую необходимо
сообщить 1000 г различных веществ, чтобы повысить
их температуру от 20 до 40°С (Дг=20 К)
Твердые тела	О, КДж	Жидкости	а кДж
Дерево (ель)	54,0	Вода	83,6
Хлопок	26,0	Азотная кислота	62,0
Бетон	20,0	Керосин	41,8
Свинец	2,6	Бензин	31,0
- начальная температура, °C.
Эта формула называется основной форму-
лой калориметрии. Она позволяет определить
удельную теплоемкость данного твердого тела
или жидкости, т. е. количество тепла с, кото-
рое нужно сообщить (или изъять) телу единич-
ной массы, чтобы поднять (или снизить) его
температуру на 1 К.
Табл, с 1.3.1-2 по 1.3.1-4 дают удельные теп-
лоемкости некоторых твердых веществ и жид-
костей.
Заметим, что удельная теплоемкость дан-
ного тела зависит не только от его природы, но
также и от его физического состояния: так, для
жидкого состояния удельная теплоемкость
данного тела выше, чем для твердого. Напри-
мер, теплоемкость воды практически в два
раза выше, чем теплоемкость льда.
Что касается воды, нужно обратить внима-
ние на одну особенность: это жидкость с са-
мым высоким значением удельной теплоемко-
сти. Другими словами, чтобы обеспечить за-
данное изменение температуры, вода должна
поглотить или отдать количество тепла значи-
тельно большее, чем любое другое тело такой
же массы.
В связи с этим становится понятным инте-
рес к воде, когда нужно обеспечить теплообмен
в том (нагрев) или другом (охлаждение) направ-
лении. Приведенный ниже расчет позволит луч-
ше представить, какая энергия может быть за-
пасена водой.
Пример
Пусть имеется 1 кг воды, которую нужно на-
греть от 20 до 40°С. Согласно основной фор-
муле калориметрии количество необходимой
тепловой энергии равно
2=ш с(Г2-Г])=1х4,18(40-20)=83,6 кДж=
=83 600 Дж.
Таблица 1.3.1-2
Удельная теплоемкость металлов, металлоидов и сплавов при 20’С (если не указано другое значение
температуры)
Название	с, кДж/(кг-К)	Название	с, кДж/(кг-К)
Алюминий	0,942	Медь	0,385
Бериллий	1,750	Мельхиор	0,393
Бронза, 20% Sn	0,352	Молибден	0,272
Бронза фосфористая, 12% Sn	0,360	Натрий	1,206
Висмут	0,126	Никель	0,502
Вольфрам	0,134	Олово	0,226
Дюралюминий	0,912	Платина	0,134
Железо обычное (0... 1000°С)	0,710	Ртуть	0,138
Железо чистое	0,452	Свинец	0,130
Золото	0,130	Селен	0,335
Иридий	0,134	Серебро	0,234
Кадмий	0,230	Сплав Вуда	1,465
Калий	0,741	Сталь V2A	0,477
Кальций	0,649	Сталь, 1,3% С	0,477
Кобальт	0,427	Сурьма	0,209
Константан	0,410	Тантал	0,138
Кремний	0,703	Титан	0,573
Латунь	0,381	Уран	0,113
Латунь красная	0,377	Хром	0,439
Магний	1,017	Цинк	0,385
Марганец	0,460	Чугун, 4% С	0,540
48
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Рассчитаем теперь, на какую высоту можно
было бы поднять такую же массу воды в пред-
положении, что это осуществляется механизмом
с коэффициентом полезного действия 100%.
Работа, совершаемая этим механизмом, или
механическая энергия, рассчитывается по фор-
муле
Т = mgh,
где g - ускорение свободного падения, принятое
равным 9,8 м/с2. Получим
Q = mgh,
отсюда
h = Q/(mg) = 83 600/(1x9,8) « 8530 м.
Это очень большая высота, если предста-
вить, что разность температур только 20 К.
1.3.1.4.2. Теплоемкость твердых тел
и жидкостей
Мы только что получили основную форму-
лу калориметрии, которая записывается в виде
Таблица 1.3.1-3
Удельная теплоемкость различных твердых веществ при 20*С (если не указано другое значение температуры)
Название	с, кДж/(кг-К)	Название	с, кДж/(кг-К)
Асбест	0,80	Мрамор	0,80
Асбоцемент (плиты)	0,96	Панели легкие строительные	1,47... 1,88
Асфальт	0,92	Парафин (0... 20°С)	2,19
Базальт	0,84	Песчаник глииоизвестковый	0,96
Бакелит	1,59	Песчаник керамический	0,75...0,84
Бетой	1,00	Песчаник красный	0,71
Бетой ячеистый	0,80	Пластмасса	1,67...2,09
Бумага сухая	1,34	Полистирол	1,38
Волокно минеральное	0,84	Полиуретан	1,38
Гипс	1,09	Полихлорвинил	1,00
Глина	0,88	Пробка	1,26...2,51
Гранит	0,75	Пробка, крошка	1,38
Графит	0,84	Резина твердая	1,42
Грунт песчаный	1,1...3,2	Сера ромбическая	0,71
Дерево, дуб	«2,40	Слюда	0,84
Дерево, пихта	«2,70	Солидол	1,47
Древесно-волокнистая плита	2,30	Соль каменистая	2,1...3,0
Земля влажная	«2,0	Соль каменная	0,92
Земля сухая	0,84	Соль поваренная	0,88
Земля утрамбованная	1,0..3,0	Стекло	0,75...0,82
Зола	0,80	Стекловолокно	0,84
Известь	0,84	Тело человека	3,47
Кальцит	0,80	Торф	1,67...2,09
Камень	0,84... 1,26	Уголь бурый (0...100°С)	
Каолин (белая глина)	0,88	20% воды	2,09
Картой сухой	1,34	60% воды	3,14
Кварц	0,75	в брикетах	1,51
Кизельгур (диатомит)	0,84	Уголь древесный	0,75. ..1,17
Кирпич	0,84	Уголь каменный (0...100°С)	1,17...1,26
Кирпичная стена	0,84... 1,26	Фарфор	0,80
Кожа	1,51	Хлопок	1,30
Кокс (О...1ОО°С)	0,84	Целлюлоза	1,55
(О...1ООО°С)	1,15	Цемент	0,80
Лед (0°С)	2,11	Чугун	0,55
(-10°С)	2,22	Шерсть	1,80
(-20°С)	2,01	Шифер	0,75
(-60°С)	1,64	Шлак	0,84
Лед сухой (твердая СО2)	1,38	Шлак доменный	0,75
Магнезит (20°С)	0,92	Щебень	0,75... 1,00
(600°С)	1,21	Эбонит	1,42
1.3.1. ТЕПЛО и холод
49
Таблица 1.3.1-4
Удельная теплоемкость различных жидких веществ при 20°С (если ие указано другое значение температуры)
Название	с, кДж/(кг-К)	Название	с, кДж/(кг-К)
Ацетон	2,22	Масло минеральное	1,67...2,01
Бензин	2,09	Масло смазочное	1,67
Бензол (10°С)	1,42	Метиленхлорид	1,13
(40°С)	1,77	Метилхлорид	1,59
Вода чистая (0°С)	4,218	Морская вода (18°С)	
(10°С)	4,192	0,5% соли	4,10
(20°С)	4,182	3% соли	3,93
(40°С)	4,178	6% соли	3,78
(60°С)	4,184	Нефть	0,88
(80°С)	4,196	Нитробензол	1,47
(100°С)	4,216	Парафин жидкий	2,13
Глицерин	2,43	Рассол (~10°С)	
Гудрон	2,09	20% соли	3,06
Деготь каменноугольный	2,09	30% соли	2,64...2,72
Дифенил	2,13	Ртуть	0,138
Довтерм	1,55	Сероуглерод	1,02
Керосин бытовой	1,88	Скипидар	1,80
Керосин бытовой (100 °C)	2,01	Спирт метиловый (метанол)	2,47
Керосин тяжелый	= 2,09	Спирт нашатырный	4,73
Кислота азотная 100%-я	3,10	Спирт этиловый (этанол)	2,39
Кислота серная 100%-я	1,34	Толуол	1,72
Кислота серная обычная	1,00	Трихлорэтилен	0,93
Кислота соляная 17%-я	1,93	Хлороформ	1,00
Кислота угольная (-190°С)	0,88	Этиленгликоль	2,30
Клей столярный	4,19	Эфир кремниевой кислоты	1,47
Ксилол (диметилбензол)	1,72	Эфир этиловый	2,34
Масло касторовое	1,30		
Q = т c(f2-tx)
для тела массой т и удельной теплоемкостью
с. Для этого тела можно принять, что
т • с = ц, Дж/К.
Запомним, что теплоемкость тела ц относит-
ся ко всему телу, в то время как удельная теп-
лоемкость - к единице массы этого тела.
1.3.1.4.3. Расчет удельной теплоемкости
твердых тел и жидкостей
Воспользуемся калориметром и опреде-
лим, например, удельную теплоемкость како-
го-либо металла. Начнем с того, что нальем в
калориметр порцию воды массой тх и, когда
температура этой воды перестанет изменяться,
т. е. когда температура воды и температура
внутренней колбы калориметра станут одина-
ковыми, запишем величину этой температуры,
обозначив ее tt.
Одновременно с этой операцией поместим
образец из металла, удельную теплоемкость
которого мы собираемся определить, в термо-
статическую печь. Пусть т2 - масса металли-
ческого образца, t2 - его равновесная темпера-
тура в печи и с2 - его удельная теплоемкость.
Извлечем наш металлический образец из пе-
чи, быстро опустим его в калориметр и плотно
закроем калориметр крышкой. Перемешаем
воду для ускорения теплообмена, после чего
будем наблюдать за температурой и, как толь-
ко она перестанет изменяться, запишем ее ве-
личину t3. Начальное и конечное состояния
опыта изображены на рис. 1.3.1-7.
В этом эксперименте металл обычно нагре-
вается до температуры порядка 80-100°С и,
следовательно, конечная температура t3, будет
выше /] и ниже t2. Ранее мы уже говорили, что
то тепло, которое тело получает, будет считать-
ся положительным, а то, которое оно отдает, -
отрицательным.
50
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Вода получает количество теплоты <2р рав-
ное
где Cj -удельная теплоемкость воды.
Металлический образец отдает количество
теплоты Q2, равное
02~^2*^'2^2—
Вспомним, наконец, что в начале опыта кол-
ба калориметра и вспомогательные устройства,
такие, как термометр и смеситель, имели тем-
пературу гр которая к концу опыта возросла до
t2. Колба калориметра, термометр и смеситель,
таким образом, получили соответственно сле-
дующие количества тепла:
•	колба калориметра'.
Q3=m3-c3(t3-t^,
•	термометр:
•	смеситель:
Q3=ms-c3(t3-tx).
Отсюда следует, что колба калориметра и
вспомогательные устройства получили количе-
ство тепла Q', равное
Q'=Q3+Q4+Q5=m3-c3(t3-t^m4-c4(trt^
+m3ci(t3-tl')=(t3-tl)(m3-c3+ т4с4+ т5-с5).
Полагая, что
- теплоемкость колбы калориметра,
7И4с4=1л4_ теплоемкость термометра,
т5-с=р5- теплоемкость смесителя,
можно записать:
б'=('з-г1)(^+Н4+Н5)=('з-г1) Нс,
где - теплоемкость калориметра.
Мы будем предполагать, что калориметр яв-
ляется идеально теплоизолированной системой,
так что количество тепла, полученное водой,
колбой и вспомогательными устройствами, рав-
но количеству тепла, отданному образцом По-
лучаем в результате
Qx+Q’=Q2, или
начальное состояние
Рис. 1.3.1-7. Начальное и конечное состояния воды и образца в калориметре в опыте по определению удельной тепло-
емкости образца
вода, образец, колба
и вспомогательные устройства
при темперап <ре f з
конечное состояние
1.3.1. ТЕПЛО и холод
51
т\’С1	1)+ НЛ-'l }=т2С2^2~^-
Отсюда удельная теплоемкость с2 металла
равна
с _ "»i-giG3-ri)+He(^-ri) _
2	m2{t2-t3)
(m}-cx+\Lc)(t3-tx)
m2 O2 ~ ^3 )
Осталось только узнать величину теплоем-
кости калориметра. Если известны удельные
теплоемкости с3 калориметрической колбы, с4
термометра и с5 смесителя, достаточно с помо-
щью точных весов определить массы т3 колбы
калориметра, т4 термометра н mi смесителя.
Тогда получаем
Нс='”з’С3+ т4С4+т5С5-
В общем случае теплоемкость калориметра
равна сумме теплоемкостей различных его со-
ставных частей, температура которых изменя-
ется в ходе эксперимента. Отсюда
Нс = ^mi ci 
|>1
Если же удельные теплоемкости с3, с4 и с5
неизвестны, можно произвести определение
методом смесей.
Для этого заполним калориметр холодной
водой. Ее масса определяется как разность
масс заполненного холодной водой и пустого
калориметра. Как только наступит тепловое
равновесие, измерим соответствующую темпе-
ратуру, пусть она равна Затем нагреем дру-
гую порцию воды массой тс, и когда ее темпе-
ратура станет равной tc, быстро выльем горя-
чую воду в калориметр (масса тс определяет-
ся как разность между массой калориметра,
содержащего и холодную и горячую воду, и мас-
сой калориметра, заполненного только холод-
ной водой). Пусть t{ - величина промежуточ-
ной температуры, которая будет достигнута при
наступлении теплового равновесия. Количество
тепла, полученного холодной водой, колбой ка-
лориметра и вспомогательными устройствами,
равно
и количество тепла, отданного горячей водой,
равно
О с (Г-Л).
с ех с г
Считая калориметр теплоизолированным, по-
лучаем ’
Q = Qc, или m;ce(trty + p.c(t-ty=mc ce(t -t),
mc-Се((с-ce(t,-tf)
и'=-----------------------------
Примечания
1.	Определение удельной теплоемкости ве-
щества так, как описано выше, дает расчетную
величину, достаточно близкую тем не менее к
реальной. Отличие объясняется погрешностя-
ми эксперимента, поскольку, с одной стороны,
мы пренебрегаем небольшой теплопередачей за
счет теплопроводности между внутренними
частями (внутри теплоизолированной оболоч-
ки) и внешними через термометр и смеситель
и, с другой стороны, предполагаем, что пере-
нос образца металла из печи в калориметр осу-
ществляется без потерь, которые на самом деле
имеют место. Среди других источников погреш-
ностей нужно отметить, что, даже если кало-
риметр тщательно изолирован, он все же не яв-
ляется полностью адиабатическим, и, кроме
того, в расчетах предполагалось, что удельная
теплоемкость воды постоянна, в то время как
она изменяется с изменением температуры.
2.	Теплоемкость калориметра может рас-
сматриваться как теплоемкость условной мас-
сы /поводы с удельной теплоемкостью се. Тог-
да получаем
mefCe=^’
ИЛИ
Величина называется “приведенной массой
по воде” доя калориметра.
3.	В наших рассуждениях при составлении
теплового баланса мы считали, что количество
полученного тепла равно количеству отданно-
го тепла. Можно было также провести эти рас-
суждения, учитывая, что выполняется закон со-
хранения энергии, т. е. что
e!+e'+e2=o.
В этом случае разность температур вычис-
ляется алгебраически, с учетом знака, т.е. ко-
нечная температура меньше начальной.
52
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
4.	Заметим, наконец, что после того, как теп-
лоемкость калориметра определена методом
смесей, этот же метод позволяет определять
удельную теплоемкость любого вещества, по-
скольку достаточно заменить массу тс горячей
воды в нашем опыте на массу жидкости, удель-
ную теплоемкость которой мы ищем. При этом
желательно, чтобы обе жидкости хорошо пере-
мешивались для однородного распределения
температуры.
Пример
Пусть определяется удельная теплоемкость
меди с помощью калориметра, с которым про-
водятся два следующих эксперимента.
1-й эксперимент. Помещаем в калориметр
порцию холодной воды массой оту=200 г и пос-
ле установления температуры определяем, что
она равна ^=21,2 °C. Затем наливаем в кало-
риметр горячую воду, масса которой от^ЗОО г
при температуре tc=60 °C, н после перемеши-
вания смеси измеряем температуру при тепло-
вом равновесии. Допустим, промежуточная
температура равна (=42.5 °C.
2-й эксперимент. После 1-го эксперимента
выливаем из калориметра воду, тщательно вы-
сушиваем его, затем заполняем вновь водой,
масса которой /и]=200 г. Как только температу-
ра воды, колбы калориметра и его вспомога-
тельных устройств установится, измерим ее.
Пусть она равна ^=21,2 °C. Далее помещаем
кусок меди массой т2=1"П г в термостатичес-
кую печь на достаточно длительное время, так
что температура тдгска меди, даже в его цент-
ре, устанавливается при заданном значении
температуры печи, допустим, г2=120 °C. Затем
быстро переносим т^сок меди в калориметр и
после многократного перемешивания с помо-
щью смесителя измеряем равновесную темпе-
ратуру воды, ityCKa меди, калориметрической
колбы и вспомогательных устройств. Пусть эта
температура /3=ЗО,5 °C.
Решение
Цель первого опыта - определить теплоем-
кость калориметра. Обозначения различных
параметров в нашем примере те же, что и ра-
нее использованные. Теплоемкость калоримет-
ра цс равна
mc-ce(tc-ti)-mf-ct(ti
ц'=—---------------------------•
где тс - масса горячей воды, равная 0,3 кг;
се - теплоемкость горячей воды, предпола-
гается постоянной н равной 4185 Дж/(кг-К);
tc - температура горячей воды, равная
60 °C;
- промежуточная температура, равная
42,5 °C;
лу- масса холодной воды, равная 0,2 кг;
tj- - температура холодной воды, равная
21,2 °C.
Получаем
_ 0,3 х 4185(60-42,5)-0,2 х 4185(42,5-21,2)
Цс”	42,5-21,2
^=194,5 Дж/К.
Так как средняя теплоемкость воды равна
4185 Дж/(кг К), можно сделать вывод, что “при-
веденная масса калориметра по воде” равна
лг ,=194,5/4185=0,0465 кг,
другими словами, можно заменить в расчетах
массы калориметрической колбы, термометра
н смесителя на массу воды 46,5 г.
Теперь можно рассчитать удельную тепло-
емкость с2 меди, оставляя те же обозначения,
что н ранее в тексте н на рнс. 1.3.1-7:
с _ (ОТГС1+Цс)(/3-/1) ,
(0,2x4185 + 194,5)(ЗО,5-21,2)
С2 “	0,277(120-30,5)
=386,9 Дж/(кг-К).
Реальное значение, найденное более точны-
ми методами, равно 385 Дж/(кг-К). Отличие
возникло нз-за погрешностей опыта, различ-
ных упрощающих предположений н неопреде-
ленностей.
1.3.1. ТЕПЛО и холод
53
1.3.1.4.4.	Удельные теплоемкости газов
Пусть имеется масса газа, начальное состо-
яние которого характеризуется следующими па-
раметрами:
f - температура,
Pi - давление,
v. - объем.
Весь процесс повышения температуры это-
го газа можно осуществить, либо сохраняя по-
стоянным давление, тогда конечное состояние
характеризуется параметрами
tf- температура,
Pi - давление,
Ту- объем,
либо сохраняя постоянным объем, тогда конеч-
ное состояние характеризуется параметрами
/у- температура,
Pj- давление,
V - объем.
Поскольку, исходя из некоторого начально-
го состояния, можно получить в зависимости
от условий два различных конечных состояния,
приходится рассматривать две удельные тепло-
емкости в зависимости от того, осуществляет-
ся ли изменение состояния при постоянном дав-
лении или при постоянном объеме. Этими дву-
мя удельными теплоемкостями являются:
ср - удельная теплоемкость при постоянном
давлении в расчете на 1 кг; она будет выражать-
ся, следовательно, в кДж/(кг-К);
cv - удельная теплоемкость при постоянном
объеме в расчете на 1 кг; она будет выражать-
ся, следовательно, в кДж/(кг-К).
Удельная теплоемкость газа при постоянном
давлении может быть определена как количе-
ство тепла, необходимое для увеличения тем-
пературы единицы массы этого газа иа 1 К.
Удельная теплоемкость газа при постоянном
объеме может быть, следовательно, определе-
на как количество тепла, необходимое для уве-
личения температуры единицы массы этого газа
на 1 К.
Можно было бы определить таким же об-
разом объемную теплоемкость при постоянном
давлении (обозначается Ср) и объемную теп-
лоемкость при постоянном объеме (обознача-
ется С).
V7
Можно определить экспериментально, что
в зависимости от рассматриваемого газа отно-
шение удельных (cycj или объемных (С/Су)
теплоемкостей равно:
-	для одноатомных газов (например, гелия
Не):
суСу=С/Су=у=5/3=1,67;
-	для двухатомных газов (например, азота
N2):
С/С=С/С=у=7/5=1,40;
-	для трехатомных газов (например, водя-
ного пара Н^О):
cA=c7cv=^4/3=1’33’
где величина у - показатель адиабаты (или
изоэнтропы).
Имеем, кроме того, cp-c=Rp, где Rp-удель-
ная газовая постоянная для рассматриваемо-
го газа в расчете на 1 кг. Она выражается, сле-
довательно, в кДж/(кг-К).
Вместе с тем для молярной массы в Мт ки-
ломолей имеем
т' р V' три7
где Ru -универсальная газовая постоянная для
идеального газа, равная 8,314 кДж/(кмоль-К).
Или, так как 1 кмоль занимает объем 22,4 м3
(молярный объем), можно сделать вывод, что
C-Cv=8,314/22,4=0,372 кДж/(м3-К).
Подведем итог.
• Для одноатомного газа'.
-сри cv, кДж/(кг-К), вычисляются исходя
из следующих уравнений:
ср1с =5/3 и cp-c=Rp - удельная газовая
постоянная для рассматриваемого газа,
кДж/(кг-К) (см. табл. 2.7.1-2);
- С?=0,93 кДж/(м3-К) и Су=0,56 кДж/(м3-К).
• Для двухатомных газов'.
-сри cv, кДж/(кг-К), вычисляются исходя
из следующих уравнений:
сусу=7/5 и cp-c=Rp - удельная газовая
постоянная для рассматриваемого газа,
кДж/(кг-К) (см. табл. 2.7.1-2);
- С =1,30 кДж/(м3-К) и Су=0,93 кДж/
(м3-К).
• Для трехатомных газов'.
54
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
-	ср и cv, кДж/(кг-К), вычисляются исходя
из следующих уравнений:
с^с=МЗ и cp-c=Rp - удельная газовая
постоянная для рассматриваемого газа,
кДж/(кг-К) (см. табл. 2.7.1-2);
-	Ср=1,50 кДж/(м3-К) и Cv=l,13 кДж/
(м3-К).
Примечание
Если не известна постоянная Rp для рас-
сматриваемого газа, но известна его молярная
масса Мт (в кг/кмоль), можно вычислить R
по формуле
Л/вкДж/(кг-К))=Ли/Л/т,
где Ru - универсальная газовая постоянная для
идеального газа, равная 8,314 кДж/(кмоль-К).
Величины ср и cv предварительно рассчита-
ны и представлены в таблицах, дающих пара-
Таблица 1.3.1-5
Истинная удельная теплоемкость с,, кДж/(кг-К),
некоторых газов в зависимости от температуры
Температура, °C	О2	н2	n2	Н2О (пар)	COj
0	0.915	14,10	1,039	1,859	0,815
50	0,925	14,32	1,041	1,875	0,864
100	0,934	14,45	1,042	1,890	0,914
200	0,963	14,50	1,052	1,941	0,993
500	1,048	14,66	1,115	2,132	1,155
1000	1,123	15,62	1,215	2,482	1,290
1500	1,164	16,56	1,269	2,755	1,350
2000	1,200	17,39	1,298	2,938	1,378
метры различных газов; такова, например,
табл. 2Л. 1-2. Удельные теплоемкости также ча-
сто задаются графически (пример на рис. 1.3.3-
24 для водяного пара).
Заметим, что в большинстве случаев вели-
чина показателя изоэнтропы y=cycv немного от-
личается от указанных ранее величин (5/3, 7/5
и 4/3), которые являются, как мы уже об этом
говорили, только лишь экспериментальными
величинами, в то время как значения, приведен-
ные в таблицах, - величины истинные.
Отметим, что показатель адиабаты умень-
шается с ростом температуры. Действительно,
из двух соотношений:
cp^=Rp’
которое можно записать в виде
М с -М с =М R =R„,
т р т v три9
И
Y=c/cv-
можно получить, что
у=1+яи/(Ч,-сЛ
и так как cv, а значит, и произведение Mmcv
растут с температурой, то у одновременно с
этим уменьшается. Таков же характер изме-
нений и в случае увеличения давления.
В табл. 1.3.1-5 дана истинная удельная
теплоемкость некоторых газов в зависимости
от температуры. В случае больших интервалов
температуры расчеты нужно производить с ис-
Таблица 1.3.1-6
Истинные удельные теплоемкости паров хладагента R22 как функция от температуры (Dehon)
Температу- ра, °C	Ср» кДж/(кг-К)	с»» кДж/(кгК)	Ср/С,	Температу- ра, °C	ср, кДж/(кг-К)	с», кДж/(кг-К)	c/cv
-70	0,541	0,440	1,231	5	0,746	0,572	1,304
-65	0,550	0,447	1,230	10	0,768	0,584	1,316
-60	0,559	0,455	1,230	15	0,792	0,594	1,333
-55	0,569	0,462	1,231	20	0,819	0,606	1,351
-50	0,579	0,470	1,232	25	0,848	0.618	1,372
-45	0,590	0,478	1,234	30	0,881	0,630	1,398
-41	0,600	0,485	1,237	35	0,917	0,643	1,426
-40	0,602	0,486	1,237	40	0,959	0,655	1,464
-35	0,613	0,495	1,238	45	1,006	0,667	1,509
-30	0,627	0,504	1,244	50	1,062	0,681	1,560
-25	0,640	0,512	1,250	55	1,129	0,694	1,627
-20	0,655	0,522	1,255	60	1,212	0,708	1,713
-15	0,671	0,531	1,263	65	1,320	0,727	1,816
-10	0,688	0,541	1,270	70	1,464	0,737	1,986
-5	0,705	0,551	1,279	75	1,673	0,752	2,225
0	0,725	0,562	1,290	80	2,001	0,769	2,602
1.3.2. ПЕРЕДАЧА ТЕПЛА
55
пользованием средних удельных теплоемкос-
тей. Так как речь идет о вычислениях зачастую
сложных, обычно либо ограничиваются приме-
нением приближенных формул, либо обраща-
ются к таблицам, таким, например, как табл.
1.3.1-6 для хладагента R22.
Удельная теплоемкость воздуха как функция
температуры и давления приведена в табл.
1.3.1-7.
1.З.1.5.	Тепловая мощность
и холодильная производительность
(холодопроизводительность)
Мы видели в п. 1.1.1.2, что мощность рав-
на частному от деления энергии на интервал
времени.
Тепловая мощность может, следовательно,
определяться как частное от деления количе-
ства тепла, отданного устройством (нагрева-
телем, радиатором, конденсатором и т.д.) в те-
чение некоторого интервала времени, на про-
должительность этого интервала.
Аналогично холодопроизводительность не-
которого устройства (например, холодильной
машины) определяется как частное от деления
количества отданного в течение некоторого
интервала времени холода (т.е. на самом деле
количества поглощенного тепла) на продолжи-
тельность этого интервала.
Поскольку единица количества тепла, а зна-
чит, и холода - это джоуль, а единица време-
ни - секунда, тепловая мощность или холодо-
производительность будет выражаться в джо-
улях в секунду. Эта единица носит специальное
название: ватт (Вт).
1.3.2. Передача тепла
Явления переноса тепла имеют особое зна-
чение для холодильной техники по двум при-
чинам:
•	прежде всего, это касается теплообмена
между охлаждающей средой, которая должна
взять как можно больше тепла от другой, теп-
лой среды, и средой, подлежащей охлаждению;
необходимо, следовательно, чтобы теплообмен
был как можно более совершенным. Для этого
нужно, чтобы коэффициент конвективного
теплообмена и коэффициент теплопроводно-
сти разделяющих эти две среды стенок были
значительными и чтобы поверхность стенок
была чистой и черной;
•	далее, это касается теплообмена между
отсеками или трубопроводами, в которых сре-
да (воздух в холодильной камере, например,
или хладагент на отдельных участках трубопро-
водов) должна поддерживаться при возможно
более низкой температуре, и более горячей сре-
дой; в этом случае теплообмен должен быть как
можно хуже. Отсюда необходимо, чтобы коэф-
фициент конвективного теплообмена и коэф-
фициент теплопроводности стенок, разделя-
ющих две среды, были бы малыми, толщина
стенок - большой, а их поверхность - светлой
и зеркальной.
Теплообмен между твердыми телами и га-
зами или жидкостями, которые находятся при
разных температурах, может происходить тре-
мя разными способами, а именно излучением,
теплопроводностью и конвекцией.
Когда перенос тепла осуществляется излуче-
нием, тепло передается от одного тела к друго-
Таблица 1.3.1-7
Теоретическая теплоемкость воздуха <у, кДж/(кг-К), как функция температуры и давления
Давление, бар	Температура, °C				
	0	60	120	180	240
1	1,0224	1,0316	1,0412	1,0596	1,0599
25	1,0517	1,0614	1,0706	1,0800	1,0894
50	1,0823	1,0915	1,1010	1,1103	1,1197
100	1,1409	1,1505	1,1599	1,1693	1,1787
150	1,1945	1,2037	1,2133	1,2227	1,2320
200	1,2397	1,2493	1,2585	1,2683	1,2773
300	1,2820	1,2912	1,3008	1,3102	1.3196
56
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
му с помощью электромагнитных волн, следо-
вательно, без прямого контакта между излуча-
ющим и поглощающим телами.
В случае теплопроводности тепло распро-
страняется внутри тела, от частицы к частице,
причем эти частицы остаются неподвижными.
Наконец, при конвекции перенос тепла осу-
ществляется жидкой или газообразной средой
к твердому телу или наоборот. Такой перенос,
например, существует между хладагентом, ко-
торый циркулирует в испарителе, и стенкой это-
го испарителя.
В большинстве случаев эти три механизма
переноса тепла действуют одновременно.
1.З.2.1.	Перенос тепла излучением
1.З.2.1.1.	Закон Стефана-Больцмана
Тепловым излучением называют количество
энергии, отданное излучающим телом посред-
ством электромагнитных волн в диапазоне
между 0,04 и 800 мкм. Видимый свет соответ-
ствует диапазону длин волн, заключенному
между 0,4 и 0,8 мкм, в то время как в интерва-
ле длин волн от 0,8 до 800 мкм находится са-
мая большая часть излучаемой тепловой энер-
гии.
Согласно закону Стефана-Больцмана мощ-
ность, излучаемая поверхностью тела во всех
направлениях и во всех длинах волн с едини-
цы поверхности в единицу времени (плотность
теплового потока), пропорциональна 4-й степе-
ни его абсолютной температуры:
E = cf—1 , Вт/м2,
Ц00 )
где С- коэффициент лучеиспускания рассмат-
риваемого тела, Вт/(м2-К4);
Т - абсолютная температура, К.
Е называется также плотностью излучения.
Закон Стефана-Больцмана теоретически
справедлив только для абсолютно черного тела,
которое поглощает все излучение, но можно
применять его с достаточной точностью для
всех поверхностей, рассматриваемых в холо-
дильной технике. Именно для абсолютно чер-
ного тела (также называемого идеальным из-
лучателем) величина С является наибольшей и
равна С=С„=5,67 Вт/(м2К4).
В этом частном случае константа С назы-
вается постоянной Стефана-Больцмана.
Для нечерных тел, которыми являются ма-
товые (серые или цветные) тела,
с=^сп,
е называется относительной излучательной
способностью или коэффициентом черноты
(табл. 1.3.2-1).
Поверхностная плотность лучистого по-
тока, соответствующая каждой длине волны,
не распределена равномерно во всем диапазо-
не длин волн, но, возрастая с повышением тем-
пературы (теория Макса Планка о квантах из-
лучения), имеет максимум, который по мере
увеличения температуры приходится на все бо-
лее короткие волны (закон смещения Вина)
(рис. 1.3.2-1).
Цвет поверхности не является важной ха-
рактеристикой для коэффициента излучения.
Белые поверхности могут также сильно излу-
чать. Коэффициенты излучения малы для чис-
Рис. 1.3.2-1. Поверхностная плотность лучистого по-
тока, излучаемого черным телом (спектрорадиометричес-
кая кривая)
тых металлов и для алюминиевой бронзы.
Стекло пропускает световые лучи, имеющие ко-
роткую длину волны, но не пропускает длин-
новолновое излучение.
1.3.2.1.2.	Закон Кирхгофа
Для всех тел отношение излучательной спо-
собности Е к поглощательной способности а
1.3.2. ПЕРЕДАЧА ТЕПЛА
57
Таблица 1.3.2-1
Коэффициент излучения С-вСл различных поверхностей при температуре от 0 до 200°С (для абсолютно
черного тела С= 5,77 Вт/(м2 К4))
Металлы и сплавы	с, Вт/^К4)	Покрытия для металлов	С, Вт/(м2-1С)
Алюминий необработанный Алюминий полированный Железо, сталь матовые луженые Железо, сталь матовые никелированные Железо, сталь оцинкованные Железо, сталь оцинкованные серые Железо, сталь, полированные наждаком Железо, сталь полированные, никелирован- ные Железо, сталь, полностью покрытые ржав- чиной Железо, сталь, прокат Железо, сталь с окисленным слоем, блестящие Железо, сталь с окисленным слоем, сильно шероховатые Латунь полированная Латунь, полированная наждаком Медь глаженая Медь окисленная Медь полированная Медь, прокат Медь травленая Свинец окисленный серый Чугун, литая пленка гладкая Чугун, литая пленка шероховатая Чугун, свежее литье	0,41 0,30 0,50 0,64 1,31 1,59 1,40 0,31...0,35 3,93 3,79 4,72 4,63 0,26...0,33 1,19 0,54 4,49 0,23 3,61 4,28 1,62 4,63 4,72 2,51	Бронза алюминиевая Краска для излучателей Краска малярная Лак алюминиевый Лак спиртовой, черный блестящий Лак черный блестящий Лак эмалевый белый Эмаль белая	2,0...2,5 5,2 5,12...5,58 2,30 4,75 5,06 5,23 5,23
		Другие вещества	Вт/Гм^К4)
		Бетон Бумага Вода Гипс Дуб струганый Иней (по Сапнпегег) Картой, покрытый битумом, дерево, бумага Кирпич красный, шероховатый Лед гладкий (по Сапипегег) Масло Мрамор серый, полированный Резина мягкая Сажа Стекло гладкое Фарфор глазурованный Фаянс (белый) Шамот силикатный (1000°С) Эбонит гладкий черный	5,3...5,4 5,37 3,72 5,21 5,16 5,68 5,26 5,36 5,23 4,85 5,37 4,95 5,54 5,41 5,33 5,0 3,5...4,1 5,45
для всех температур и для всех длин волн рав-
но излучательной способности черного тела при
той же температуре. По закону Кирхгофа име-
ем
E/a=EJa=z.
Или, так как по определению ап=1, получаем в
результате, что
Е1а=Е=ъ.
п
Поверхности с более высоким коэффициен-
том поглощения (или поглощательной способ-
ностью) излучают слабо (как в случае полиро-
ванных металлов). Но это верно только для оди-
наковых диапазонов длин волн. Для разных
диапазонов а не могут иметь значения, силь-
но отличающиеся друг от друга (это использу-
ется, например, в солнечных теплоуловителях).
1.З.2.1.З.	Взаимное излучение двух
поверхностей
Коэффициент взаимного излучения между
двумя излучающими поверхностями Л, и А2
рассчитывается по-разному, в зависимости от
взаимного расположения поверхностей.
1.	Если поверхность А 2 полностью охваты-
вает поверхность Л] (случай 2 концентричных
труб, помещенных одна в другую), то
^12
±+4
С, А.
1________1
12 к. ^2
2.	Если Л! очень велика по сравнению с Л2
(трубопровод в помещении), то
С =С
^12
58
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
3.	Если две поверхности параллельны, то
с К д ±Г
12 [с, С, С, 
4.	В общем случае
С^-СуСд-сри-
Очень часто в случаях 1-3 полное излуче-
ние одного тела не достигает полного излуче-
ния второго. Тогда необходимо определить уг-
ловой коэффициент ср12, как описано в п.
1.З.2.1.6.
1.З.2.1.4. Излучение газа
Простые газы, такие, как кислород, азот, во-
дород, сухой воздух, благородные газы и т.д., в
основном пропускают излучение, и их соб-
ственное излучение очень слабое. Напротив,
водяной пар, окись углерода и углекислый газ
при высокой температуре излучают значитель-
ное количество тепла на определенных длинах
волн. Теплообмен зависит в большой степени
от толщины слоя газа.
1.3.2.1.5. Коэффициент теплопередачи
путем излучения
Мощность, передающаяся излучением, мо-
жет быть вычислена по формуле, подобной той,
которая используется для конвективного тепло-
обмена; для этого вводится коэффициент теп-
лопередачи путем излучения hr, и тогда
Ф = Лг-Л(ГгГ2),
где Ф - поток тепла, переносимого излучени-
ем, Вт,
А - площадь рассматриваемой поверхнос-
ти, м2;
tj - температура более горячего тела, °C;
t2 - температура более холодного тела, °C;
hr - коэффициент теплообмена излучением,
Вт/(м2-К).
Получаем
Рис. 1.3.2-3. Значения темпе-
ратурного фактора, р, К3, в облас-
ти А (рнс. 1.3.2-2)
1.3.2. ПЕРЕДАЧА ТЕПЛА
59
_ (7i/100)4-(r2/100)4
nr---------- ~	с12 - Р’С12>
где Ту и Т2 - термодинамические температуры
более горячего и более холодного тел;
„ (zi/ioo)4-(z^/ioo)4
Р---------~ ~ -температурный
Л 72
фактор, его значения даны на рис. 1.3.2-2 и
1.3.2-3. Если перепады температуры при излу-
чении и конвекции равны, можно ввести коэф-,
фициент теплообмена излучением и конвекци-
ей hr+c, равный
АГ+С=А+АС-
Приближенно получаем
₽ = О,ОдГ, Тт= и т\-Т2<200 К.
\100j	2
Табл. 1.3.2-2 дает приближенные значения hr.
Величина l/hr называется термическим сопро-
тивлением и выражается в м2-К/Вт.
Пример 1
1. Вычислить тепловой поток Фр выходя-
щий за счет излучения из отверстия печи пло-
щадью 0,1 м2, если температура окружающей
среды равна 20 °C и температура внутри печи
800 °C.
Решение
С = 5,2 Вт/(м2-К4);
h = р-С= 17 х 5,2 = 88 Вт/(м2-К) (рис. 1.3.2-2);
Фг= A-hr(ty-Q = 0,1 х 88 (800 - 20) = 6860 Вт.
Пример 2
Вычислить плотность теплового потока
излучаемого мелщу двумя стеклянными посе-
ребренными полированными стенками колбы
термоса, если одна стенка находится при тем-
пературе г,=100 °C, а другая - при температуре
12=20 °C. (Случай 1 при^41=^42 переходит в слу-
чай 3.)
Решение
Чг~~ Р’^12
р = 1,5 (рис. 1.3.2-2);
С, = С2=0,1 (табл. 1.3.1-1);
Таблица 1.3.2-2
Приближенные значения коэффициента теплообмена
излучением h.
Температура поверхностей, °C	Коэффициент h„ Вт/(м2-К)	
	поверхности полированных металлов	поверхности неметаллов всех типов
0...10	0,12	4,7
10...20	0,12	5,0
20...50	0,17	6,4
50... 100	0,23	10,5
J_+_l_____1
0,1 0,1 5,67
С12 -
1 J______1
с,+с2 с,
q = 1,5x0,05(100 - 20) = 6,0 Вт/м2.
1.3.2.1.6.	Угловой коэффициент
Угловой коэффициент ср является важным
понятием в расчетах теплообмена излучением.
Ои определяет соотношение между излучени-
ем, исходящим из поверхности 1 и попадаю-
щим иа поверхность 2, и полным излучением,
исходящим из поверхности 1. Если излучение
исходит из элемента поверхности d4t (рис.
1.3.2-4), только часть полного излучения (конус
излучения) достигнет поверхности А2. Отноше-
ние этого излучения, попадающего на Л2, ко
всему излучению, исходящему из называ-
ется угловым коэффициентом двух поверхнос-
тей d4j и Л2. Используя коэффициент лучисто-
го теплообмена hr для определения теплового
потока, приходящего на Аг, получим
Ф — /ir'(pj2-A2(tj —t2) — p-Cl2-(pi2-A2(tj —12), Вт.
Эго равенство ие
изменяется, если Аг
является излучаю-
щей поверхностью и
A j - облучаемой по-
верхиостью. Если
рассматривать излу-
чение от А2 к Av
справедливо соотно-
шение (соотношение
взаимности)
= 0,05;
dAt_
конус
Рис. 1.3.2-4. Поток излу-
чения от элементарной повер-
хности dA} к поверхности А2
Фп’А ФгГ^г-
Когда излучение исходит от всей поверхно-
сти Л, к поверхности А 2, необходимо пользо-
60
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Таблица 1.3.2-3
Средний угловой коэффициент <р_ для потолка,
нагревающего излучением другие поверхности
помещения, имеющего форму прямоугольного
параллелепипеда
Отношение размеров			Средний угловой коэффициент qu		
Сторона а	Сторона Ь	Высота h	Параллель- ные поверхности ab	Перпендикулярные поверхности	
				ah	bh
1	1	0,5	0,416	0,146	0,146
1	2	0,5	0,507	0,079	0,167
1	3	0,5	0,541	0,054	0,175
1	4	0,5	0,562	0,039	0,180
1	1	1	0,200	0,200	0,200
1	2	1	0,292	0,116	0,240
1	3	1	0,323	0,084	0,255
1	4	1	0,345	0,062	0,266
1	1	2	0,072	0,232	0,232
1	2	2	0,115	0,150	0,292
1	3	2	0,1495	0,107	0,318
1	4	2	0,1675	0,082	0,334
1	1	3	0,0306	0,242	0,242
1	2	3	0,0612	0,158	0,310
1	3	3	0,079	0,128	0,333
1	4	3	0,097	0,092	0,360
1	1	4	0,0278	0,243	0,243
1	2	4	0,0345	0,169	0,314
1	3	4	0,049	0,132	0,344
1	4	4	0,064	0,102	0,366
ваться средними значениями для угловых ко-
эффициентов. Эти коэффициенты (<р]2) можно
рассчитать для простых случаев. Табл. 1.3.2-3
дает средние угловые коэффициенты для потол-
ка, нагревающего излучением стены и пол в
помещении. Значения, приведенные в таблице,
справедливы для указанных соотношений раз-
меров помещения и для кратных им размеров.
Рис. 1.3.2-5 дает угловой коэффициент для
потока излучения от элементарной поверхнос-
ти dAx на параллельную поверхность А2, при-
чем центры тяжести этих двух поверхностей
находятся на одной и той же вертикальной пря-
мой (например, в случае обогреваемого потол-
ка).
Пример
Вычислить тепловой поток, излучаемый
единицей поверхности обогревающего потолка
на голову человека, при следующих условиях:
-	средняя температура потолка = 36°С;
-	размеры греющей поверхности а * b =
= 3,0 х 4,5 м;
-	расстояние между головой и потолком h =
1,3 м;
1.3.2. ПЕРЕДАНА ТЕПЛА
61
-	температура поверхности головы t2 = 32°С.
Решение
Чг= M12<'1 - '2) = 0 • С12 • Ф12 ('1 - Г2>’ Вт/м2;
р= 1,15 (рис. 1.3.2-2);
С, = 4,7; С2= 5,3 (табл. 1.3.2-1).
В соответствии с вариантом 4 (п. 1.3.2.1.3)
^12 = Ф12 ’ ^1‘ ЧСп = <р12- 4,4;
alh = 2,3; b/h = 3,45;
ф12=0,69 (рис. 1.3.2-4);
q = 1,15x4,4x0,69(36 - 32) = 14,0 Вт/м2.
1.З.2.2. Перенос тепла за счет
теплопроводности
Этот перенос подчиняется закону Фурье,
который утверждает, что тепловой поток, пере-
даваемый путем теплопроводности в данной
точке, пропорционален градиенту температуры
в этой точке. Применение закона Фурье к од-
нородной стенке позволяет выразить тепловой
поток в виде следующего фундаментального
уравнения:
Ф = А • 1 (/, - f2)/e = A (tx - /2)/Ях, Вт,
где Ф - поток через стенку, Вт;
А - площадь, м2;
X - коэффициент теплопроводности, Вт/
(м-К);
е - толщина стенки, м;
fj - температура более горячей поверхнос-
ти, °C;
t2 - температура более холодной поверхно-
сти, °C;
Х/е = 1/Ях - коэффициент теплопроводнос-
ти для стенки с заданной толщиной, Вт/(м2-К);
elX = R^- термическое сопротивление сгеи-
ки с заданной толщиной, м2-К/Вт.
Коэффициенты теплопроводности X для ос-
новных групп твердых тел и жидкостей даны в
табл. 1.3.2-9 и для различных твердых тел и
жидкостей, входящих в калщую из этих трупп, -
в табл, с 1.3.2-10 по 1.3.2-16.
Значения X определены экспериментально,
и если это не учтено другим способом или име-
ются противоположные указания, то, чтобы
учесть влияния стыков, влажности и тепловых
мостов, можно предусматривать повышение на
10-15% величин, приведенных в справочных
таблицах.
Чем меньше теплопроводность материала,
тем меньше количество тепла, которое будет
проходить за счет теплопроводности.
Для данного материала величина теплопро-
водности X значительно изменяется в зависи-
мости от плотности рассматриваемого матери-
ала, от содержания в ием влаги и от темпера-
туры.
1.З.2.2.1. Зависимость теплопроводности
от плотности
На рис. 1.3.2-6 показано, в каких пределах
может меняться теплопроводность X некоторых
материалов в зависимости от их плотности. За-
метим, что в большинстве случаев при изме-
нении плотности данного материала от мини-
мального значения до максимального коэффи-
циент теплопередачи за счет теплопроводнос-
ти меняется в два раза.
В табл. 1.3.2-4 дана теплопроводность раз-
личных пород дерева как функция их плотнос-
ти. Необходимо помнить, что данные этой таб-
лицы определены в лаборатории, т. е. для су-
хого дерева, на воздухе, причем направление го-
рячего воздуха было перпендикулярно волок-
нам. Если это направление потока горячего воз-
духа параллельно волокнам, коэффициент теп-
лопроводности практически удваивается.
1.З.2.2.2. Изменение теплопроводности
в зависимости от содержания влаги
Многие материалы, в том числе строитель-
ные, в большей или меньшей степени содер-
жат влагу, ее количество зависит от типа рас-
сматриваемого материала, температуры возду-
ха и его относительной влажности.
Для неорганических строительных мате-
риалов влияние влажности на теплопровод-
ность зависит от содержания влаги, плотности
материала и от того, каким образом распреде-
лена влажность внутри рассматриваемого ма-
териала. Учет влажности, согласно Саттегег,
основан на распределении влажности, наибо-
лее часто встречающемся на практике.
62
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Таблица 1.3.2-4
Теплопроводность различных пород дерева в
зависимости от их плотности
Порода дерева	Плотность, кг/м3	Порода дерева	Плотность, кг/м3
Бальса	110...330	Красный бук	660...830
Бальса сейба	ПО	Липа	320...590
Вяз	560...820	Ореховое	600...810
Гваяковое	1170... 1390	дерево	
дерево		Пихта	350...600
Гикори (орех	600...900	Самшит	910...1160
белый)		Смолистая	830...850
Граб	620...820	сосиа	
Дуб	690... 1030	Сосиа	310...760
Ель	370...750	Тиковое	900
Ива	490...590	дерево	
Каменный	710...1070	Тополь	300...590
дуб		Эбеновое	1260
Кедр	570	дерево	
Клен	530...810	Ясень	570...940
Красное дерево	560... 1060	Фанера	588
Теплопроводность А в зависимости от плотности р
Р. кг/м3	А, Вт/(м-К)	Р, кг/м3	А, Вт/(мК)
100	0,041	500	0,121
200	0,060	600	0,142
300	0,081	800	0,181
400	0,101	1000	0,221
В табл. 1.3.2-5 дается среднее содержание
влаги для различных строительных материа-
лов, как неорганических, так и органических.
В табл. 1.3.2-6 и 1.3.2-7 указывается, как воз-
растает теплопроводность в зависимости от со-
держания влаги.
Напомним, что для данного материала плот-
ностью р, кг/м3, процент объемной влажности,
которая в нем содержится, вычисляется через
процент массовой влажности по следующей
формуле:
% объемной влажности = р/1000 х
х % массовой влажности.
Необходимо отметить, что данные различ-
ных авторов по влиянию влажности на тепло-
проводность не всегда согласуются. Рассмотрим
в качестве конкретного примера пробку. По д ан-
ным Саттегег (табл. 1.3.2-7) рост содержания
влаги вызывает увеличение теплопроводности
несколько меньше, чем по данным Munters
(рис. 1.3.2-7). Вот почему, когда измеряют плот-
ность теплового потока через стенки холодиль-
ника, рекомендуется брать за основу среднюю
теплопроводность. Из этих измерений можно
определить содержание влаги или льда, что
чаще всего и является целью таких исследова-
Рис. 1.3.2-6. Изменение коэффици-
ентов теплопроводности некоторых
строительных материалов в зависимос-
ти от их плотности
1.3.2. ПЕРЕДАЧА ТЕПЛА
63
Таблица 1.3.2-5
Среднее содержание влаги для некоторых
строительных материалов
Материал	Процент объемной влажности	Материал	Процент объемной влажности
Неорганические материалы и грунт		Органические материалы	
Кирпич сплошной	0,5... 1,5	Плитка пробковая	5...10
Кирпич ячеистый	1...2	Панели легкие	10...20
Бетон вспененный	5...10	строительные Дерево	
Бетон классический	3...5	в закрытых помещениях	6...8
Штукатурка	1...2	окна, двери	
внутри помещения		с внутренней стороны	11...13
Штукатурка наружная (известковая)	2...3	снаружи	15...20
Грунт песчаный	8...14	Панели из органическо-	10...20
Грунт глинистый, гумус	25...30	го волокна	
ний. Эти измерения показывают, что содержа-
ние влаги в теплоизоляции стенок холодильни-
ков или холодильных камер в некоторых слу-
чаях может достигать 200% по массе.
Увеличение содержания влаги в строитель-
ных и изоляционных материалах может быть
результатом:
-	абсорбции воды за счет капиллярности;
-	гигроскопической абсорбции паров воды
из воздуха, причем эта абсорбция зависит от
относительной влажности воздуха (данные по
гигроскопическому равновесию приведены в
табл. 1.3.2-8);
-	диффузии паров воды в водопроницае-
мых материалах.
Во всяком случае, согласно экспериментам,
проведенным Саттегег, высота капиллярной
абсорбции (в см) в изолированных материалах,
погруженных в воду на глубину 5 см, состав-
ляла:
Пеноматериал на основе формальдегида
мочевины	от 8,5 до 15
Полистирол Панели из шлаковаты с битумной	0
пропиткой Панели из шлаковаты без битумной	от 0,5 до 2,5
пропитки	более 30
Пеностекло	0
Брикет сухого торфа	более 30
Брикет торфа, высушенного при 120°С	10
Панели из волокнистого торфа	15
Панели из прессованных древесных опилок, пропитанных смолой Панели из прессованного древесного	более 30
волокна, пропитанного магнезией	более 30
Панели из пробковой крошки Панели из прессованной пробки,	от 0 до 0,5
пропитанной смолой	от 1 до 5
Таблица 1.3.2-6
Увеличение теплопроводности X неорганических
строительных материалов в зависимости
от содержания в них влаги (по Саттегег)
Процент объемной влажности	Процент увеличения X, соответствующего сухому состоянию, иа каждый 1% увеличения объемной влажности
- jo	32
2‘)	24,5
З1 *'	20
5	15,1
10	10,8
15	8,5
20	7,2
25	6,2
4 Только для кирпичных стен.
Пример 1
Пусть требуется найти коэффициент тепло-
проводности для влажной кирпичной стенки,
плотность которой равна 1 880 кг/м3, зная, что
в сухом состоянии плотность равна 1 850 кг/м3
и что V = 1,15 Вт/(м-К). Увеличение массы сте-
ны за счет влажности равно
(1880—1850)/1850 « 1,6 %,
1 Здесь индекс "з " применяется для обозначения сухо-
го материала, а индекс “h ” - влажного. -Примеч. пер.
64
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Рис. 1.3.2-7. Увеличение теплопро-
водности пробковой крошки в зависимо-
сти от содержания в ней свободной воды
или льда (по Munters)
отсюда, объемная влажность составляет:
(1850/1000) х 1,6 я» 3%.
По табл. 1.3.2-6 мы находим, что увеличе-
ние А. по сравнению с сухим состоянием равно
3 х 20 = 60%,
откуда коэффициент теплопроводности влажно-
го кирпича равен
Ай = 1,6 •	1,6 х 1Д5 = 1,84 Вт/(м-К).
Таблица 1.3.2-7
Увеличение теплопроводности X органических
строительных материалов иа каждый процент
увеличении массовой влажности (по Cammerer)
Плотность,	Процент увеличения X, соответствующего
кг/м1	сухому состоянию, на 1% увеличения мае-
	совой влажности при температуре
	выше 0°С	|	ниже 0°С
Плиты пробковые
100	0,625	0,875
125	0,78	1,09
150	0,94	1,31
175	1,10	1,53
200	1,25	1,75
Дерево и другие органические материалы
100		1,0
200		1,2
400	примерно 1,0	1,6
600		2,1
800		2,8
1.3.2. ПЕРЕДАЧА ТЕПЛА
65
Таблица 1.3.2-8
Гигроскопическое равновесие некоторых
теплоизоляторов в зависимости от относительной
влажности воздуха (по Саттегег)
Материал	Плот- ность, кг/м’	Содержание воды в % к массе для относительной влажности воздуха			
		30%	60%	90%	100 %
Пробка нату- ральная	162	2,8	5,3	9,5	18,5
Панели из проб- ковой крошки	105	2,0	3,0	4,3	9,4
Панели из прес- сованной проб- ки, пропитанной смолой	194	1,2	2,0	3,2	9,2
Панели из обез- воженного торфа	235	10,3	17,0	27,5	56,0
Формальдегид- мочевина	14	1,2	2,0	4,4	35,0
Ацетат целлюло- зы нормальный	12	2,0	4,0	8,0	20,0
Ацетат целлюло- зы «черный»	14	1,5	3,0	5,4	12,3
Полистирол	31	—	1,7	2,0	2,3
Шлаковата не- формованиая	147	менее 1,0			«5
Покрытие из растительного волокна	80		26,0		104,0
Панели древес- но-волокнистые, нормальные	223	7,0	11,0	18,5	32,0
Панели древес- но-волокнистые, твердые	900	4,2	7,3	11,5	17,0
Веллит (целлю- лоза, пропитан- ная битумом)	40	5,0	7,8	11,9	
Таблица 1.3.2-9
Коэффициент теплопроводности 1 для основных
типов твердых и жидких тел
Материалы	1, Вт/(м-К)	Материалы	1, Вт/(мК)
Металлы		Геплоизолято-	
чистые	7...420	рыорганиче-	
		ские	0,03...0,07
Сплавы	11...150	Теплоизолято- ры неорганиче- ские	0,05-0,11
Камии при-		Газы	0,01-0,23
родные Строитель- ные материя-	2,3-4,0	Воздух при 0°С	0,023
лы	0,2-3,5		
Огнеупорные материалы	0,7-3,5	Жидкости	0,1-0,6
35/175=20%.
В табл. 1.3.2-7 находим, что при темпера-
туре выше 0°С коэффициент \ органического
материала (в том числе пробки) возрастает на
1,1%, как только масса за счет влажности уве-
личивается на 1%.
Если же этот процент равен 20, то коэффи-
циент \ возрастает, следовательно, на
20 х 1,1=22%.
Отсюда коэффициент теплопроводности
влажной пробки равен
Пример 2
Пусть стенка холодильника (старой модели)
содержит изоляцию из пробковой крошки,
спрессованной вместе со смолой. Этот матери-
ал в сухом состоянии, в соответствии с табл.
1.3.2-12, имеет плотность 175 кг/м3 и теплопро-
водность \=0,048 Вт/(м-К). Вырежем образец
размером 10 * 10 * 10 см = 1000 см3, масса ко-
торого будет равна 210 г.
В сухом состоянии этот же образец имел бы
массу 175 г. Увеличение массы из-за влажнос-
ти составляет 210-175=35 г, отсюда можно сде-
лать вывод, что оно равно
1А= 1,22 х 0,048 = 0,058 Вт/(м-К).
1.З.2.2.З.	Изменение теплопроводности
в зависимости от температуры
Изменение теплопроводности в зависимос-
ти от температуры не является одинаковым для
разных веществ.
Так, например:
-	теплопроводность металлов и жидкостей
уменьшается с увеличением температуры;
-	для теплоизоляторов (рис. 1.3.2-8), для га-
зов и паров (рис. 1.3.2-9) теплопроводность воз-
растает с ростом температуры.
66
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Средняя температура, *С
Рис. 1.3.2-8. Изменение коэффици-
ента теплопроводности некоторых тепло-
изоляторов в зависимости от температу-
ры
Таблица 1.3.2-1 Оа
Коэффициенты теплопроводаости X
для различных химических элементов
при температуре окружающего воздуха
Химический элемент	X, Вт/(м-К)	Химический элемент	X, Вт/(м-К)
Алюминий	230	Никель	92
Бериллий	147	Ниобий	52
Ванадий	31	Олово	63
Висмут	9	Платина	69
Вольфрам	168	Рений	71
Галлий	34	Родий	88
Германий	59	Ртуть	8
Железо	7	Свинец	35
Золото	298	Селей	0,50
Индий	24	Сера	0,26
Иридий	59	Серебро	418
Йод	0,44	Сурьма	19
Кадмий	92	Таллий	39
Калий	101	Тантал	55
Кальций	126	Теллур	6
Кремний	84	Тнтаи	15
Лаитан	14	Торий	38
Литий	71	Углерод	24
Магний	154	Уран	Jo
Марганец	5	Хром	67
Медь	380	Церий	11
Молибден	143	Цинк	112
Натрий	134	Цирконий	15
Рис. 1.3.2-9. Изменение коэффициента теплопроводно-
сти сухого воздуха и насыщенных паров воды в зависимос-
ти от температуры
1.3.2. ПЕРЕДАЧА ТЕПЛА
67
Таблица 1.3.2-106
Коэффициенты теплопроводности 1 для некоторых
сплавов при температуре между 0* и 100‘С
Сплав	X, Вт/(мК)
Альпаке	162
Алюминий 99%-й	208
Алюминий 99,75%-й	229
Бронза, 75% Си, 25% 8п	26
Бронза, 90% Си, 10% Sn	42
Бронза алюминиевая	83
Бронза фосфорная	36...79
Бронза цинковая	60
Дюралюминий	165
Железо 99,12%-е	71
Железо пластичное	58
Константан	22,7
Латунь, 70% Си, 30% Sn	112
Манганин	21,9
Медь техническая	372
Мельхиор (альпака) 62% Си, 15% Ni,	25
22% Zn	
Монель 29% Си, 67% Ni, 2% Fe	22
Никель 97...99%-й	58
Никель 99,94%-й	87
Серебро 99,9%-е	413
Сплав Вуда	13
Сплав для поршней	135...144
Сталь вольфрамовая 1W, 0,6Сг, 0,ЗС	40
Сталь углеродистая	37... 52
Сталь хромоникелевая	10...15
Сталь, 5% Ст	20...37
Сталь, 5% Ni	35
Сталь, 15% Ni	22
Сталь, 30% Ni	12,2
Сталь, 50% Ni	14,5
Сталь V2A	15
Чугун, l%Ni	50
Чугун, 3% С	56...64
Электрон	116
Таблица 1.3.2-11
Типовые коэффициенты теплопроводности 7.
для наиболее употребительных строительных
материалов*1
Материал	Плотность сухого мате- риала р, кг/м3	Теплопро- водность X, Вт/(м-К)
1. КАМНИ И ГРУНТ УТРАМБОВАННЫЙ21 1.2. Камни тяжелые		
- Граниты	2500... 3000	3,5
- Гнейсы	2400... 2700	3,5
- Базальты	2800... 3000	3,5
- Кремеиь	2600... 2800	3,5
- Порфиры	2400... 2600	2,9
-Лава	2100... 2400	2,9
-Сланец 1.3. Известняки	2700	2,1
- Мрамор	>2590	2,9
- Твердые породы	2350... 2580	2,2
- Камень плотный	2160... 2340	1,7
- Камни полуплотные	1840... 2150	1,4
- Камни мягкие № 3	1650 ... 1840	1,05
- Камии мягкие № 2 1.4. Песчаники и кавернозные известняки Характеристики песчаников и кавернозных известняков принимаются такими же, как для известняков такой же плотности. Используемые в настоящее время песчаники соответству- ют твердым известнякам, а кавернозные известняки соот- ветствуют плотным известня- кам	1470... 1640	0,95
1.5. Утрамбованный грунт 2. ГРУНТ ОБОЖЖЕННЫЙ Плотность изменяется от 1700 до 2100 кг/м3, при этом тепло- проводность может изменяться от 1,0 до 1,35 Вт/(м-К); сред-	1700... 1900	1,05
ние значения Для обожженного грунта, имеющего плотность ниже 1700 кг/м3, следует обращать- ся к актам испытаний или техническим указаниям	1800... 2000	1,15
11 Рекомендации из "Правил Th-K77. Правил расчета
типовых тепловых характеристик строительных конст-
рукций" (DTU Regies Th-K77. Regies de calcul des caracter-
istiques thermiques utiles des parois de construction). Этот
документ предписывает использовать только указанные в
нем значения, за исключением, может быть, значений,
приведенных в действующих Avis Techniques.
21 Имеются в виду эквивалентные теплопроводности с
учетом соединительных стыков.
68
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Продолжение табл. 1.3.2-11
Материал	Плотность сухого мате- риала р, кг/м3		Теплопро- водность X, Вт/(м-К)
3. БЕТОНЫ 3.1. Бетоны с наполнителя- ми из кремневого щебня, кремнеземными и известня- ковыми (наполнителями, удовлетворяющими требо- ваниям стандарта NFP18- 301) 3.1.1. Бетон сплошной	2200.	.2400	1,75
3.1.2. Бетон пористый	1700.	.2100	1,4
При содержании известняка не меньше 50% и плотности ниже 1900 кг/м3 принимают значение	1650.	. 1900	1,15
3.2. Бетоны с тяжелыми наполнителями из шлака доменных печей (наполни- телями, удовлетворяющими требованиям стандарта NFP18-302) Значения теплопроводности, приведенные ниже, приме- нимы только к щебням, добываемым иа севере Lorraine 3.2.1. Бетон сплошной - с речным или карьерным песком	220..	2400	1,4
- с гравием (наполнителем, удовлетворяющим требова- ниям стандарта NF Р 18-306)	2100.	.2300	0,8
3.2.2. Бетон пористый Бетоны, содержащие менее 10% речного песка	1600.	.2000	0,7
3.3. Бетоны с легкими на- полнителями 3.3.1. Бетоны пуццолановые или с размельченным грави- ем пористой структуры. Наполнители удовлетворяют требованиям стандартов NF Р 18-307 и 18-308. Кажущаяся плотность за- сыпного наполнителя около 750 кг/м3: - с мелкими включениями	г 1400.	. 1600	0,52
или песком	4200.	. 1400	0,44
- без мелких включений или песка	1000..	1200	0,35
3.3.2. Бетон с печной золой Кажущаяся плотность за* сыпиого наполнителя около 650 кг/м3	1000.	.1200	0,35
Продолжение табл. 1.3.2-11
Материал	Плотность сухого мате- риала р, кг/м3	Теплопро- водность X, Вт/(мК)
3.3.3. Бетой с природной пем- зой Кажущаяся плотность засып- ного наполнителя около 600		
кг/м3 3.3.4. Бетон с размельченной глиной или сланцем Заполнители удовлетворяют требованиям стандарта NF Р 18-308 - Бетон конструкционный Содержание цемента равно или выше 300 кг/м3, и кажу- щаяся плотность засыпного наполнителя заключена между 350 и 550 кг/м3 или выше 550 кг/м3: * с речным песком, без легких	950... 1150	0,46
фракций * с речным песком и легкими	1600... 1800	1,05
фракциями - Бетой для изолирующих несущих конструкций Содержание цемента равно или выше 300 кг/м3, кажущая- ся плотность засыпного на- полнителя заключена между 350 и 550 кг/м3: * с легким песком и более	1400... 1600	0,85
10% речного песка * с легким песком, без речио-	1200... 1400	0,70
го песка - Бетоны кавернозные н полу- кавернозные Содержание цемента ниже или равно 250 кг/м3, н кажущаяся плотность засыпного наполни- теля ниже 350 кг/м3 или за- ключена между 350 и 550 кг/м3 для бетонов с плотно- стью между 600 и 1000 кг/м3: * с легким песком, без речио-	1000... 1200	0,46
го песка * без песка (легкого или речно-	800... 1000	0,33
го), с обязательным иеболь-	600... 800	0,25
шим содержанием цемента Примечание. Составы бетона, указанные выше, приведены как справочные; если бетон не соответствует указанным со- ставам и плотности в сухом состоянии, будем учитывать для определения теплопровод- ности только плотность в су- хом состоянии	ниже 600	0,20
1.3.2. ПЕРЕДАЧА ТЕПЛА
69
Продолжение табл. 1.3.2-11
Материал	Плотность сухого мате- риала р, кг/м3	Теплопро- водность X, Вт/(мК)
3.4. Бетоны с очень легкими		
наполнителями		
3.4.1. Бетой перлитовый или с вермикулитом 3-й степени (от 3 до 6 мм), изготовлен- ный на месте		
содержание: 3/1	600... 800	0,31
6/1	400... 600	0,24
3.4.2. Плита из вермикули- тобетона, заводского изго-		
товлеиия	400... 450	0,19
3.5. Ячеистый бетон после обработки в автоклаве Номинальная плотность: 800	775 ... 825	0,33
750	725 ... 775	0,29
700	675 ... 725	0,27
650	625... 675	0,24
600	575... 625	0,22
550	525 ... 575	0,20
500	475 ... 525	0,18
450	425 ... 475	0,17
400	375 ... 425	0,16
3.6. Бетоны на основе дере-		
ва		
3.6.1. Бетон с древесными стружками (в соответствии с техническими условиями)	450... 650	0,16
3.6.2. Плиты из бетона с	450... 550	0,15
древесными волокнами	350... 450	0,12
заводского производства (фибрагглос) 4. СТРОИТЕЛЬНЫЕ	250... 350	0,10
РАСТВОРЫ ДЛЯ ШТУКАТУРНЫХ РАБОТ И КЛАДКИ	1800... 2100	0,15
5. АСБЕСТОЦЕМЕНТ И АСБЕСТОЦЕМЕНТ С ЦЕЛЛЮЛОЗОЙ 5.1. Асбестоцемент	1800... 2200	0,95
	1400... 1800	0,65
5.2. Асбестоцемент с цел-	1400... 1800	0,46
люлозой	1000... 1400	0,35
6. гипс 6.1. Гипсы без наполнителей - Гипс очень высокой твер- дости - Гипс, употребляемый для покрытий внутри помеще- ний (строительный гипс мелкозернистый или строи- тельный гипс крупнозерни- стый), гипсовые плиты с картонной обшивкой «стан- дарт» или «высокой твердо- сти», детали заводского изготовления гипсовые, с	1100... 1300	0,50
гладкой поверхностью	750... 1000	0,35
Продолжение табл. 1.3.2-11
Материал	Плотность сухого мате- риала р, кг/м3	Теплопро- водность X, В1/(мК)
6.2. Гипсы с легкими напол- нителями или минеральны- ми волокнами - Плиты гипсовые, обшитые картоном “особого обжига” и плиты, армированные		
минеральными волокнами - Гипсы для штукатурки с перлитом произвольного типа или вермикулитом степени 2 (от 1 до 2 мм)	800... 1000	0,35
содержание: 1/1	700... 900	0,30
2/1 7.	ДРЕВЕСИНА Обычно характеризуют древесину с помощью ее “нормальной”, или “номи- нальной”, плотности, кото- рая представляет собой плотность сухого материала в воздухе, что соответствует влажности 15% по массе для деревьев в естественном состоянии (термин и опреде- ление приведены согласно условиям стандартов В 51- 002 и В 51-004). Эта плот- ность, следовательно, выше, чем плотность, указанная во второй графе 7.1.	Деревья в естественном состоянии, согласно стан- дарту NFВ 51-002 - Лиственные средней плот- ности (дуб, бук твердый, ясень, фруктовые деревья) Номинальная плотность	500... 700	0,25
650 — 800 кг/м3 - Хвойные высокой плотно- сти (смолистая сосна) Номинальная плотность	600... 750	0,23
выше 700 кг/м3 - Лиственные легкие (липа, береза, клеи, ясень, дуб, бук мягкий) Номинальная плотность	600... 750	0,23
500 — 600 кг/м3 - Хвойные средней плотно- сти (сосиа обыкновенная, Сосна приморская) Номинальная плотность	450... 600	0,15
500 —600 кг/м3 - Хвойные легкие (ель, пих- та) или очень легкие (запад- ный красный кедр)	450... 550	0,15
70
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Продолжение табл. 1.3.2-11
Материал	Плотность сухого мате- риала р, кг/м3		Теплопро- водность А, Вт/(м-К)
Номинальная плотность 350 — 500 кг/м3	300	..450	0,12
- Очень легкие (тополь, окумея) Номинальная плотность 350 — 500 кг/м3	300	.. 450	0,12
7.2. Особые виды деревьев в естественном состоянии Бальса	60.	. 120	0,052
Деревья платные	800.	. 1000	0,29
7.3.	Плиты из древесного волокна, согласно проекту стандартов 51-100 - Плиты “твердые” и “экст- ратвердые”	850 .	. 1000	0,20
- Плиты “мягкие” (называе- мые также “изоляционны- ми”)	200	.. 250	0,058
- Плиты “мягкие специаль- ные”, пропитанные асфаль- том (называемые также “изоляционными специаль- ными”)	250	.. 300	0,065
7.4. Плиты из прессованной древесно-целлюлозной крошки, согласно стандар- ту NF В 54-100 7.4.1. Плиты из прессован- ной крошки Номинальная плотность 700 — 800	650	..750	0,17
600 — 690	550	..640	0,14
500 — 590	450	.. 540	0,12
400 — 490	360	..404	0,10
7.4.2. Плиты экструдиро- ванные из древесной крошки Номинальная плотность 600 — 700	550	..650	0,16
7.4.3. Плиты из льняной крошки Номинальная плотность 600	500	.. 600	0, 12
500	410	.. 500	0,10
400	320	..410	0,085
300	230	.. 320	0,073
7.5. Панели фанерные об- решеченные, согласно стандартам NFB 50-004 и 54-150. В качестве харак- теристик этих панелей приняты характеристики древесины той же плотно- сти. Для современных изде- лий используются: - панели из приморской сосны или океанской сосны	450	.. 550	0,15
Окончание табл. 1.3.2-11
Материал	Плотность сухого мате- риала р, кг/м3	Теплопро- водность А, Вт/(м-К)
- панели из окумеи или тополя	350... 450	0,12
7.6. Прессованная солома 8. ТВЕРДЫЕ СИНТЕТИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ, МАСТИКИ И ГЕРМЕТИКИ 8.1. Твердые синтетические материалы, используемые в	300... 400	0,12
современном строительстве Резина синтетическая	1300... 1500	0,4
Формо-фенолы	1000... 1500	0,4
Полиамиды (нейлон, рислан)	1000... 1150	0,4
Полиэфиры	1400... 1700	0,4
Полиэтилены	900... 1000	0,4
Полиметакрилаты метиловые (альтугласс, плексиглас)	1200 ... 1300	0,2
Поливинилхлориды 8.2. Мастики для соединений и уплотнений (силиконовые.	1300 ... 1400	0,2
полиуретановые, полисулъ- фидные, акриловые)	1000 ... 1650	0,4
8.3. Герметики 8.3.1. Асфальт чистый	2100	0,70
Асфальт песчаный		1,15
8.3.2. Битум Войлочные картоны н гибкие покрытия с пропиткой	1000... 1100	0,23
9. МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ		
Железо чистое	7870	72
Сталь	7780	52
Чугун	7500	56
Алюминий	2700	230
Дюралюминий	2800	160
Медь	8930	380
Латунь	8400	ПО
Свинец	11340	35
Цинк	7130	112
10. СТЕКЛО	2700	1,15
1.3.2. ПЕРЕДАЧА ТЕПЛА
71
Таблица 1.3,2-12
Типовые коэффициенты теплопроводности
uih основных теплоизолирующих материалов
• Данные из “Regies TI1-K77”1’
Материал	Плотность сухого материала р, кг/м3	К Вт/(м-К)
Полистирол размельченный		
класс I (coprQl)	9... 13	0,044
класс II (сорта Q2 и Q2F)	13 ... 16	0,042
класс III (сорт Q3 и Q3F)	16... 20	0,039
класс IV (сорт Q4 и Q4F)	20... 25	0,039
класс V (сорт Q5 и Q5F)	25 ... 35	0,037
размолот во влажном состоя-	11 ... 16	0,042
НИИ	16 ... 20	0,038
	25... 35	0,036
размолот в сухом состоянии	12... 15	0,041
	15... 20	0,038
	20 ... 25	0,036
	25 ... 35	0,036
Полистирол вспененный экстру-		
дированный		
плиты без поверхностной		
пленки	28 ... 32	0,035
плиты с поверхностной плен-	30... 35	0,029
кой	35 ... 40	0,029
Пенопласт на основе поливи-		
нилхлорида		
класс I	25... 35	0,031
класс II	35 ... 48	0,034
Пенопласт на основе полиурета-		
на		
плиты и блоки сплошные	30 ...40	0,029
блоки из крошки	30 ... 40	0,030
	40 ... 60	0,033
Пенопласт фенолформальдегид-		
чый		
производство завода Vendin-	30... 35	0,037
le Vieil	35 ... 45	0,037
	55 ... 65	0,040
	65 ... 85	0,042
производство других предпри-		
ятий	30 ... 100	0,044
Другие пластические ячеистые		
материалы	10... 60	0,046
Минеральные волокна		
панели полужесткие и войлоч-		
ные, гибкие покрытия из асбе-		
ста или стекла, используемые в		
настоящее время в строитель-		
стве	20 ... 300	0,041
Стекло ячеистое	120... 130	0,050
	130... 140	0,055
	140... 180	0,063
11 Речь идет о стандарте NF Р 50-702.
Окончание табл. 1.3.2-12		
	Плотность	К
Материал	сухого материала	Вт/(мК)
	р, кг/м3	
Вермикулит		
пластины, спрессованные с	400... 500	0,19
силикатами	300 ... 400	0,14
	200... 300	0,10
Перлит размельченный		
в плитах, спрессованных с би- тумным связующим	170... 190	0,058
Пробка		
уплотненная	500	0,10
крошка чистая	100 ...150	0,043
крошка спрессованная со смо- лой	150... 250	0,048
или с синтетической армату- рой	100 ... 150	0,043
• Данные из стандартов AFNOR
Материал	Плотность сухого материала p, кг/м3	К Вт/(мК)
Полистирол экструдированный1* пеностирол IB	>28	0,035
пеностирол TG	>25	0,035
пеиостирол HD 300	»53	0,027
стирол твердый		0,029
Пенопласт поливинилхлорид- ный2* coprQ2	28	0,032
coprQ3	36	0,034
coprQ4	50	0,036
coprQ5	65	0,040
coprQ6	90	0,043
Пенопласт полиуретановый3* сплошной сорта Q1 и Q1F	30	0,029
сорта Q2 и Q2F	35	0,029
сорта Q3 и Q3F	40	0,031
сорта Q4 и Q4F	50	0,031
размельченный, без поверхно- стной пленки coprQl	30	0,030
coprQ2	35	0,030
coprQ3	40	0,033
сорт Q4	50	0,033
coprQ5	60	0,035
coprQ6	>70	0,035
Пенопласт фенолформальдегид- ный coprQl	30	0,037
coprQ2	40	0,037
coprQ3	60	0,040
coprQ4	80	0,042
’’ Получен в соответствии со стандартом NF Т 56-201.
2* Получен в соответствии со стандартом NF Т 56-202.
3* Получен в соответствии со стандартом NF Т 56-203.
1369
72
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Таблица 1.3.2-13
Типовые коэффициенты теплопроводности
для других строительных материалов
Материал	Плотность сухого мате- риала р, кг/м3	К Вт/(мК)
Армафлекс, пластины	113	0.030
Асбест (асбестовый шифер)	1900	0,35
Бальса, группа!	96	0,042
группа И	150	0,059
Вермикулит	95	0,047
Глинозем	2000	2,33
Гравий как наполнитель	1500... 1800	0,93
Грунт песчаный	1700	1,16
Грунт, сухой	1000... 2000	0,17... 0,58
10% воды	1000... 2000	0,50 ... 2,10
20% воды	1000 ... 2000	0,80... 2,60
утрамбованный (зем-		
ляные стены)	1700	0,99
Камень	2200	1,40
Картон бакелитовый	790	0,15
Ковровое покрытие обычное	—	0,094
из чистой шерсти	—	0,067
Кожа	1000	0,17
Линолеум обычный	1200	0,19
из пробкового материала	700	0,081
Нейлон с покрытием для		
предотвращения скольжения	—	0,081
с войлоком	—	0,58 '
Опилки древесные сухие	190 ... 215	0,06 ... 0J)7
как наполнитель	190... 215	0,12
Паркет из древесных пла-		
СТИН	—	0,28
ПВХ, наклеенный на войлок	—	0,058
Пемза, в гранулах, как на-		
полиитель	600	0,33
Перлит	50 ... 120	0,050
Песок, в среднем	1500... 1800	0,93
морской, 0% влажности	1600	0,31
10 % влажности	—	1,24
20 % влажности	—	1,76
насыщенный		
влагой	—	2,44
обычный, с примесями		
0% влажности	—	0,33
10% влажности	—	0,97
20% влажности	—	1,33
насыщенный влагой	—	1,88
Песчаник обожженный	2200... 2500	1,05 ... 1,57
Плитка облицовочная фаян-		
совая	2000	1,05
Силикат (500 °C)	1800... 2200	1,05 ... 1,28
(1000°С)	1800... 2200	1,10... 1,40
Слюда размельченная	100	0,07
Цемент, обычные цементные		
ПЛИТЫ	—	1,92
Шамот (500°С)	1800... 2200	1,05 ... 1,28
(1000°С)	1800 ... 2200	1,16 ... 1,40
Шлак как наполнитель		
доменный	300... 400	0,22
котельный	700 ... 750	0,33
Таблица 1.3.2-1'
Типовые коэффициенты теплопроводности различны
веществ при +20°С
Материал	Плотность сухого мате- риала р, кг/м3	X, Вг/(м-К)
Антрацит	1600	0,24
Асбест необработанный	470	0,15
асбестовая ткань	1000	0,15
асбестовый картон	2000	0,70
асбоцемент	2100	1,86
Бакелит	1270	0,23
Битум	1100	0,17
Бумага	—	0,14
Волокно	—	0,23 ... 0,35
Волокно вулканизированное	1100... 1450	0,21... 0,34
Графит	2250	12... 175
Жир	—	0,17
Иней	150... 300	0,12... 0,23
	500 ...800	0,47... 1,28
Картон	—	0,14... 0,35
Картон прессованный	—	0,26
Кожа	1000	0,14... 0,17
Кокс из каменного угля	1600 ...1900	0,70 ... 0,93
Лед	(0°С)	917	2,21
(-20°С)	920	2,44
(-60°С)	—	2,91
(-100°С)	—	3,48
Магнезит	2500 ... 3000	5,82... 9,30
Миканит	—	0,21 ... 0,41
Мясо свежее	—	0,50
замороженное	—	1,74
ПВХ	1350	0,16 ... 0,21
Песчаник обожженный	2100... 2400	1,05 ...1,63
Пластмасса молотая, неор-		
ганическая	1700 ... 1900	0,58... 0,93
Пластмасса молотая, орга-		
ническая	1310... 1460	0,27... 0,37
Плексиглас	—	0,19
Пыль	—	0,12
Резина микропористая	60...90	0,06
Резина мягкая, вулканизи-		
рованная		
40%	—	0,23
80%	—	0,15
100%	—	0,13
Резина твердая	1200	0,16
Сажа сухая	—	0,03 ... 0,07
Сера (ромбическая)	—	0,27
Слоновая кость	1800 ... 1900	0,47... 0,58
Слюда	2600... 3200	0,47... 0,58
Снег	100	0,05
	200	0,11
	400	0,52
	800	2,04
Соль поваренная, Кристал-		
лическая	—	6,98
1.3.2. ПЕРЕДАЧА ТЕПЛА
73
Окончание табл. 1.3.2-14
Материал	Плотность сухого мате- риала р, кг/м3	к Вт/(мК)
Стекло, в среднем	2600... 4200	0,58... 1,05
зеркальное	2550	0.80
йенское 16 III	2590	0,97
кварцевое	—	1,4... 1,9
хрусталь	—	0,77... 0,90
Тальк	2850	3,26
Уголь аморфный	—	1,98
бурый	1200... 1500	0,33
каменный	1200... 1500	0,21 ...0,26
пыль	730	0,12
углеродное волокно	—	8,49
(1500°С)		
Фарфор обычный	2220 ...2500	0,81... 1,86
Хлопок	80	0,06
Целлулоид	1400	0,22
Шерсть	140	0,05
Эбонит	1200	0,15... 0,17
Эмаль	—	0,93... 1,16
Таблица 1.3.2-15
Типовые коэффициенты теплопроводности
для различных жидкостей при +20*С
Жидкость	X, Вг/(мК)
Аммиак (8,74 бар)	0,521
Анилин	0,172
Асфальт	0,58
Ацетон	0,161
Бензол	0,154
Вазелин	0,186
Вода	(0°С)	0,569
(10°С)	0,587
(50°С)	0,643
(ЮО’С)	0,681
(150°С)	0,687
(200“С)	0,665
(250°С)	0,618
Гликоль	0,257
Глицерин, 50% воды	0,406
Глицерин безводный	0,284
Гудрон	0,151
Дифенил	0,138
Керосин бытовой	0,140
Кислота муравьиная	0,266
Кислота серная	0,314
Кислота сернистая	0,198
Кислота уксусная	0,193
Масло для цилиндров	0,154
Масло касторовое	0,181
Масло машинное	0,116...0,174
Масло машинное высшего качества	0,139
Масло оливковое	0,169
Масло свечное	0,124
Масло скипидарное	0,139
Масло термическое	0,130
Масло трансформаторное	0,131
Окончание табл. 1.3.2-15
Жидкость	X, Вт/(м-К)
Метилхлорид	0,163
Нефть очищенная	0,151
Пропан	0,125
Ртуть (0°С)	8,050
Сернистый ангидрид	0,198
Спирт	0,167
Спирт метиловый	0,202
Спирт этиловый	0,186
Толуол	0,141
Трихлорэтилен	0,128
Углекислый газ (60 бар)	0,086
Фенол	0,146
Хлороформ	0,129
Четыреххлористый углерод	0,107
Этиленгликоль	0,29
Эфир этиловый	0,138
Rll(O’C)	0,110
R 12 (0°С)	0,082
R13(0°C)	0,046
R21 (0°С)	0,013
R 22 (0°С)	0,104
R113(0°C)	0,093
R114(0°C)	0,080
R 502 (0°С)	0,064
Таблица 1.3.2-16
Коэффициенты теплопроводности газов и паров
при давлении 1 бар
Название	Ю’Х, Вт/(м-К),				при Г,	’С	
	-200	-100	0	50	100	200	300
Азот		16,5	24,3	27,4	30,5	38,4	44,2
Аммиак			22,0		32,6	46,5	58,1
Бензол			8,84	12,9	17,6	28,4	
Водород	51,5	116,3	175,6	202,4	224,5	266,3	296,6
Воздух		16,4	24,2	27,9	31,0	38,4	46,5
Гелий	59,1	103,2	143,6	160,5	171,0		
Горючий			23	28	32	40	49
газ							
Дихлор- дифтор-			9,3	11,6	14,0		
метан							
Кислород		16,2	24,5	28,3	31,7	40,7	47,7
Метан			30	37			
Метил-			9,2	12,0			
хлорид Окись		15,1	23,0		29,1	34,9	
углерода Пары			19	21,5	24,8	33,1	43,3
воды							
Серни- стый			8,4				
ангидрид							
74
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Окончание табл. 1.3.2-16
Название
Спирт
метило-
вый
Углекис-
лый газ
Хлор
Хлоро-
форм
Этанол
Эфир
этиловый
R И
R 12
R 13
R21
R22
R ИЗ
R 114
-200
103-Х, Вт/(м-К),
-100	0	50
14,3 18,1
8,1
14,3
17,8
при I, °C
100
22,1
200
300
7,8
6,5
8,0
13,8
13,3
17,4
17,4
21,3
11,6
10,0
21,3
22,6
28,3
15,1
14,0
34,4
35,2
17,4
17,4
Рис. 1.3.2-10. Температура, которую приобретает подо-
шва ноги, когда она находится в течение некоторого време-
ни иа различных поверхностях
9,7	11,0
11,0 13,0
10,0
11,0 12,0
8,6
10,0 11,0
1.З.2.2.4. Тепловосприимчивость1
Когда тела с разными температурами приг
водятся в соприкосновение, между двумя кон-
тактирующими поверхностями устанавливает-
ся некоторая температура, точно определяемая
условиями контакта и являющаяся функцией
тепловосприимчивости Ь'.
b = ^Хср ="к/Ja, Дж/(м2 Кс0,5),
где
X - коэффициент теплопроводности, Вт/
(мК);
с - удельная теплоемкость, Дж/(кг К);
р - плотность, кг/м3;
а = 7Jcp - температуропроводность, или
константа Фурье, м2/с.
Если тепловосприимчивость b соприкасаю-
щихся тел мала, поверхностная температура в
месте контакта меняется медленно, и наоборот.
Пример: босые ноги на железной, бетонной или
пробковой площадке (рис. 1.3.2-10). Величина
Ь может быть также определена как способ-
ность к аккумуляции тепла.
Ощущение “холодных ног” возникает, ког-
да температура подошвы ноги уменьшается бо-
лее чем на 4 К.
Ощущение “теплых ног” возникает на по-
верхности с /><0,3 кДж/(м2-К-с0,5).
Ощущение “холодных ног” возникает на
поверхности с />>1,4 кДж/(м2-К-с0,5).
Температура tc, устанавливаемая в области
контакта, равна
t +b2t2 0^,
/>1+/>2 ’
Различные значения тепловосприимчивос-
ти даны в табл. 1.3.2-17.
1 Эта величина определяется в стандарте NF X 02-204
“Тепловые величины, единицы и символы”.
Таблица 1.3.2-17
Значения тепловосприимчивости Ь
(1 кДж/(м2-К-ч°’5)=60 кДж/(м2-К-с°'5))
Материал	Плотность, кг/м3	ь, кДж/(м2-К-с“-5)
Бетон	2200	1,5 ...1,7
Дерево (ель)	500	0,14
Кирпичная стена	1800	1,2...1,4
Кожа (тела человека)	800	1,0...1,3
Медь	8900	36
Мрамор	2600	2,50
Плитка облицовочная	2000	1,50
Плиты древесио-	300	0,18
волокнистые		
Плиты из древесной крошки	350	0,23
Пробка	150	0,10
Резина	1000	0,41... 0,55
Сталь	7800	14
Стекло	2500	1,25
Стекловата	100	0,055
1.3.2. ПЕРЕДАЧА ТЕПЛА
75
1.З.2.З. Теплопередача путем
конвекции
Конвективный теплообмен подчиняется за-
кону Ньютона, который утверждает, что поток
передаваемого тепла пропорционален разности
между температурой ty твердого тела, которое
получает или отдает тепло, и температурой t2
жидкости или газа, которые отдают или полу-
чают это тепло. Коэффициент пропорциональ-
ности в законе Фурье называется коэффициен-
том конвективного теплообмена и обознача-
ется hc.
Тепловой поток (мощность), передаваемый
путем конвекции, выражается, следовательно,
следующим фундаментальным уравнением.
Ф=Маг'Д
где Ф - передаваемый поток, Вт;
hc - коэффициент конвективного теплообме-
на, Вт/(м2 К);
А - площадь поверхности теплообмена, м2;
Z; - температура более горячего тела (стен-
ки или среды), °C;
t2 - температура более холодного тела (сре-
ды или стенки), °C;
1/йс - термическое сопротивление, м2 К/Вт.
Коэффициент hc зависит от многих парамет-
ров, в числе которых природа среды, уровень
температуры (hc возрастает с возрастанием раз-
ности скорость движения среды в окрес-
тности поверхности теплообмена (hc возраста-
ет с увеличением скорости), ориентация и раз-
меры поверхности теплообмена.
Значение hc вычисляется по различным со-
отношениям, более или менее сложным, в за-
висимости от того, является ли обтекание ла-
минарным или турбулентным. Следует также
отличать свободную конвекцию, возникающую
из-за разности плотностей, обусловленной раз-
ностью температур газа или жидкости, от вы-
нужденной конвекции.
1.З.2.З.1.	Вынужденная конвекция
1.З.2.З.1.1.	Течение газа в трубе
Для турбулентного потока воздуха имеем
h,
/	\2
4’13+0’23тУ0’0077Ыо
0,75
W0
^0.25 ’
Вт/(м2К),
где t - средняя температура, °C (до 1000°С);
w0 - средняя скорость газа при нормальных
условиях (0°С, 1,013 бар), м/с;
d - внутренний диаметр, м;
Re>2320 (турбулентное течение).
Эта формула справедлива для труб средней
протяженности (>100 J); для коротких труб hc
больше, например для l!d=\ приблизительно на
100%, для очень длинных труб - меньше (при-
близительно на 10-20%).
Приближенная формула для воздуха и горю-
чего газа:
w0,75
Ас=4’4З^Г’ Вт/(м2-к).
d ’
"0
Значения 0 25 приведены на рис. 1.3.2-11.
d '
Для труб прямоугольного сечения использу-
ют гидравлический диаметр 4S/P вместо d(S-
площадь сечения, Р - периметр).
Ч'75
Рис. 1.3.2-11. График зависимости от w (м/с)
и г/(мм)
76
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Пример 1
Рассчитать величину коэффициента конвек-
тивного теплообмена hc для трубопровода с
внутренним диаметром 50 мм, по которому пе-
ремешается воздух со скоростью w=10 м/с и
средней температурой /да=100°С.
Решение
273	,
и>0 =10----------= 7,3 м/с;
0	273 + 100
hc= 4,4 х 9,4 = 41,3 Вт/(м2К).
Пример 2
Рассчитать величину коэффициента конвек-
тивного теплообмена hc для печной трубы, если
температура горючего газа /=100°С, его ско-
рость w=3,l м/с. Площадь сечения трубы рав-
на 0,27x0,27 м.
Решение
273
w0 = 3,1 х —= 2,27 м/с;
0	373
й₽= 4,4 х 2,57 = 11,3 Вт/(м2К).
Для перегретого пара формула принимает
вид
t w0'75
hc = (4,4+0,3 —)._1^-,Вт/(м2Ю-
Пример 3
Пар, имеющий давление 30 бар и темпера-
туру 400°С, протекает со скоростью 25,7 м/с по
трубе с внутренним диаметром 100 мм. Како-
ва величина коэффициента конвективного теп-
лообмена h ?
С
Решение
w = 25,7 м/с;
w = 25,7 х 30/1,03 х 273/673 = 303 м/с;
йс= (4,4 + 0,3 х 4) х 130 = 728 Вт/(м2 К).
1.3.2.3.1.2.	Обтекание одиночной трубы
воздухом
Для данного случая имеем
t и-0’61
hc = (4,65 + 0,35 —) •	, Вт/(м2К).
Приближенно для воздуха при 100°С
и-0’61
^=4’8зЬг>Вт/(м2к)-
а ’
1.3.2.3.1.3.	Обтекание воздухом пучка труб
В этом случае
0,61
Ac=1,60/VF -|^,Вт/(м2К).
d ’
Для воздуха при 100°С имеем (рис. 1.3.2-12)
w0-61
VWJ^.BT/(M2K),
а ’
где Т - средняя температура, К;
w0 - средняя скорость воздуха между тру-
бами, м/с (приведена к 0°С, 1,013 бар);
f - поправочный множитель, зависящий от
взаимного расположения труб (рис. 1.3.2-13).
Теплообмен заметно интенсифицируется в
случае шахматного расположения труб по срав-
нению с коридорным расположением. С увели-
чением числа Рейнольдса различие уменьшает-
Скорость воздуха w0 в межтрубном
пространстве, м/с
Рис. 1.3.2-12. Теплообмен между пучком труб и обте-
кающим его воздухом с температурой менее 100°С
1.3.2. ПЕРЕДАЧА ТЕПЛА
77
Рис. 1.3.2-13. Поправочный множитель[к коэффици-
енту теплообмена (см. рис. 1.3.2-12) для различного распо-
ложения труб. Чтобы получить коэффициент теплообмена
>ic, необходимо умножить значение hjf из рис. 1.3.2-12 иа
поправочный множитель/из рис. 1.3.2-13
гя. Результаты экспериментальных исследова-
ний сильно различаются между собой.
1.3.2.3.1.4.	Течение вдоль пластины, стенки или
трубы (без излучения)
Коэффициент hc равен
hc= 6,2 + 4,2 w, Вт/(м2 К) для w<5 м/с;
hc= 7,15 w0-78, Вт/(м2 К) для w>5 м/с.
Если учитывать длину I пластинки, то для
турбулентного течения получим
Лс® 6,4 w0-8/1 °-2
при Re>500000,
rm=O...5O°C;
I - длина пластины, м.
1.3.2.3.1.5.	Турбулентное течение воды в трубе
Д ля данного случая имеем
w0-87
hc= 2040(1 + 0,015 Q , Вт/(м2 К),
'	d '
где /w<100°C - средняя температура воды, °C.
Индекс i в hci означает, что речь идет о ко-
эффициенте конвективного теплообмена для
внутреннего течения.
Значения hc j, рассчитанные по этой форму-
ле (получена Stender и Merkel), приведены на
рис. 1.3.2-14.
Таблица 1.3.2-18
Значения h„ рассчитанные по формуле
Лм= 3370 и>м’(1 + 0,014/), Bt/(m<K)
t°C	V, м/с				
	0,5	1	1,5	2	2,5
0	1871	3373	4760	6079	7349
10	2133	3845	5427	6930	8377
20	2395	4317	6093	7780	9406
50	3181	5736	8093	10334	12493
Вычисление' hc t может быть также проведе-
но по формуле Schack'.
hc = 3370 w°-85(l + 0,014 Q, Вт/(м2 К),
где d заключено между 15 и 100 мм.
Значения ЛсР рассчитанные по этой форму-
ле, представлены графически на рис. 1.3.2-15,
для нескольких скоростей и температур число-
вые значения приведены в табл. 1.3.2-18.
1.3.2.3.1.6.	Вода в резервуаре при некоторой
температуре
Для невозмущенной воды, температура ко-
торой ниже температуры кипения, имеем
hc= 600...3500 Вт/(м2 К).
Для перемешиваемой воды, температура
которой ниже температуры кипения, имеем
/гс=2300...4500 Вт/(м2 К).
Для кипящей воды имеем
h =2300...7000 Вт/(м2 К).
Во всех случаях величина hc возрастает с
ростом температуры воды и разности темпера-
тур между водой и стенкой.
1.З.2.З.1.7.	Пары хладагентов
Коэффициент внутреннего теплообмена hc t,
который характеризует течение хладагентов
(NHj, R12, R22), крайне сложен и зависит не
только от скорости, диаметра канала, разности
температур, но также от количества пара, при-
сутствующего в смеси по всей длине трубопро-
вода, от характеристик терморегулирующего
вентиля, содержания масла в парах и т.д,
78
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Рис. 1.3.2-14. Коэффициент конвективного теплообмена hc для турбулентного течения воды внутри прямолинейного
участка трубы (по Stender и Merkel)
Именно по этой причине производитель-
ность испарителя чаще всего определяется с
помощью испытаний на стенде.
Для оценок, если температура испарения
близка к 0°С (например, в испарителе, исполь-
Рис. 1.3.2-15. Коэффициент конвективного теплообме-
на hc для турбулентного течения воды внутри прямолиней-
ного участка трубы (по Schack)
зуемом для кондиционирования воздуха), при-
меняются формулы
=175,„230 Вт/(м2К) для Д/=10 К
и
hc =800... 1150 Вт/(м2 К) для Д/=20 К.
1.З.2.З.2.	Свободная конвекция
1.З.2.З.2.1.	Трубы в воздухе
Для конвективного теплообмена горизон-
тальных труб при ламинарном обтекании име-
ем
=	, Вт/(М2 К),
или для Т2=293 К, т.е. при температуре воздуха
20°С,
1.3.2. ПЕРЕДАЧА ТЕПЛА
79
Рис. 1.3.2-16. Тепловой поток, отдаваемый за счет кон-
векции, с единицы поверхности при разности температур
1 К, от трубы, помещенной в воздушную среду при 20°С
конвекции. Следовательно, необходимо доба-
вить тепловой поток, отдаваемый трубой за счет
излучения. Он рассчитывается, как указано в
п. 1.3.2.1.5, по формуле
h =р-С, Вт/(м2 К).
Тогда коэффициент теплообмена за счет
конвекции и излучения равен
й = й +й .
с+r С г
Величина йс+г представлена графически на
рис. 1.3.2-17 для С=4,5 Вт/(м2 К4).
Пример
Пусть труба диаметром 100 мм и с темпе-
ратурой поверхности 150°С находится в возду-
хе при 20°С.
Рис. 1.3.2-17 дает в этом случае
hc = 1,21^— , Вт/(м2 К).
Пример
Пусть труба диаметром </=50 мм с темпе-
ратурой поверхности 150°С помещена в воз-
душную среду при температуре 20°С. Коэффи-
циент конвективного теплообмена hc будет ра-
вен в соответствии с рис. 1.3.2-16
йс=8,6 Вт/(м2К).
Предыдущая формула и диаграмма на рис.
1.3.2-16 дают тепловой поток только за счет
h =9 Вт/(м2К);
h~S Вт/(м2 К);
отсюда
й+й=17 Вт/(м2К).
Для труб очень малого диаметра коэффи-
циент конвективного теплообмена возрастает
очень быстро. В этом случае приближенно
йе=20+0,013/</, Вт/(м2 К).
Плотность теплового потока, передаваемо-
го за счет конвекции и излучения прямолиней-
ным участком трубы, помещенной в невозму-
80
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
а*
щенную воздушную среду, при разности тем-
ператур в 1 К, равна
^г= 9,40+0,025Д/, Вт/(м2К),
где Д(= 20...100 К;
<7= 0,25...1 м;
С = 5,3 Вт/(м2 К4) - коэффициент лучеис-
’ пускания.
Для случая трубопровода, по которому про-
текает рассол, имеем
hc+ =10,8 Вт/(м2К).
Если необходимо узнать величину теплово-
го потока только за счет конвекции, достаточно
вычесть из значений, указанных выше, коэф-
фициент лучистого теплообмена приведен-
ный в п. 1.3.2.1.5.
В случае вертикальных трубопроводов ко-
эффициент конвективного теплообмена значи-
тельно изменяется вдоль трубы. Однако, так как
лучистый теплообмен остается постоянным и
частично компенсирует разницу в конвективном
теплообмене, можно использовать с достаточ-
ным приближением те же значения, что и для
горизонтальных труб.
Рис. 1.3.2-18 позволяет быстро определить
суммарные потери тепла, приходящиеся на 1
метр нетеплоизолированного трубопровода в
холодном воздухе.
Данные для теплоизолированных трубопро-
водов (Х=0,05 Вт/(м К)) приведены на рис.
1.3.2-19.
Пример
Для трубопровода 32/38, имеющего тепло-
изоляцию толщиной 30 мм, при разности тем-
ператур Д/=80-20=60 К тепловые потери со-
ставляют 0,39 х 60=23,4 Вт/м.
1.3.2.3.2.2.	Вертикальные стенки
При ламинарном обтекании коэффициент
конвективного теплообмена изменяется с высо-
той h стенки. Для пластины или вертикальной
стенки в воздухе и без учета излучения имеем
йе = 5,6
или, если температура воздуха равна 20°С,
йе = 1,35
где Т2 - температура воздуха, К;
h - высота пластины, м.
Величина hc представлена на рис. 1.3.2-20.
Для турбулентного обтекания коэффици-
ент конвективного теплообмена уже не зависит
от высоты стенки. Имеем:
•	для воздуха
Рис. 1.3.2-18. Тепловые
потери нетеплоизолирован-
ной трубы в неподвижном
воздухе при температуре 20°С
(коэффициент лучеиспуска-
ния предполагается равным
С=4,65 Вт/(м2 К4))
1.3.2. ПЕРЕДАЧА ТЕПЛА
81
Рис. 1.3.2-19. Потери тепла для тепло-
изолированной трубы в неподвижном воз-
духе (л=0,05 Вт/(м К))
или для температуры воздуха 20°С
hc = 1,47	, Вт/(м2 К).
Коэффициент теплообмена путем конвекции
и излучения равен
9,70 + 0,040 АГ, Вт/(м2К)
для коэффициента лучеиспускания С = 5,3 Вт/
(м2К4);
•	для воды
h= (ПО + 3,1 tm) Вт/(м2К),
формула справедлива для средней температуры
t<100°С.
Пример 1
Квадратная пластина со стороной 0,5 м по-
мещена вертикально в воду при 20°С; темпе-
ратура поверхности пластины 80°С. Рассчитать
теплоотдачу с обеих сторон пластины.
Решение
Л.= (ПО+ 3,1x50)^60 = 265^60 =
= 1038 Вт/(м2-К),
Ф =2х 1038x0,52 х 60 = 31140 Вт =
=31,14 кВт.
Пример 2
Рассчитать конвективный поток от печи, об-
лицованной фаянсовыми изразцами, печь имеет
4 стороны, размеры каждой из них 0,5x1,0 м.
Температура комнаты равна 20°С; разность
температур печь-комната А/=60 К.
Решение
hc= 5,7 Вт/(м2 К) (рис. 1.3.2-20),
Ф = A h kt = 2x 5,7 х 60 = 685 Вт.
Теплоотдача за счет конвекции и излучения
равна
Рис. 1.3.2-20. Теплоотдача за счет конвекции для плас-
тины или вертикальной стенки в воздухе при 20°С
Ф = A hc+r АГ = 2 х (9,70 + 0,040 х 60) х
х60 = 1452 Вт.
1.3.2.3.2.3.	Горизонтальные стенки
Коэффициент конвективного теплообмена
горизонтальной стенки в воздухе для единицы
площади и разности температур 1 К равен:
- при направлении вверх (нагреваемый пол
или охлаждаемый потолок):
Л_=1,73 VAT , Вт/(м2 К),
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
82
Л/РХ),17;
- при направлении вниз (нагреваемый по-
толок или охлаждаемый пол):
Ac=0,59^-J ,
где Р - периметр, м; А - площадь, м2.
Эти величины могут значительно изменять-
ся в зависимости от размеров нагревающей или
охлаждающей поверхности и от скорости дви-
жения воздуха.
1.3.2.3.2.4. Трубопроводы, находящиеся в воде
Конвективный тепловой поток, передавае-
мый от горячей трубы к воде, в которой труба
находится, в расчете на единицу площади и на
разность температур 1 К равен
V (18,6 + 20,7	Вт/(м2 К),
где

t} - температура поверхности трубы, °C;
t2 - температура воды,°C;
А/ = trtv К;
d - дидметр трубы, м.
Это уравнение, называемое уравнением
Мак-Адамса, представлено кривыми на рис.
1.3.2-21 для Z2=40°C, что соответствует, напри-
мер, бытовому водонагревателю.
1.З.2.З.З.	Кипение жидкостей
1.З.2.З.З.1.	Вода
При нагревании жидкости, находящейся в
сосуде, до того как сформируются первые пу-
зырьки, имеет место теплообмен между водой
и нагревающей поверхностью путем свободной
конвекции. Начиная с плотности теплового по-
тока q, близкой к 15 кВт/м2, происходит обра-
зование пузырьков. Имеем
h = 1,94 • <т°-72  /Л24, Вт/(м2-К),
где р - давление, бар;
q - плотность теплового потока, Вт/м2.
Температура поверхности трубы, "С
Рис. 1.3.2-21. Коэффициент конвективною теплообме-
на для горизонтальных труб, нагревающих воду при 40°С
в случае свободной ламинарной конвекции
Разность температур между стенкой и сре-
дой равна А/ = q/hc, К.
Если плотность теплового потока превосхо-
дит 1000 кВт/м2, сначала наступает фаза обра-
зования тонкого слоя пара у поверхности тру-
бы (пленочное испарение). Затем hc резко па-
дает до «1400 Вт/(м2-К) (при давлении 1,03
бар).
Пример
Рассчитать величину коэффициента конвек-
тивного теплообмена hc, если </=100 кВт/м2 и
давление р=2 бар.
Имеем
h =1,94 х (105)°-72х 2°-24= 9120 Вт/(м2К)
и
Д1=105/9120=11 К.
1.3.2.3.3.2.	Хладагенты, одиночная труба
До того как образовались первые пузырьки,
теплообмен осуществляется путем свободной
конвекции. Значения hc зависят от давления при
пузырьковом кипении1 и не зависят от давле-
ния при свободной конвекции (рис. 1.3.2-22).
1 Для данной жидкости кипение может происходить
либо только иа поверхности раздела сред жидкость-пар.
либо внутри самой жидкости (пузырьковое кипение), мо-
гут также иметь место оба режима одновременно.
1.3.2. ПЕРЕДАЧА ТЕПЛА
83
Рис. 1.3.2-22. Коэффициент кон-
вективного теплообмена h изолиро-
ванных труб в зависимости от плот-
ности теплового потока q (результа-
ты измерений для хладагентов R22 и
R12)
Плотность теплового потока q, Вт/м2 —►
Рис. 1.3.2-23. Относительный коэффициент конвек-
тивного теплообмена h * при пузырьковом кипении в зави-
симости от отношения р/рс (р - давление кипения, ре -
критическое давление)
Если для заданного давления известна ве-
личина hc, соответствующая пузырьковому ки-
пению (например, измерена в эксперименте),
то можно осуществить переход к другим дав-
лениям с помощью рис. 1.3.2-23.
Пример
Предположим, что Лс=1000 Вт/(м2-К) для
R22 (рс=49,3 бар) при р=0,7 бар (р4?с=0,014) и
<у= IО ООО Вт/м2. Рассчитать величину hc для
давления 7 бар (р/рс=0,14).
Пример на рис. 1.3.2-23 показывает, что
Лс=3,15 х 1000=3150 Вт/(м2-К).
1.3.2.3.3.3.	Хладагенты, пучки труб
По сравнению с одиночной трубой теплооб-
мен значительно улучшается за счет добавле-
ния конвекции, имеющей место внутри пучка
труб (рис. 1.3.2-24).
Табл. 1.3.2-19 дает значение hc для воды или
различных хладагентов при кипении в зависи-
мости от плотности теплового потока.
1.З.2.З.4.	Конденсирующийся пар и вода
Для горизонтальных труб имеем, согласно
Нуссельту,
Ис =8900 t -1— , Вт/(м2-К).
V a - At
Для вертикальных труб
hc =11600	, Вт/(м2-К),
где Д? - перепад температуры, К;
d - диаметр трубы, м;
h - высота трубы, м.
Наличие воздуха значительно снижает теп-
лообмен.
Предыдущие формулы верны только для
насыщенного пара, конденсирующегося на
Рис. 1.3.2-24. Коэффициент конвективного теплообме-
на h для пучка труб в сравнении с одиночной трубой
(RU,p=l бар)
84
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Таблица 1.3.2-19
Значения Вт/^-К), в зависимости
от плотности теплового потока q для различных
жидкостей при кипении
Жидкость	q, Вт/м2					
	1000	2000	5000	10000	20000	40000
Вода	1000	1100	1250	1700	2500	4200
Аммиак, -10°С	500	900	1900	3000		
-ЗО’С	350	650	1300	2100		
R12,	-10°С	250	450	800	1200		
-30°С	ПО	220	390	590		
Таблица 1.3.2-20
Средние величины Ле для различных паров
при конденсации
Пары	hc, Вт/(м2К)
Вода	11600
Аммиак	9300
R12, R22	2300
омываемой поверхности (пленочная конденса-
ция). Если конденсация происходит с образо-
ванием капель, что редко имеет место, значе-
ния коэффициента теплообмена обычно более
высокие.
Табл. 1.3.2-20 дает некоторые средние зна-
чения hc.
1.З.2.З.5.	Испарение, массообмен
Количество воды, уносимой за счет испаре-
ния с неподвижной поверхности воды в воздух,
достаточно точно описывается соотношением
(формула Merkel)
1Г=ст-Л(х"-х),
где W - количество испаряемой воды, кг/ч;
ст = 25+19v - коэффициент испарения, кг/
(м2-ч);
А - площадь поверхности воды, м2;
х" - содержание воды в насыщенном
воздухе при температуре, соответствующей
температуре на поверхности воды, кг/кг;
х - содержание воды в воздухе, кг/кг;
v - скорость воздуха, м/с.
В силу аналогии между переносом вещества
и тепловой энергии коэффициент испарения ст
связан с hc соотношением
которое выражает закон Льюиса.
В этой формуле с является средней удель-
ной теплоемкостью влажного воздуха, она рав-
на 1,0 кДж/(кг-К). Следовательно, можно рас-
считать, по крайней мере в первом приближе-
нии, интенсивность испарения исходя из теп-
лового обмена.
Температура поверхности воды tQ значитель-
но ниже, чем температура Гв какой-либо точке
в толще воды. Если рассмотреть слой только в
1 мм толщиной сразу под поверхностью воды,
уже получим различие в несколько градусов.
Имеем
О
где th - температура внутри парового пузыря.
1.3.2.4. Теплопередача от одной среды
к другой через плоскую стенку
1.З.2.4.1. Принцип расчета теплового
потока, проходящего через плоскую
однородную стенку, и обобщение
на многослойную плоскую стенку
Различные режимы теплообмена, рассмот-
ренные выше, относились к элементарным об-
менам либо путем излучения (между двумя не-
соприкасающимися твердыми телами), либо
путем теплопроводности (внутри твердого тела
или жидкости), либо путем конвекции (между
средой и твердым телом).
В подавляющем числе случаев, с которыми
мы будем встречаться в холодильной технике,
переносы тепла осуществляются от одной сре-
ды к другой через некоторую стенку. Эго мо-
жет быть случай переноса тепла:
-	от одной газообразной среды к другой га-
зообразной среде (например, случай переноса
тепла от внешней воздушной среды к воздуху
внутри холодильного склада через его стенку);
-	от газообразной среды к жидкой среде
(например, случай переноса тепла от воздуха к
хладагенту через стенку испарителя);
-	от одной жидкой среды к другой жид-
кой среде (случай переноса тепла от рассола к
хладагенту через стенку испарителя или от
хладагента к воде через стенку конденсатора);
1.3.2. ПЕРЕДАЧА ТЕПЛА
85
внешняя среда при t9. ”С
t.
внешняя поверхность
стенки
S..M2
Т,,°С
Вт/(м5К)
Т)„,Вт/(м2К)
Рис. 1.3.2-25. Схема плоской однородной
стенки, используемая для вывода основного
уравнения переноса тепла путем излучения, теп-
лопроводности и конвекции между двумя среда-
ми, имеющими разные температуры
внутренняя среда при th *С
внутренняя поверхность
стенки
Si. м2
fe.’C
hch Вт/(м2 К)
h,„ Вт/(м2К)
поток передаваемого тепла
- от жидкой среды к газообразной (случай
переноса тепла от хладагента к воздуху через
стенку испарителя).
В каждом из этих случаев перенос тепла
осуществляется одновременно путем излуче-
ния, теплопроводности и конвекцпи
Возьмем в качестве примера перенос тепла
между двумя сторонами плоской однородной
стенки (рис. 1.3.2-25). Мы будем предполагать,
что, во-первых, со стороны среды, называемой
внешней, температура более высокая и, во-вто-
рых, условия такие же, как в общем случае, т.е.
теплообмен осуществляется всеми тремя воз-
можными способами: излучением, конвекцией
и теплопроводностью.
Перенос тепла между внешней средой при
температуре te, °C, и внутренней средой при
температуре °C, осуществляется:
• излучением между излучающей поверхно-
стью и внешней поверхностью стенки, прини-
мающей излучение. В этом случае имеем
где - поток тепла, передаваемого излуче-
нием, Вт;
hrt - коэффициент лучистого теплообмена
для внешней стороны стенки, Вт/(м2-К);
S - площадь внешней поверхности стенки,
м2; ‘
f - температура излучающей поверхности,
°C;
/j - температура внешней поверхности стен-
ки (поглощающей поверхности), °C;
• конвекцией между внешней средой и
внешней поверхностью стенки. При этом
®conv.r=^A<V'l)>
где Фсощ,, - тепловой поток, переносимый пу-
тем конвекции, Вт;
h^e — коэффициент конвективного теплооб-
мена для внешней стороны стенки, Вт/(м2-К);
S — площадь внешней поверхности стенки,
м2;
te - температура внешней среды, °C;
/j - температура внешней поверхности стен-
ки, °C;
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
86
• теплопроводностью между внешней по-
верхностью и внутренней поверхностью стен-
ки через материал, предполагаемый однород-
ным, толщиной е и с коэффициентом теплопро-
водности X. В этом случае
Фг .= Me-S, (t.-tX
cond	в' 1 27’
где Фсопа - поток тепла, передаваемый за счет
теплопроводности, Вт;
X - коэффициент теплопроводности рас-
сматриваемого материала, Вт/(м*К);
е - толщина рассматриваемого слоя мате-
риала, м;
Se - площадь внешней поверхности стенки,
м2; очевидно, можно заменить Se на Sf (площадь
внутренней поверхности стенки), поскольку
se=s-,
fj - температура внешней поверхности стен-
ки, °C;
t2 - температура внутренней поверхности
стенки, °C;
• конвекцией между внутренней поверхно-
стью стенки и внутренней средой. При этом
Фс«ЛШ)>
где ФСОПУ! - конвективный тепловой поток, Вт;
hci - коэффициент конвективного теплооб-
мена для внутренней стороны стенки, Вт/(м2-К);
St - площадь внутренней поверхности стен-
ки, °C;
t2 - температура внутренней поверхности
стенки, °C;
tf - температура внутренней среды, °C;
• излучением между внутренней поверхно-
стью стенки (излучающая поверхность) и по-
глощающей поверхностью. В этом случае име-
ем
Ф_,= h.-S.(t.-t"),
ray,? r,i n 2
где Фгау! - лучистый тепловой поток, Вт;
hri - коэффициент лучистого теплообмена
для внутренней стороны стенки, Вт/(м2-К);
Sf - площадь внутренней поверхности стен-
ки, м2;
t2 - температура излучающей поверхности
(внутренняя поверхность стенки), °C;
Г - температура поверхности, поглощаю-
щей излучение, °C.
Сделаем предположение, близкое к реаль-
ной ситуации, что f практически равно te, t"
практически равно Г и ^=^ =5, тогда пять пре-
дыдущих уравнений примут вид
Фгау.е=Л,/5(^1)>
фсопа=^^г9’
Фсопч/=^2-0,
Закон сохранения энергии требует, чтобы в
установившемся состоянии поток тепла, пере-
даваемого излучением и конвекцией от внеш-
ней среды к внешней поверхности стенки, был
равен потоку, который проходит за счет тепло-
проводности через стенку, а этот последний ра-
вен потоку, передаваемому за счет конвекции и
излучения от внутренней поверхности стенки
к внутренней среде, следовательно,
Ф +ф = ф = ф + Ф„, = Ф.
ray.e conv,e cond conv.i ray,?
В то же время выражения для разности тем-
ператур, вытекающие из предыдущих уравне-
ний, имеют вид
ф -4-ф
. гау,е ~ ^conv,e
ф	+ Ф
_ conv,e ray,?
2-/‘ (hj+hjs
Отсюда
^~Ь=ф
1 Г 1	£	1
S{hr,e +hc,e + A + hc.i +hr,i J
ИЛИ

1 [	1 е_ 1
SI hr e +hc e + X + hc i +hr j
1.3.2. ПЕРЕДАЧА ТЕПЛА
87
Если положить, что
/г^ + hce = he - сумма коэффициентов теп-
лообмена с внешней средой путем излучения и
конвекции и
hc f + hrt = ht - сумма коэффициентов тепло-
обмена с внутренней средой путем излучения
и конвекции,
то получим
Полагая
1	1 е 1
— —----1---1—,
К he Л Л,
выражение для передаваемого теплового потока
за счет конвекции, теплопроводности или из-
лучения можно записывать в виде следующего
основного соотношения:
Ф = K-S(t -tj, Вт,
где К - полный коэффициент теплоотдачи, Вт/
(м2-К) (см. пример расчета в п. 1.3.2.4.2.2).
Примечание
Мы только что приняли
1	1	е	1
—. _---н 1 '
К	he Z /7,
В большинстве случаев стенка, через кото-
рую тепло передается за счет теплопроводнос-
ти, состоит не из одного слоя материала тол-
щиной е и с коэффициентом теплопроводнос-
ти X, а из нескольких слоев различных мате-
риалов (будем предполагать, что слои однород-
ны), каждый из которых имеет толщину е и ко-
эффициент теплопроводности X Тогда имеем
1	1 v- ei 1
— _-----н у----1—
К h	А
е	J	1
где 1/Ле = Re - термическое сопротивление
внешней поверхности, м2К/Вт;
1/h. = Rt - термическое сопротивление
внутренней поверхности, м2-К/Вт;
Q
2^— = Rx - термическое сопротивление
многослойного пакета, м2-К/Вт.
При этом выражение для передаваемого тепла
останется тем же, а именно
Ф =KS(t-Q, Вт.
1.З.2.4.2. Внешняя стена холодильного
склада
1.3.2.4.2.1. Формула для теплового потока,
проходящего через внешнюю стену
холодильного склада
Предположим, что рассматривается много-
слойная стена, тогда в соответствии с п.
1.3.2.4.1 имеем
Ф = K-S(t-tJ), Вт,
где
1	1 к- ei 1
— = — +> — + —.
К he Л, ht
Значения te (температуры внешней среды, в
данном случае воздуха вне склада) и Л (темпе-
ратуры внутренней среды, в данном случае воз-
духа внутри склада) считаются известными.
Площадь поверхности S также известна, как
и толщины различных слоев материалов, обра-
зующих стену.
Следовательно, остается определить значе-
ния X, hg, h..
а)	Значения коэффициентов теплопровод-
ности X
Значения X для большого числа материалов
приведены в этой книге в табл, с 1.3.2-9 по
1.3.2-16.
Техническая документация изготовителей
материалов также содержит значения коэффи-
циента теплопроводности для их продукции, но
предпочтительнее полагаться иа “официаль-
ные” документы, такие, как Document Technique
Unifie (D.T.U) под названием “Regies Th-К 77.
Regies de calcul des caracterisriques thermiques
utiles des parois de construction” (Правила рас-
чета типовых тепловых характеристик строи-
тельных стен)1, наиболее часто применяемые
специалистами по теплотехнике, или техничес-
1 Этот документ входит в стандарт NF Р 50-702.
88
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
кие указания (если срок их действия не истек)
CSTB1.
б)	Значения коэффициентов he и hj для теп-
лообмена путем конвекции и излучения
Мы видели в п. 1.3.2.4.1, что каждый из ко-
эффициентов he для внешней поверхности и hi
для внутренней поверхности равен сумме двух
коэффициентов - одного для лучистого и дру-
гого для конвективного теплообмена. Следова-
тельно,
he = hc.e + hr,^
hrhc.i + hr.i-
Нам нужно, таким образом, найти значения
hc.ehr.e h<,i*hr.i-
Рассмотрим сначала коэффициенты лучис-
того теплообмена h н hrf Как указано в п.
1.3.2.1.5, величина hr является функцией от раз-
ности термодинамических температур рассмат-
риваемых поверхностей.
Для холодильного склада температура внеш-
ней поверхности близка к температуре наруж-
ного воздуха н окружающих предметов, в то
время как температура внутренней поверхнос-
ти стен близка к температуре воздуха и других
поверхностей внутри склада. Пример расчета
приведен в п. 1.3.2.4.2.2 и изображен на рнс.
1.3.2-26.
Следовательно, можно принять, что для слу-
чая с холодильным складом hre н hrj равны
нулю.
Что же касается коэффициентов конвектив-
ного теплообмена hce и hcj, то мы знаем из п.
1.3.2.3, что их значения зависят от многих фак-
торов, среди которых существенными являют-
ся:
-	природа среды;
-	уровень температур;
-	скорость движения среды;
-	форма, размеры и собственные характе-
ристики поверхности обмена.
1 Научно-технический центр по строительству (Centre
Scientifique et Technique du Batiment 4, avenue du Recteur-
Poincare. 75782 Paris Cedex 16. Tel. (1)40.50.28.28).
Скорость движения среды вдоль поверхно-
сти обмена играет среди этих параметров са-
мую важную роль. Кроме того, нереально дать
значения hce н hci для всех возможных случа-
ев, поэтому мы можем опираться на базовые
значения для одного параметра - средней ско-
рости среды. Значения hce и hcj как функция
скорости среды приведены в табл. 1.3.2-21.
Можно использовать эти значения как для вер-
тикальных, так н для горизонтальных стенок.
Для рассматриваемого случая холодильно-
го склада можно использовать следующие зна-
чения;
hc = 23 Вт/(м2К), что соответствует стенке в
потоке воздуха со средней скоростью при-
мерно 4,5 м/с. Для скоростей, больших
или меньших этой, возьмем соответству-
ющие значения из табл. 1.3.2-21;
hc 1;= 8 Вт/(м2К), что соответствует стенке в по-
токе воздуха с небольшой скоростью (при-
мерно 0,6 м/с). Эта величина должна
уточняться в зависимости от интенсивно-
сти принудительного обдува, предусмот-
ренного внутри склада, и перемешивания
воздуха при помощи вентиляторов.
Таблица 1.3.2-21
Коэффициент конвективного теплообмена h, между
воздухом и стенкой как фунвдия средней скорости
воздуха
Средняя скорость воздуха, м/с	hc, Вт/(м2 К)
0	5,6
0,5	7,6
1	9,5
2	13,5
3	17,4
4	21,4
5	25,4
6	28,5
7	32,2
8	35,7
9	39,1
10	42,4
12	48,8
14	55,0
16	61,1
18	66,8
20	72,6
22	78,2
25	86,3
1.3.2. ПЕРЕДАЧА ТЕПЛА
89
Итак, для рассматриваемого холодильного
склада используются следующие коэффициен-
ты теплообмена путем конвекции и излучения:
h=hce+hr = 23 + 0 = 23 Вт/(м2К)
и
h~ hcj+ hri= 8 + ° = 8 Вт/(м2К).
Примечание
Значения he и А., имеющиеся в технической
литературе, несколько различаются у разных
авторов, но об этом не следует беспокоиться, так
как в действительности значения 1/йе и 1//т су-
щественно не влияют на характер теплообме-
на, если стенка обладает хорошей теплоизоля-
цией. Пример, приведенный ниже, показыва-
ет, что 1/йе составляет только 0,043/7,192=0,6%
от полного термического сопротивления стен-
ки, а 1/й-0,125/7,192=1,7%.
1.З.2.4.2.2. Пример расчета полного
коэффициента теплопередачи К для плоской
многослойной стенки и расчета изменения
температуры внутри стенки
Возьмем в качестве примера внешнюю вер-
тикальную стенку холодильного склада в тра-
диционном исполнении, т. е. составленную из
следующих слоев, перечисленных в направле-
нии от внешней поверхности к внутренней (рис.
1.3.2-26):
-	покрытие для защиты от влияния погод-
ных условий, толщина е}=2,5 см, коэффициент
теплопроводности Х]=0,87 Вт/(м К);
-	кирпичная стена, толщина е2=24 см, ко-
эффициент теплопроводности Х2=0,60 Вт/(м К);
-	промежуточная прослойка, толщина 2 см,
коэффициент теплопроводности Х3=0,87 Вт/
(мК);
90
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
-	пароотражающий экран, толщина 1 см,
коэффициент теплопроводности Х4=0,17 Вт/
(м-К);
-	теплоизоляция (размельченный полисти-
рол класса V), толщина е5=24 см, коэффици-
ент теплопроводности Х5=0,037 Вт/(мК);
- внутреннее противоударное покрытие, тол-
щина е6=2 см, коэффициент теплопроводнос-
ти Х6=0,87 Вт/(м К).
Мы видели в п. 1.3.2.4.1. что для много-
слойной плоской стенки
1	1 V- ej 1
— =—+У —+ —.
К he А,
Для холодильного склада he равен прибли-
женно 23 (внешняя поверхность стенки под воз-
действием потока воздуха, средняя скорость
которого равна 4,5 м/с) и ht равен примерно 8
(слабая вентиляция внутри помещения, соответ-
ствующая скорости воздуха около 0,5 м/с). Зна-
чения he и Af для различных скоростей движе-
ния воздуха приведены в табл. 1.3.2-21.
Отсюда имеем
1/Ае = 1/23 =0,043;
1/А,= 1/8 = 0,125;
у, е, 0,025 0,24 0,02 0,01 0,24 0,02 _
~ 0,87	0,60 0,87 0,17 0,037 + 0^87 ~
= 0,029 + 0,4 + 0,023 + 0,059 + 6,49 + 0,023.
В результате получаем
l/Af=O,043+0,029+0,4+0,023+0,059+6,49+
+0,023+0,125=7,192 м2К/Вт,
отсюда
К= 1/7,192 = 0,139 Вт/(м2 К).
Предполагается, что внешняя температура
равна +20°С , а внутренняя температура равна
-30°С. Отсюда можно получить, что тепловой
поток, проходящий с наружной стороны к внут-
ренней, равен
q=K(t-ti)=O, 139[20-(-30)]=
=0,139 х 50=6,95 Вт/м2.
Примечание
Отметим, что термическое сопротивление
изоляции, равное 0,24/0,037=6,49, составляет
92% от полного термического сопротивления
(6,49/7,192). Следовательно, отсюда можно по-
лучить, что если изоляция имеет значительную
толщину и малую теплопроводность, расчет
коэффициента К на этапе предварительного
проектирования может быть проведен с доста-
точной точностью по упрощенной формуле:
К=Ме, Вт/(м2 К).
Определение температур внутри стенки
Получаем в направлении от внешней повер-
хности стенки к внутренней (рис. 1.3.2-26):
•	t-tx=K{t-t)A/h=6,95x0,043=0,3 К.
Поскольку ?е=+20°С, температура внешней
поверхности стенки равна /,=^-0,3 К=19,7°С;
•	/1-Г2=Д/е-/)е1Д1=6,95x0,029=0,20 К.
Следовательно, температура t2 на поверхно-
сти раздела “внешнее покрытие - каменная
кладка” равна
Т2=Т]-0,20 К=19,5 °C;
•	/2-/3=А:(Ге-Г) е2А2=6,95хО,4=2,78 К.
Следовательно, температура t3 на поверхно-
сти раздела “каменная кладка - промежуточный
слой” равна
/3=Г2-2,78 К= 16,72 °C;
•	ti-t4=K(t-t) e3l’k3=6,95x0,023=0,16 К.
Следовательно, температура ?4 на поверхно-
сти раздела “промежуточный слой - пароотра-
жающий экран” равна
?4=?3-0,16 К= 16,56 °C;
•	t.-L=K(t-t)e/k=6,95x0,059=0,41 К.
Следовательно, температура ?5 на поверхно-
сти раздела “пароотражающий экран - тепло-
изоляция” равна
Г5=/4-0,41 К=16,15 °C;
•	Г5-Гб=^(Ге-Г,.)е5/Х5=6,95х6,49=45,10 К.
Следовательно, температура t6 на поверхно-
сти раздела “теплоизоляция - внутреннее по-
крытие” равна
t6=t5-AS, 10 К=-28,95 °C;
•	Л-Т7=К(Г -Г) е,/Х =6,95x0,023=0,16 К.
Следовательно, температура ?7 на внутрен-
ней поверхности стенки равна
1.3.2. ПЕРЕДАЧА ТЕПЛА
91
Г7=Г6-О,16 K=-29,ll °C;
• trt=K(t-t) \lh =6,95x0,125=0,87 К.
Следовательно, температура f внутри холо-
дильного склада равна
Г=Т7-0,87 К=-29,98 °C.
Мы должны были получить -30 °C, очень
небольшое различие возникло из-за того, что
при вычислениях l/he, е/Х и 1/h результат от
деления округлялся.
1.3.2.4.2.3. Предварительный расчет значения
полного коэффициента теплопередачи К
Мы отметили в п. 1.3.2.4.2.1, что можно
провести расчеты коэффициента К, основыва-
ясь на значениях Ае=23 Вт/(м2 К) и /г =8 Вт/
(м2 К). Кроме того, мы утверждали в примере
п. 1.3.2.4.2.2, что термические сопротивления
слоев из материалов, отличных от теплоизоля-
ции, пренебрежимо малы.
Определение коэффициента К стенки холо-
дильного склада может быть произведено с до-
статочной точностью, особенно на этапе пред-
варительного проектирования, с помощью фор-
мулы
1 lei lei е
— = — + — + — = — + - + - = 0,17 + —,
К he X h, 23 X 8 X
и, следовательно,
К =-----— ,Вт/(м2К).
0,17+ е/Х
Результаты расчета представлены на рис.
1.3.2-27.
Пример
Вернемся к стенке на рис. 1.3.2-26. Мы ука-
зывали ранее, что толщина изоляции равна
е=24 см и ее коэффициент теплопроводности
1=0,037 Вт/(мК).
Из рис. 1.3.2-27 для этих значении находим
К®0,16 Вт/(м2 К).
Если же провести более точный расчет, то
можно вычислить сумму е/Х и получить 7,02.
Из рис. 1.3.2-27 тогда для этих условий нахо-
дим
J S
Рис. 1.3.2-27. Диаграмма для определе-
ния коэффициента К внешней стенки холо-
дильного склада
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
92
Я«0,145 Вт/(м2 К).
Точный расчет дает /<=0,139 Вт/(м2К), т.е.
имеем очень хорошее приближение, даже при-
нимая во внимание только одну изоляцию.
1.З.2.4.2.4. Наличие воздушной прослойки
Если между двумя слоями материала в стен-
ке находится воздушная прослойка, передача
тепла происходит не только путем теплопровод-
ности, как внутри остальной части стенки, но
и путем конвекции и излучения. Для того что-
бы учесть эти три режима передачи тепла, вво-
дят эквивалентный коэффициент теплопро-
водности Х^ для воздушной прослойки. Дру-
гими словами, некий фиктивный материал, ко-
торый заполнил бы пространство, занятое воз-
душной прослойкой, должен был бы иметь теп-
лопроводность Х^ для передачи такого же ко-
личества тепла, что и слой воздуха.
Эквивалентные коэффициенты теплопро-
водности в зависимости от толщины прослоек
приведены в табл. 1.3.2-22 для средней темпе-
ратуры 0°С стенок, ограничивающих слой воз-
духа, и для коэффициента лучеиспускания этих
стенок 5,0 Вт/(м2 К4), что соответствует силь-
ной поглощательной способности, присущей
обычным строительным материалам (камень,
бетон, кирпич, гипс).
Для каждых 10 К увеличения или уменьше-
ния средней температуры стеиок, ограничива-
ющих слой воздуха, значение Х^ возрастает
или уменьшается примерно на 8%.
В табл. 1.3.2-22 приведена также толщина
стенки из кирпича (сплошного) с коэффициен-
там теплопроводности X, равным 0,87 Вт/(мК),
термическое сопротивление которой было бы
равно сопротивлению воздушной прослойки
заданной толщины.
Пример
Рассчитать тепловой поток, передаваемый
через слой воздуха толщиной 10 см, располо-
женный между двумя однородными слоями,
образующими вертикальную стенку холодиль-
ного склада. Температуры поверхностей этих
стенок принять равными 0°С и +10°С.
Решение
Согласно табл. 1.3.2-22 имеем X =0,564.
eq
Следовательно, передаваемый тепловой поток
будет равен
Ф=Х^(Г-Г^О,564/0,10х 10=56,4 Вт/м2.
Итак, если в случае твердой стенки тепло-
проводность остается постоянной, то для воз-
духа эквивалентная теплопроводность возрас-
тает пропорционально толщине слоя воздуха.
Термическое сопротивление е/Х^ слоев воз-
духа, ограниченных строительными материала-
ми (С«5,0 Вт/(м2 К)), принимает максимальное
значение » 0,18-0,20 м2 К/Вт для толщины слоя
около 2 см. В присутствии полированных ме-
таллов (листов алюминия, например, для кото-
рых С«0,35 Вт/(м2 К)) термическое сопротив-
ление слоя воздуха достигает максимума при-
Таблица 1.3.2-22
Эквивалентная теплопроводность	Вт/(м-К), слоев воздуха различной толщины и ориентации для средней
температуры 0*С и коэффициента лучеиспускания А, стенок 5,0 Вт/(м1-К) (по Саттегег)
Положение слоя воздуха н направление потока тепла	Толщина слоя воздуха, см								
	0,5	1	2	4	6	8	10	15	20
Эквивалентная теплопроводность X™, Вт/(м К)									
Вертикальное Горизонтальное	0,043	0,065	0,115	0,221	0,333	0,448	0,564	0,861	1,163
поток вверх	0,044	0,071	0,131	0,252	0,371	0,492	0,612	0,913	1,210
поток вниз	0,043	0,064	0,106	0,187	0,269	0,350	0,430	0,632	0,837
Эквивалентная толщина кирпича (Х=0,87 Вт/(мК)), см									
Вертикальное Горизонтальное	9,2	12,2	13,8	14,3	14,3	14,2	14,0	13,8	13,6
поток вверх	9,0	11,2	12,0	12,5	12,8	12,9	13,0	13,0	13,1
поток вниз	9,2	12,4	15,0	16,9	17,7	18,1	18,4	18,7	18,9
1.3.2. ПЕРЕДАЧА ТЕПЛА
93
мерно 0,65 м2 K/Вт для толщины слоя около
5 см.
Этот эффект объясняется тем, что лишь в
случае тонких слоев коэффициент теплопровод-
ности играет преобладающую роль, тогда как
для более толстых слоев его значение невели-
ко, поскольку основным механизмом теплооб-
мена становится конвекция. Но влияние излу-
чения одинаково в обоих случаях, что объяс-
няет более слабый теплообмен в случае стенок,
содержащих полированные металлы. Вот поче-
му иногда при применении криогенной изоля-
ции в воздушную прослойку помещают не-
сколько экранов с низким коэффициентом лу-
чеиспускания. При этом передаваемый тепло-
вой поток уменьшается в пропорции 1 к 1/(л+1),
где п - число помещенных экранов.
1.3.2.4.2.5. Неоднородные стенки
Неоднородности стенок могут быть несколь-
ких типов.
•	Неоднородности слабые и равномерные. Это,
например, случай каменной стены, содержа-
щей стыки. Коэффициенты теплопроводно-
сти для таких стенок указываются в специ-
альных источниках1.
•	Неоднородности значительные, но равно-
мерные. Это, например, ячейки в пустотелых
кирпичах. В таких случаях необходимо обра-
щаться к значениям, приведенным в специаль-
ной литературе.
Для неоднородностей слабых или значи-
тельных, но равномерных можно рассчитать
полный коэффициент К средней теплопереда-
чи с поверхности по формуле (рис. 1.3.2-28)
к _KVSX+K2-S2
5, +S2	’
где К - коэффициент теплопередачи стенки, Вт/
(м2К);
/С] - коэффициент теплопередачи стенки
площадью Sp м2, Вт/(м2 К);
1 “Правила расчета типовых тепловых характеристик
для строительных конструкций” (Regies Th-K77 или стан-
дарт NF Р 50-702) и “Расчеттепловых потерь в зимнее вре-
мя” (Guide de la Commission Technique de 1’AICVF, PYC Ed.).
K,,S„
Рис. 1.3.2-28. Расчет коэффициента теплопроводности
стенки, содержащей равномерные неоднородности
К2 - коэффициент теплопередачи стенки
площадью S2, м2, Вт/(м2 К).
• Сложные неоднородности. Наиболее
обоснованное решение содержится в техни-
ческих указаниях CSTB или в Regies Th-K
77, ссылки на которые приводились ранее.
1.З.2.4.З. Другие частные случаи
1.3.2.4.3.1. Внутренние перегородки
холодильных складов
Холодильные склады часто содержат не-
сколько смежных отсеков при различных тем-
пературах, например холодильные камеры при
температуре около 0°С и складские камеры при
-25 или -30°С.
В этом случае сохраняется принцип расче-
та коэффициента К отдельных стенок, приве-
денный в п. 1.3.2.4.2.2, причем нужно рассмат-
ривать уже не коэффициент конвективного теп-
лообмена he для внешней стороны, а два ко-
эффициента конвективного теплообмена
внутренних сторон стенок ht и h!, значения
которых являются функцией в основном скоро-
сти циркуляции воздуха у поверхности стенок.
Значения /г или Л/ в зависимости от этой ско-
рости, которая должна оцениваться в соответ-
ствии со степенью перемешивания окружающе-
го воздуха, с расположением ящиков-поддонов
ит.д., даны в табл. 1.3.2-21.
Толщина изоляции между двумя смежными
камерами с различной температурой, как пра-
вило, менее важна, чем для внешней стенки.
Термические сопротивления 1/Л; и 1/Л/ дают
часто более высокий вклад в полное термичес-
кое сопротивление.
94
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
1.3.2.4.3.2. Обогреваемые помещения
Холодильные склады содержат в большин-
стве случаев также помещения для персонала,
которые, по очевидным причинам температур-
ного комфорта н особенно стоимости обогре-
ва, находятся вне контакта с низкотемператур-
ными отсеками и строятся в нескольких мет-
рах от складов.
Эти помещения должны обогреваться в хо-
лодное время года. Расчет потерь тепла для них
осуществляется исходя из полных коэффициен-
тов теплопередачи К для их стенок. Этот рас-
чет имеет несколько особенностей, и читатель
должен обратиться к специальной литературе,
см., например, “Нагрев, расчет потерь и теп-
ловой нагрузки зимой, определение мощности
нагревателей, устанавливаемых в помещении”
(Собрание руководств AICVF)1.
1.З.2.5. Передача тепла от одной среды
к другой через искривленную стенку
Этот случай очень часто встречается в хо-
лодильной науке, когда речь идет:
• о полезной теплопередаче, например:
-	от воздуха к хладагенту, циркулирующе-
му в трубах испарителя, работающего по типу
прямого расширения;
-	от хладагента к воздуху в случае конден-
сатора с воздушным охлаждением;
-	от охлаждаемой жидкости к хладагенту в
случае других типов испарителей;
-	от хладагента к охлаждаемой жидкости в
случае других типов конденсаторов;
• о нежелательной теплопередаче, например,
от окружающего воздуха в помещении при не-
которой температуре к хладагенту, циркулиру-
ющему в трубопроводе, проложенном в этом
помещении.
Как и в случае плоской стенки, передавае-
мый тепловой поток выражается формулой
&=KS(t-t),
где Ф - поток тепла, передаваемый конвекцией
и излучением, Вт;
1 “Chauffage, calcul des deperditions et charges thermiques
d’hiver, determination des puissances de chauffage a installer
dans les locaux” (Collection des guides de 1’AICVF), PYC Ed.
К - полный коэффициент теплопередачи с
поверхности, Вт/(м2 К);
te - температура более теплой среды, °C;
tt - температура более холодной среды, °C.
Из рис. 1.3.2-29 видно, что внешняя повер-
хность Se отличается от внутренней поверхно-
сти Sr Необходимо ввести два коэффициента
для полной теплопередачи с поверхности, а
именно Ке для внешней поверхности и КЛ для
внутренней поверхности. На установившемся
режиме тепловой поток Q постоянен, т.е.
Ф=вд(/-о=^лаеч)-
Другой подход состоит в том, чтобы исполь-
зовать в расчете не площадь, а длину L рассмат-
риваемого трубопровода и, следовательно, оп-
ределять для этого случая линейный коэффи-
циент полной теплопередачи к, Вт/(м-К).
Пусть трубопровод (рис. 1.3.2-29) имеет
внутренний диаметр dj и внешний диаметр de
(слой Ф с теплопроводностью например
стальной); на трубопровод наложена теплоизо-
ляция (слой ® с теплопроводностью Х2, напри-
мер из микропористой резины); все это поме-
щено в пароизоляционный экран (слой ® с теп-
лопроводностью Х3); затем располагается за-
щитное покрытие (слой ® с теплопроводнос-
тью Х4, например из оцинкованной жести). Со-
ответствующие диаметры этих слоев указаны
на рис. 1.3.2-29.
Согласно закону Ньютона, термическое со-
противление конвективному нагреву поверхно-
сти слоя ® внешней средой в расчете на еди-
ницу длины равно
Ге = -———, м-К/Вт
Ле-ш/е
(мы используем букву г для обозначения тер-
мического сопротивления на единицу длины в
отличие от термического сопротивления на еди-
ницу площади, обозначаемого R).
Согласно закону Фурье, термические сопро-
тивления, обусловленные теплопроводностью
внутри четырех слоев, в расчете на единицу
длины1 равны:
1 Напомним, что натуральный логарифм числа равен
произведению 2,3 на десятичный логарифм этого числа, т.е.
lnx=2,31gx. Обозначения In для натурального логарифма
и 1g для десятичного логарифма рекомендованы стандартом
NF X 02-211 “Математические знаки и символы”.
1.3.2. ПЕРЕДАЧА ТЕПЛА
95
- для слоя ®:
1 d
гл =------in—, мК/Вт;
2л-Х4	<73
- для слоя ®:
1 >
г3 =----— In—, м-К/Вт;
2л -Х-з d2
-для слоя®:
1	, ^2
г2 = —— 1п-^-,мК/Вт;
271*^2 U]
- для слоя Ф:
1
г, = -—-, м-К/Вт.
й,ла(
Суммарное термическое сопротивление на
единицу длины равно
1	1 , de 1 , d3
г, =-----+-------In—+---------In—+
hende 2лХ4 c/3	2лХ3 d2
1	, d2 1 . d, 1	тг/г»
+------In— +-------In— +-------, м-К/Вт,
2kZ2 d]	27tk] di hiTidj
отсюда линейный коэффициент теплопередачи
л =—------In—, м-К/Вт.
2л-1, di
Согласно закону Ньютона, термическое со-
противление конвективному нагреву внутрен-
ней поверхности слоя Ф средой, протекающей
внутри цилиндра, равно в расчете на единицу
длины
1	1	, de
.. t ------+--------In —+
heitde 2яХ4 d2
1	, d2 \	d2 \	dy
2яХ3	d2	2яХ2	d}	2ЯА.!	df
k = —
+ —^-Г!,Вт/(мК).
96
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Тепловой поток, проходящий через едини-
цу длины, равен, следовательно,
внешнего поверхностного коэффициента тепло-
передачи,
1 , d2 1 , d2 1 , d,
.]П_Л +	.|n_A+ ln_2
2лХ3 d2 2лХ2 dx 2тй.х dx
ч-г-Ц-Г’.Вт/м.
Л,ла,
Исходя из этого соотношения можно рассчи-
тать коэффициенты теплопередачи через еди-
ницу площади поверхности Kt и Ке, относящи-
еся соответственно к внутренней поверхности
5. и внешней Se. Действительно, для внешней
поверхности Se передаваемый тепловой поток
записывается в виде
Ф =К S (t -td.
е е е v е и
Учитывая, что S=nde на единицу длины, имеем
Ф=Ке nde	откуда
т^- г 1 d d d d,
‘=[*7+2x7	+24 ’	+
+^1п^+п"1п^+Т^]“1’Вт/(м2-К)-
2a<2 W] 2Aq dj Hj dj
Аналогично найдем коэффициент теплопе-
редачи через единицу поверхности X,, относя-
щийся к внутренней поверхности S:.
Id,	d:	d	dt	d2
"г “г 2X4	a3 2X3	d2
+	'ln^ + n- ’ln^+7Г!' ’ Bt/(m2 
2A>2 d^	dj hj
Итак, имеем в общем случае:
•	для коэффициента теплопередачи в рас-
чете на единицу длины трубопровода, т.е. для
линейного коэффициента теплопередачи,
. Г 1 1 de , < 1 11 1
Я [_he	dj^hi rfj ’
Вт/(мК);
•	для коэффициента теплопередачи через
внешнюю поверхность трубопровода, т.е. для
Вт/(м2К);
• для коэффициента теплопередачи через
внутреннюю поверхность трубопровода, т.е.
для внутреннего поверхностного коэффициен-
та теплопередачи,
Вт/(м2К).
Пример
Пусть внутри стальной трубы с внутренним
диаметром 36 мм н толщиной стенки 3,2 мм
протекает охлажденная вода при температуре
+4°С. Эта труба с охлажденной водой соединя-
ет испаритель холодильной установки с бата-
реей охлаждения воздуха и проходит по ком-
нате длиной 10 м. Температура в комнате рав-
на +20°С.
Требуется определить тепловой поток от воз-
духа к охлажденной воде в следующих двух
случаях:
-	труба не теплоизолирована;
-	труба теплоизолирована слоем пенополи-
уретана (толщиной 30 мм, Х=О,О35 Вт/(м К)),
который покрыт пароизоляционным экраном
(толщиной 3 мм, Х=0,163 Вт/(м-К)), все эго за-
щищено алюминиевыми листами (толщиной 6/
10 мм, Х=208 Вт/(м К)).
Решение
1. Расчет теплопередачи от воздуха к ох-
лажденной воде для случая нетеплоизолиро-
ванной трубы
Если использовать ту же систему обозна-
чений, что и на рис 1.3.2-29, получаем
d= 36 + 2 х 3,2 = 42,4 мм = 0,0424 м;
df= 0,036 м;
Х(= 40 Вт/(м К) (табл. 1.3.2-106 для стали).
Коэффициент конвективной теплопередачи
от внешней поверхности hc (предполагается от-
сутствие лучистого теплообмена, что справед-
1.3.2. ПЕРЕДАЧА ТЕПЛА
97
пиво в большинстве случаев) находим из усло-
вия, что теплоотдача осуществляется путем сво-
бодной конвекции. Следовательно, применяя
формулу из п. 1.3.2.3.2.1, получаем
А =1,21 $Й = 1,21	= 5,34 Вт/(м2К),
с V d у 0,0424	v '
отсюда
Ае=5,34 Вт/(м2К).
Коэффициент конвективной теплоотдачи от
внутренней поверхности А(. (в нашем случае нет
излучения) находится с учетом принудительной
прокачки воды по трубе. Если предположить,
что скорость воды равна 1 м/с, из рис. 1.3.2-14
получаем А^гЮО Вт/(м2К).
Отсюда полный линейный коэффициент
теплопередачи равен
, r 1 1	1 . d	1 1
к = п h---+	-----] =
пе de 2Х rf, A, J, j
r 1	1	1	0,0424
" Я 15,34 Х 0,0424 + 2 х 40 Х1П 0,036 4
+-_J_x_2_ri	3>14____
-2100 0,036J	4,42 + 0,0019 + 0,013
= 0,70 Вт/(м2-К).
Следовательно, количество тепла, передан-
ного. от окружающего воздуха при +20°С к ох-
лажденной воде при +4°С, равно
Ф = к1-М = 0,70x10x16= 112 Вт.
Можно также вести расчет с использовани-
ем поверхностных коэффициентов Ке и К{. Вы-
числим их. По формулам, приведенным непос-
редственно перед примером, получаем
r 1	0,0424 , 0,0424
е ~ 5,34 + 2x40 хЬ 0,036 +
+ 2Й0Х^Г' "«Вт"“гК>
Площадь внешней поверхности Se равна л d l,
отсюда для теплового потока
Ф = Ке  nde  I  \t = 5,3 х 3,14 х
х0,0424x10x16 = 112Вт.
Аналогичный расчет для коэффициента X?
дает
Х'=6,2 Вт/(м2 К),
отсюда
Ф = ХГ,  5, • А/ = 6,2 х 3,14 х 0,036 х 10 х 16 =
= 112 Вт.
2. Расчет теплового потока, передаваемо-
го от воздуха к охлажденной воде, для вари-
анта с теплоизолированной трубой
Используя обозначения рис. 1.3.2-29, полу-
чаем для полного линейного коэффициента теп-
лопередачи
, г 1	1 , d, 1 , d-.
k -- 7t • [“-;-Ь “Т— • 1П —--Ь “г— • 1П —I-h
kede d3 2X3 d2
+J-’ln^-+4T— ln4L+-Д-Г1 , Bt/(m-K),
2X2 rf] 2X] J, A,J,J v ’
где di = 0,036 m,
dx = 0,036+2x0,0032=0,0424 m,
d2 = 0,0424+2x0,030=0,1024 m,
d3 = 0,1024+2x0,003=0,103 m,
de = 0,103+2x0,0006=0,1042 m,
X, = 40 BtZ(m-K),
\ = 0,035 BtZ(m-K),
\ = 0,163 BtZ(m-K),
X4 = 208 BtZ(m-K).
Так как коэффициент теплоотдачи от внеш-
ней поверхности he равен коэффициенту кон-
вективного теплообмена hc, можно оценить, что
температура поверхности обшивки из алюми-
ниевых листов будет очень близка к темпера-
туре окружающего воздуха. Пусть она равна
19°С. В этом случае будем иметь
*,=Ц1^.1.21^=у2Вт/^ю,
т.е.
98
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
й,=2,12 Вт/(м2К).
Что касается коэффициента конвективного
теплообмена для внутренней поверхности /г, то
условия остались те же, что и в 1-м варианте.
Получаем
h =2100 Вт/(м2К).
Следовательно,
. r 1	1	1	0,1042
t = ” [2Д2Х0Д042 + 272бЗХ'П-5Ж+
1	0,103	1	0,1024.
+ 2 х 0,163 Х Ш 0,1024 + 2 х 0,035 Х “* 0,0424 +
1	, 0,0424	1	1	,
2x40	0,036 2100 0,036J ’
или
к = 3,14 (4,526 + 0,0000265 + 0,00797 +
+12,48+0,00196+0,013225)-1,
к = 0,18Вт/(м-К).
Тепловой поток, передаваемый от воздуха к
охлажденной воде, в случае теплоизолирован-
ной трубы равен
Ф = 0,18x10x16=28,8 Вт.
Такой же результат получается, если прово-
дить вычисления с использованием коэффици-
ентов Ке и Kt, относящихся к поверхностям Se
Примечание 1
Выгод а от использования теплоизоляции для
такого трубопровода очевидна, поскольку от нее
зависит повышение температуры охлажденной
воды, находящейся в этом трубопроводе, осо-
бенно если вода не движется. Эго происходит
довольно часто, когда не требуется охлаждать
воздух в испарителе или, например, в установ-
ке кондиционирования воздуха. Действительно,
предположим, что труба заделана в стены с обо-
их концов, т.е. там, где она проходит через сте-
ны рассматриваемой комнаты. Объем воды ра-
вен объему участка трубы, или
г = ^./=ЗД4хО^х1Ои 7мз
4	4
т.е. масса воды около 10 кг.
Тепловой поток, поступающий из комнаты
к трубе без теплоизоляции, равен 112 Вт, или
112 Дж/с. Количество тепла, поступающего к
воде за 1 час, равно
2=112x3 600=403 200 Дж « 403 кДж.
По формуле из п. 1.3.2.4. получим, зная, что
удельная теплоемкость воды равна 4,18 кДж/
(кг-К),
&t=Q!(m с)=403/(10х4,18) « 9,6 К.
Аналогичный расчет для теплоизолирован-
ной трубы показывает, что увеличение темпе-
ратуры покоящейся воды составит только 2,1 К.
Исходя из таких расчетов, можно сделать
вывод, необходима или нет теплоизоляция тру-
бопровода. Данные по толщине необходимой
теплоизоляции чаще всего даются в табличной
форме (см. п. 3.1.6.1.3.2).
Примечание 2
Предыдущие рассуждения позволят нам сде-
лать вывод, что наиболее значительные терми-
ческие сопротивления соответствуют, с одной
стороны, внешней конвекции, т. е. между воз-
духом и трубопроводом, и, с другой стороны,
теплопроводности через изоляцию. Термичес-
ким сопротивлением, обусловленным другими
факторами, можно, следовательно, пренебречь.
Примечание 3
Так как имеется два полных поверхностных
коэффициента теплопередачи, необходимо каж-
дый раз указывать, какой поверхности соответ-
ствует данный коэффициент теплопередачи.
1.3.2. ПЕРЕДАЧА ТЕПЛА
99
1.З.2.6. Передача тепла от одной среды
к другой в теплообменнике
1.З.2.6.1.	Теплообменники, используемые в
холодильных установках1
Если читатель обратится к рис. 1.3.6-12, где
дается принципиальная схема холодильной ус-
тановки, то он обнаружит в ней множество теп-
лообменников.
1.3.2.6.1.1.	Испаритель
Испаритель - это теплообменник, в котором
тепло передается от охлаждаемой среды к ох-
лаждающей среде, циркулирующей в холодиль-
ном контуре.
Охлаждаемая среда может быть газообраз-
ной (как, например, воздух в холодильной ка-
мере) или жидкой (например, молоко в цистер-
не). Охлаждающая среда - это всегда жидкость,
которая может быть:
-	хладагентом, если нужно получить доста-
точно низкие отрицательные температуры;
-	рассолом, который также позволяет дос-
тичь достаточно низких температур, но исполь-
зуется лишь в специальных случаях;
-	водой, которая называется охлажденной,
для температур выше 0°С (в случае батарей ох-
лаждения воздуха в установках для кондицио-
нирования).
Существуют еще эвтектические испарите-
ли, которые заполняются эвтектикой, и если
она охлаждается в течение ночи, холод сохра-
няется на весь следующий день (используется
для некоторых типов холодильников на транс-
порте).
Испарители будут изучаться более подроб-
но в разд. 3.1.2.
1.3.2.6.1.2.	Теплообменник
Как видно из рис. 1.3.6-12, через теплооб-
менник проходят навстречу друг другу с одной
стороны горячий жидкий хладагент, поступа-
ющий из конденсатора, и с другой стороны хо-
лодный газообразный хладагент, поступаю-
щий из испарителя. Передача тепла будет, сле-
1 Теплообменники являются объектом стандарта NF Е
38-320 “Типы теплообменников: классификация”.
довательно, осуществляться от жидкого хлада-
гента, температура которого начнет снижаться
(в этом случае говорят, что жидкость переох-
лаждается), к газообразному хладагенту, тем-
пература которого начнет повышаться (в этом
случае говорят, что газ перегревается). Такой
обмен теплом иногда позволяет улучшить тер-
модинамический цикл (см. п. 1.3.6.4.1.1).
Теплообменники, работающие одновремен-
но как перегреватель/переохладитель, подроб-
но описаны в пп. 1.3.6.4.1, 3.1.4.4 и 3.1.4.5.
1.3.2.6.1.3.	Переохладители
Ниже (см. п. 1.3.6.4.1.2) будет обращено
внимание на то, что использование теплообмен-
ника типа перегреватель/переохладитель не все-
гда является разумным решением и что иногда
предпочтительнее только переохлаждать жид-
кий хладагент. В случае теплообменника, ра-
ботающего как переохладитель, передача теп-
ла осуществляется от хладагента к охлаждаю-
щей воде.
Мы вновь вернемся к переохладителям в пп.
с 1.3.6.3.5.3 по 1.З.6.4.1.
1.3.2.6.1.4.	Охладитель перегретого пара
Его роль заключается в снижении темпера-
туры газообразного хладагента от температуры,
которую он имеет на выходе из компрессора, до
температуры конденсации. Следовательно, пе-
ренос тепла осуществляется от хладагента к
охлаждающей среде, в качестве которой чаще
всего используется вода.
Охладители перегретого пара обсуждаются
в пп. 1.3.6.4.1 и 3.1.4.4.
1.3.2.6.1.5.	Конденсатор
Его роль заключается в изъятии того коли-
чества тепла, которое было получено хладаген-
том в испарителе от охлаждаемой среды, а так-
же теплового эквивалента работы компрессора.
Обмен теплом осуществляется между хла-
дагентом и охлаждающей средой, которая мо-
жет быть жидкой (в основном вода) или газо-
образной (воздух). Далее будет отмечено, что в
то время, как конденсация происходит при по-
стоянной температуре, температура охлаждаю-
щей среды изменяется. То же самое происхо-
100
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
дит в испарителе: температура парообразова-
ния остается постоянной в процессе испарения,
тогда как температура охлаждаемой среды из-
меняется.
Конденсаторы являются основным предме-
том обсуждения в разд. 3.1.3.
В некоторых случаях одно и то же устрой-
ство выполняет функции охладителя перегре-
того пара, конденсатора и переохладителя. Это
устройство называется конденсатором, но при
этом имеется в виду только его центральная
часть, в которой, собственно говоря, и проис-
ходит конденсация. В действительности устрой-
ство состоит из трех участков, первый из них
является охладителем перегретого пара, а пос-
ледний - переохладителем.
Выше мы отмечали, что хладагент отдает
свое тепло воздуху или охлаждающей воде.
Воздух, поступающий из атмосферы, обтекает
трубы, по которым цир^лирует хладагент, а
затем выбрасывается в атмосферу. Вода может
поступать из общей водопроводной сети и, на-
гревшись, удаляться в канализацию.
Но такое решение имеет два недостатка: оно
является дорогостоящим для потребителя из-за
высокой стоимости кубического метра воды и,
что более важно, противоречит политике охра-
ны окружающей среды, целью которой являет-
ся защита наших природных богатств.
Поэтому применяются различные системы,
позволяющие экономить воду. Эго испаритель-
ные конденсаторы, градирни. Все эти устрой-
ства относятся к классу теплообменников.
В случае испарительного конденсатора мы
имеем дело с конденсатором, в котором тепло-
обмен осуществляется между хладагентом и
двумя средами: воздухом и потоком воды. Мы
вернемся к обсуждению этого устройства поз-
же (см. п. 3.1.3.3.3).
Градирни представляют другой тип тепло-
обменников.
1.З.2.6.1.6.	Градирни
Эти теплообменники обеспечивают охлаж-
дение воды, цир^лирующей в замкнутом кон-
туре в конденсаторе, и обмен теплом осуществ-
ляется между охлаждаемой водой и охлажда-
ющим воздухом. Итак, если в воздушном кон-
денсаторе хладагент отдает все свое тепло не-
посредственно воздуху, то в градирнях хлада-
гент отдает тепло воздуху через промежуточный
водяной контур.
Градирни будут рассмотрены в п. 3.1.3.3.2.
1.3.2.6.1.7.	Маслоохладитель
Он имеет отношение в основном к холо-
дильным установкам, оснащенным винтовым
компрессором. Располагается на участке конту-
ра, где масло после маслоотделителя поступа-
ет в компрессор. Задача маслоохладителя - сни-
зить температуру масла, которое отдает все свое
тепло охлаждающей воде или даже хладаген-
ту. Следовательно, существуют теплообменни-
ки типа масло/вода или масло/хладагент.
Мы вернемся к маслоохладителям в п.
3.1.1.3.
1.3.2.6.1.8.	Теплообменники-регенераторы
тепла для пригодных двигателей
В отдельных случаях приводные электро-
двигатели больших компрессоров должны ох-
лаждаться, чаще всего водой. Это вызвало по-
явление нового типа теплообменников.
Если для привода предусмотрен двигатель
внутреннего сгорания, работающий на газе, или
дизель, то применяются, как правило, теплооб-
менники, которые являются одновременно ре-
генераторами, использующими тепло, выделен-
ное двигателем (охлаждаемым водой), и тепло
от сгорания газа.
Двигатели привода компрессоровизучают-
ся в п. 3.1.1.8.5, где мы вернемся к регенера-
ции тепла.
1.З.2.6.1.9.	Выводы
Самая простая холодильная установка со-
держит несколько теплообменников, а самая
сложная холодильная установка оснащена боль-
шим числом теплообменников. Иногда тепло-
обмен осуществляется между одной частью ус-
тановки и другой (в случае перегревателя/пе-
реохладителя), но в большинстве случаев, за ис-
ключением испарителя, который поглощает теп-
ло, это устройства, отдающие тепло различным
охлаждающим средам.
1.3.2. ПЕРЕДАЧА ТЕПЛА
101
Впрочем, может оказаться выгодным реге-
нерировать это тепло. Этот вопрос будет рас-
смотрен в п. 1.3.6.5.
1.З.2.6.2.	Оптимальные характеристики
теплообменника
Несмотря на кажущуюся простоту, тепло-
обменники являются устройствами, разработ-
ка и изготовление которых сложны, поскольку
требуют привлечения не только традиционных
технологий, таких, как механическая обработ-
ка (котельное производство, обработка листо-
вого металла) или сварка, ио и передовых тех-
нологий, таких, как математическое модели-
рование для определения оптимальных тол-
щин, профилей труб и оребрения и т.д. Поэто-
му все теплообменники должны удовлетворять
определенным критериям, на значения кото-
рых основное влияние будет оказывать следу-
ющие факторы1:
• теплообмен
-	между воздухом и поверхностью - в ус-
ловиях свободной или вынужденной конвек-
ции, с учетом влажности или инея;
-	между жидкостью и поверхностью, жид-
кость при этом может находиться в состоянии
кипения, конденсации или перегрева;
-	между ребрами различной конфигура-
ции, стенками гладких труб, монолитными
ребрами;
-	в присутствии масла, пыли, инея или на-
кипи;
•	обдув и течение среды
(тип течения, распределение воздуха, поте-
ри напора);
•	снабжение хладагентам
(коллекторов, контуров, распределителей,
диафрагм, регулирующих вентилей);
•	оттаивание (испарителей)
(возникновение, прекращение, режим, эф-
фективность, перенос массы, течение конден-
сата);
•управление
1 “Технология холодильных теплообменников” (Tech-
nologie des 6changeurs frigorifiques, G.Rigot, Revue Pratique
du Froid, питёго special, d6c. 1988, p. 18-28).
(датчиков, электромеханических и электрон-
ных регулирующих устройств);
•	коррозия
(предохранительная обработка, образование
накипи);
•	нагрузка
(вибрация, тепловое расширение, механи-
ческие напряжения, вызванные давлением);
•	надежность, герметичность, качество,
удобство обслуживания и т.д.
Теплообменник, наиболее подходящий в
каждом рассматриваемом случае, - это тот, ко-
торый удовлетворяет приведенным выше опти-
мальным характеристикам и который в то же
время имеет самое лучшее соотношение меж-
ду интенсивностью теплообмена и стоимостью.
Интенсивность теплообмена зависит от про-
изведения КА, т. е. от произведения коэффи-
циента теплопередачи на площадь поверхнос-
ти обмена, в то время как стоимость сильно за-
висит от природй использованных материалов
(медь, алюминий, сталь и т.д.). Следовательно,
всякое снижение стоимости происходит обыч-
но путем уменьшения потребления материалов
без нанесения ущерба интенсивности теплооб-
мена.
Это сложная проблема, поэтому во Франции
существует специальная организация, занима-
ющаяся исследованием теплообменников1. Ее
задачами являются:
-	изучение основ теплообменных процессов
применительно к теплообменникам;
-	разработка новых конструкций теплооб-
менников, более совершенных и менее дорого-
стоящих;
-	развитие методов расчета теплообменни-
ков и формирование банков данных;
-	измерение физических свойств сред;
-	использование банка результатов экспери-
ментальных исследований теплообменников-
прототипов.
* Речь идет о Группе по исследованию теплообменни-
ков (GRETh). Эта организация создана Французским Аген-
тством энергетиков (AFME) и Комиссариатом по атомной
энергии (СЕА). Штаб-квартира Группы находится в Цент-
ре ядерных исследований в Гренобле (CENG).
102
1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
1.З.2.6.З.	Различные типы
теплообменников
Существует большое число типов теплооб-
менников, но в холодильной отрасли чаще всего
встречаются трубчатые и пластинчатые тепло-
обменники. Мы обсудим их здесь кратко, по-
скольку более подробно они будут описаны в
разделах, посвященных испарителям, конден-
саторам и т д
1.3.2.6.3.1.	Трубчатые теплообменники'
Трубчатые теплообменники состоят, как это
отражено в названии, из труб, где циркулирует
одна из сред, с которой должен осуществлять-
ся теплообмен. Если теплообмен происходит с
воздухом, другая среда (как правило, хладагент)
циркулирует внутри труб (рис. 1.3.2-30). В про-
тивном случае, если теплообмен происходит с
жидкой средой (водой, молоком, вином и Т.Д.),
то охлаждающая жидкость (хладагент, рассол
и тд.) может циркулировать либо внутри труб
(например, в случае кожухотрубного испарите-
ля, рис. 1.3.2-31), либо вне труб (например, в
случае кожухотрубных конденсаторов для во-
ды), между трубами и кожухом.
Трубчатые теплообменники являются в пос-
ледние годы объектом многочисленных усовер-
шенствований, в первую очередь касающихся:
-	геометрии ребер, которые изготавливают
сейчас не гладкими, а волнистыми или решет-
чатыми (рис. 1.3.2-32);
-	разработки монолитных ребер, вырезан-
ных в стенке труб и оптимизированных в за-
висимости от состояния хладагента (парообра-
зование или конденсация);
-	внедрения труб с внутренними канавка-
ми или бороздками2 (около 60), глубина кото-
рых не превышает 0,25 мм (рис. 1.3.2-33). Мно-
гочисленные исследования, проведенные Ме-
1 См также “Неразрушающий контроль трубчатых теп-
лообменников с помощью токов Фуко” (Controle non de-
structif des echangeurs tubulaires par courants de Foucault,
Michel Mace, Revue Pratique du Froid, mai 1991, p. 100-103)
2 См также “Медные трубы с фрезерованными канав-
ками для теплообменников” (Les tubes rainures en cuivre pour
echangeurs thermiques, Michel Messant, Revue Generale du
Froid, mai 1988, p 279-281).
tifin ACR и Trefimetaux с трубами, имеющими
канавки, позволили сделать вывод, что они
вдвое повышают теплообмен по сравнению с
гладкими трубами (рис. 1.3.2-34).
Среди наиболее употребительных труб мож-
но перечислить1 2 1:
-	трубы Innerstar (Wieland), состоящие из
алюминиевого тянутого профиля с 6 или 10
продольными ребрами, через который пропу-
щена медная труба;
-	трубы Turbochill (Wolverine) с прямыми
ребрами на внешней стенке трубы и гофриро-
ванные на внутренней стенке;
-	трубы гофрированные, производства фир-
мы Ciat для испарителей FY
Наконец, нужно упомянуть другой тип труб-
чатых теплообменников' коаксиальный тепло-
обменник2. Речь идет о теплообменнике, очень
простом в изготовлении: две концентричные
трубы свернуты в спираль, течение хладагента
может быть либо кольцевым, т.е между двух
труб (случай, когда охлаждаемая жидкость пач-
кающая, например винное сусло), либо внутри-
трубным, т.е. в центральной трубе.
1.3.2.6.3.2.	Пластинчатые теплообменники
Второй тип теплообменников, используемых
в холодильной промышленности, - это пластин-
чатые теплообменники, которые все больше и
больше начинают конкурировать с трубчатыми
теплообменниками Различают три основные
модели: теплообменник с обычными пластина-
ми, теплообменник со сварными пластинами и
теплообменник с припаянными3 пластинами.
Обычный пластинчатый теплообменник со-
стоит из набора металлических пластин, изго-
1 “Теплообменники, исследования и успехи” (Echange-
urs de chaleur, recherches et progres recent, Ch Marvillet,
P Mercier, Revue Pratique du Froid, nutnero hors serie de
decembre 1988)
2 См. также “Коаксиальные теплообменники” (Les
echangeurs coaxiaux, J Bastard, J -M Navaro, Revue Generale
du Froid, mai 1988, p 271-272)
3 “Развитие технологии пластинчатых теплообменни-
ков и их применение в холодильной технике” (L’evolution
technologie de J’echangeur a plaques et ses application dans le
froid, Joel Leroy, Revue Generale du Froid, mai 1988, p. 283-
289)
1.3.2. ПЕРЕДАЧА ТЕПЛА
103
Рис. 1.3.2-30. Пример трубчатого теплообменника с оребренными трубами для обмена теплом между охлаждающей
жидкостью, циркулирующей внутри труб, и газообразной средой (как правило, воздухом) (Alta-LavaVArtec)
патрубок реле
патрубок реле
выход
выход охлаждае-
вход
охлахадаемой
Рис. 1.3.2-31. Пример трубчатого теплообменника типа кожухотрубного испарителя (Alfa-Laval/Artec)
5—1369
104
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Рис. 1.3.2-32. Различные профили ребер:
1 - плоский; 2, 3 - гофрированный; 4-10 - решетча-
тый
товленных холодной штамповкой. Перенос теп-
ла осуществляется через эти пластины1. Каж-
дая пластина оснащена соединительными эле-
ментами из EPDM (этилен-пропилен), NBR
(Nitrile), FPM (фтористая резина, Viton), CSM
(Hypalon) и т.д., которые обеспечивают одновре-
менно и герметичность всего набора, и распре-
деление сред в каналах, образованных пласти-
нами.
Пластины, изготовленные из нержавеющей
стали сорта AISI316 или из титана, собраны в
пакет между двумя съемными зажимными пли-
тами. На рис. 1.3.2-35 представлена принципи-
альная схема пластинчатого теплообменника,
виден рисунок волн на пластинах в форме се-
ледочной кости. Коэффициент теплопередачи
пластинчатого теплообменника составляет по-
рядка 6000 Вт/(м2 К). Этот тип устройства име-
1 “Пластинчатые теплообменники 3-го поколения” (Les
plaques d’echangeurs de la 3е generation, Chaud, Froid,
Plomberie, juin 1989, p. 95-97).
профили труб с канавками
Рис. 1.3.2-33. Различные профили труб с канавками.
D - диаметр внешний; Е - толщина трубы; Н - высота
канавок; N - число канавок; а - угол скоса канавок
ет многочисленные преимущества: компакт-
ность, низкую массу, возможность добавлять
или удалять пластины, оптимальный теплооб-
мен при противотоке, простота разборки.
Обычный пластинчатый теплообменник,
однако, не может использоваться с хладагента-
ми, особенно с аммиаком, из-за несовместимо-
сти прокладок с этими средами. Вот почему
разработаны теплообменники, в которых пай-
ка или сварка заменила классические проклад-
ки, обеспечивающие герметичность.
В случае теплообменников с припаянными
пластинами медный лист размещают между
двумя пластинами, все это помещается в ваку-
умную печь; медь заполняет места контакта и
затвердевает, образуя паяное соединение всех
пластин. Весь набор, следовательно, является
неразборным, и его очистка возможна только
химическим путем.
Теплообменники с припаянными пластина-
ми могут использоваться в холодильной уста-
новке в качестве испарителя, конденсатора, ох-
ладителя перегретого пара или маслоохладите-
ля. Диапазон рабочих температур заключен
между -195 и +225°С для максимального объем-
ного расхода 50 м3/ч.
1 3.2. ПЕРЕДАЧА ТЕПЛА
105
Рис. 1.3.2-34 Сравнение характеристик труб с канавками и гладких труб вверху - испарение R22 (температура насы-
щения 10"С, плотность теплового потока 10 кВг/м2), внизу - конденсация R22 (температура насыщения 40°С, плотность
теплового потока 25 кВт/м2) Для различных значений плотности потока G, кг/(м2 с), приняты следующие обозначения’
вверху о - 120, + - 130, 0 -400,
внизу. □ - 220, + - 360, о - 460
106
1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И "ТХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Рис. 1.3.2-35. Принципиальная схема обычного пластинчатого испарителя (Europlate-Halard):
1 - пластины с каналами; 2 - съемная прокладка; 3 - съемная плита, 4 - скользящая ипора 5 - стяжка; 6 - стойка; 7 -
задняя плита 8 - стержни для стяжки; 9 - шпильки; 10 - гайки
В случае теплообменника со сварными пла-
стинами сварка заменяет соединения, обеспе-
чивающие герметичность. Для этого так распо-
лагают канавки на пластинах, чтобы на двух
соседних пластинах периферийные канавки
совпадали. Все пластины в наборе затем скреп-
ляются вместе с помощью лазерной сварки.
Каждая пара пластин имеет три соединения
одно, на периферии, обеспечивает герметич-
ность канала в промежутке между двумя сосед-
ними парами пластин по отношению к внеш-
нему объему, в то время как два других явля-
ются кольцеобразными и обеспечивают вход и
выход для жидкости, циркулирующей между
двумя соседними парами пластин.
1.3.2. ПЕРЕДАЧА ТЕПЛА
107
Рис. 1.3.2-36. Детали конструкции сварной двойной пластины (Alfa-Laval). Вверху- поперечный разрез
Теплообменники со сварными пластинами
особенно удобны в случае сред агрессивных или
вызывающих коррозию. На рис 1.3.2-36 изоб-
ражена пара пластин, сваренных вместе.
Почти все производители выпускают и дру-
гие модели, например Alfa-Laval изготавлива-
ет:
-	трубчатый теплообменник с пластинами
Flow-Flex, который позволяет работать с раз-
личными соотношениями расходов и является
более приспособленным для работы со среда-
ми, содержащими твердые частички или волок-
на;
-	пластинчатый теплообменник с широки-
ми каналами для тяжелых или вязких жидко-
стей;
-	теплообменник с кассетами пластин, при-
способленный, в частности, для работы с агрес-
сивными жидкостями,
-	теплообменник с пластинами, имеющими
двойные стенки, для работы с двумя средами,
смешение которых может вызвать нежелатель-
ную реакцию;
- графитовый теплообменник “Diabon F” с
высокой стойкостью по отношению к химичес-
ки агрессивным средам.
1.3.2.6.3.3. Другие типы теплообменников
Существуют другие типы теплообменников,
которые на самом деле в большей степени яв-
ляются регенераторами тепла, в том смысле,
что они отбирают тепло, содержащееся, напри-
мер, в выбрасываемой наружу теплой с реде,
чтобы вновь его использовать, передавая холод-
ной среде, которую нужно нагреть
В случае использования компрессора, име-
ющего в качестве привода двигатель внутрен-
него сгорания, работающий на газе, темпера-
тура сгоревших газов находится в диапазоне от
400 до 650°С и можно пропускать эти газы че-
рез теплообменник, что позволит снизить их
температуру до 150°С и обеспечить предвари-
108
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Рис. 1.3.2-37. Различные типы теплооб-
менников-регенераторов тепловой энергии,
устанавливаемых в потоках выбрасываемо-
го воздуха иа выходе (Ап) и всасываемого
на входе (Aj) установки кондиционирования
воздуха или вентиляционной установки
тельный нагрев горячей воды или воздуха для
различных целей.
Установки для кондиционирования воздуха
составляют другую область применения тепло-
обменников-регенераторов. Обмен воздуха про-
исходит чаще всего путем замены выбрасыва-
емого наружу воздуха (при температуре от 20
до 22°С) на новый, поступающий извне, кото-
рый зимой имеет температуру более низкую и
должен нагреваться до более комфортной тем-
пературы.
Передача тепла может осуществляться с по-
мощью различных систем, перечисленных на
рис. 1.3.2-37, которые мы здесь опишем очень
кратко1.
В ротационном теплообменнике-регенера-
торе имеется аккумулирующее устройство, по-
очередно пропускающее горячий и холодный
воздух. Аккумулирующее устройство состоит из
очень тонких алюминиевых листов, свернутых
в форме цилиндра н образующих очень малень-
кие каналы, которые отбирают тепло, когда по
ним вдет горячий воздух, н отдают его холод-
ному воздуху, который сразу же после горячего
проходит через устройство.
Теплообмен может также осуществляться,
например, с помощью промежуточного теп-
лообменника, работающего на гликоле. Он со-
1В качестве дополнительной литературы см. также вто-
рое издание “Практического руководства по холодильной
технике”, гл. “Системы регенерации тепловой энергии”
(Manuel Pratique du G6nie Climatique, PYC lid., chap. Systemes
de recuperation d’energie thermique, p. 1165-1184).
стоит из двух оребренных батарей, одна из них
расположена в потоке горячего воздуха, дру-
гая - в потоке холодного воздуха, а передача
тепла осуществляется с помощью гликоля, цир-
куляция которого обеспечивается насосом.
У капиллярного вентилятора ротор покрыт
материалом, как правило, из полиуретана, ко-
торый служит аккумулятором тепла. Ротор-теп-
лообменник играет двойную роль, н рнс. 1.3.2-
38 позволяет лучше понять принцип действия
пока еще мало распространенных вентиляторов
такого типа.
Тепловые насосы будут обсуждаться в п.
1.3.9.2, а пластинчатые теплообменники уже
рассмотрены в п. 1.З.2.6.З.2.
Тепловые трубы выполняются в виде зам-
кнутого объема, как правило в виде трубки, ча-
стично занятой жидкостью и ее парами. Труб-
ка используется для передачи тепла между дву-
мя ее концами путем испарения жидкости в го-
рячем конце н конденсации пара в холодном
конце. Конденсированная жидкость возвраща-
Рнс. 1.3.2-38. Принцип действия капиллярного венти-
лятора, применяемого в теплообменниках (системы Fries)
1 3.2. ПЕРЕДАЧА ТЕПЛА
109
ется к горячему концу за счет силы тяжести или
капиллярности в соответствующих устройствах,
работающих как фитиль.
Теплообменники с тепловыми трубами об-
разованы из батарей тепловых труб и представ-
ляют особый интерес в области регенерации
тепла выхлопных газов. Они часто использу-
ются для охлаждения электронных приборов в
спутниках связи, вращающихся электрических
машин или литейных форм.
1.З.2.6.4. Общий расчет теплообменника1
Пусть теплообменник работает в режиме
параллельных потоков (теплообменник называ-
ется прямоточным) или противоположно на-
правленных потоков (теплообменник называет-
ся противоточным).
Параметры сред 1 и 2 характеризуются сле-
дующими величинами (рис. 1 3.2-39):
// - температура среды 7 на входе, °C;
7j" - температура среды 7 на выходе, °C;
A/j = t"-tj - разность температур среды 7
на входе и выходе, К;
/2' - температура среды 2 на входе, °C;
/2” - температура среды 2 на выходе, °C;
А/2 = /2"-/2' - разность температур среды 2
на входе и выходе, К;
0, =	~ разность начальных темпера-
тур, К;
- наибольшая разность температур, К;
Д7р - наименьшая разность температур, К,
А/т - средняя логарифмическая разность
температур, К;
- переносимое тепло для среды 7,
кДж/(с-К);
W2=c2 M2 - переносимое тепло для среды 2,
кДж/(с-К);
Cj - удельная теплоемкость среды 7, кДж/
(кг К);
с2 - удельная теплоемкость среды 2, кДж/
(кг К);
- массовый расход среды 7, кг/с;
М2 — массовый расход среды 2, кг/с.
1 См. также: “Теплопередача и теплообменники” (Trans-
mission et echangeurs, G.Rigot, Ed. Pansiennes)
параллельные потоки
противоположно направленные
потоки
Рис 1 3 2-39 Кривые изменения температур в тепло-
обменниках с параллельными и с противоположно направ-
ленными потоками
Количество тепла, переносимого за едини-
цу времени, вычисляется по формуле
Q = Кт А Мт, Вт,
где Кт - средний коэффициент К теплопереда-
чи теплообменника, Вт/(м2К);
А - площадь поверхности теплообмена, м2;
Afm - средняя логарифмическая разность
температур, К.
На коэффициент К влияют многие факторы,
а именно'
-	скорость течения сред;
-	тип, состояние и плотность сред;
-	температура сред;
-	материал и толщина разделяющей стен-
ки;
-	диаметр труб;
-	плотность теплового потока;
-	состояние поверхностей теплообмена
(гладкие или шероховатые);
-	чистота поверхностей в зависимости от
наличия различных отложений, накипи, масла,
инея и т.д.
На практике поверхности теплообмена ни-
когда не бывают в безукоризненном состоянии
и даже очень слабые отложения значительно
снижают коэффициент теплопередачи. Коэффи-
циенты, которые используют в расчетах, явля-
ются на самом деле средними значениями тео-
ретических коэффициентов. Средние коэффи-
циенты теплопередачи для испарителей и кон-
денсаторов даны в разд. 3.1.2и3.1.3.
Площадь поверхности теплообмена Л - ве-
личина, определяемая конструкцией.
по
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Средняя логарифмическая разность темпе-
ратур AZm равна
/ И 4 Г
ч=(ч~ч)|1п^ =
-(ч-ч)-2>303	’к-
Эта формула справедлива только для тепло-
обменников с параллельными или противопо-
ложно направленными потоками.
Существуют методы графического опреде-
ления значений Atm с помощью графиков (рис.
1.3.2-40) и номограмм (рис. 1.3.2-41). Кроме
того, из рис. 1.3.2-40 можно сделать вывод, что
не следует брать арифметическую разность вме-
сто логарифмической. Ошибка будет тем боль-
шей, чем больше отношение отличает-
ся от единицы и приближается к нулю.
Средняя логарифмическая разность темпе-
ратур1 может быть также вычислена с очень
хорошим приближением по формуле Baser :
Для теплообменников с перекрестными по-
токами формула более сложна, поэтому мы бу-
дем использовать кривые на рис. 1.3.2-42.
Определим температуру сред на выходе,
зная их температуры на входе. Чтобы это сде-
лать, проведем сначала вычисление разности
температур А/, среды 1. Будем вычислять эту
величину, используя коэффициент преобразо-
вания Ф теплообменника. Этот коэффициент
является одним из основных параметров. Име-
ем
Ф = А^/0,
1 См. также: “Среднее арифметическое, среднее лога-
рифмическое, среднее экспоненциальное. Что выбрать для
определения разности температур в расчетах теплообмен-
ников” (Moyenne arithmetique, moyenne logaritmique, moyen-
ne exponentielle. Laquelle choisir pour determiner les ecarts de
temperature dans les calculs des echangeurs, Chaud, Froid,
Plomberie, № 472).
Рис. 1.3.2-40. График для определения средней лога-
рифмической разности температур в теплообменниках с
параллельными и противоположно направленными пото-
ками
и, следовательно,
После определения А/, переходим к опреде-
лению значения А/2. Вычисление производит-
ся с использованием величины т - отношения
значений переносимого тепла. Этот параметр
является второй основной характеристикой теп-
лообменника. Имеем
т = WJW2 =
и, следовательно,
а/2= 1К/ЧЧ-
Добавим, что третья основная характерис-
тика теплообменника - коэффициент удельной
производительности:
k = K-A/W. = А/,/АГ.
т 1 1т
Отсюда видно, что
К АМ = (P.At..
т mil
Уравнение для количества тепловой энер-
гии, передаваемой за единицу времени, прини-
мает вид
0= Ж, ДЛ=1К, Ф-0.
Следовательно, количество тепла Q для за-
данных температур на входе и заданных зна-
чений переносимого тепла зависит только от ко-
эффициента преобразования Ф. Если отноше-
ния Ж,/ИС или величиньМ' Л/И', малы, то и
I 2	т \
1 3.2. ПЕРЕДАЧА ТЕПЛА
111
lOO-з
95 i
904
85 -i
80 4
75 4
70 4
65 4
604
55 4
50 4
45 4
до-
зе -
30-
25 -
20-
15 -
100-i
95 i
904
85 i
804
75 4
704
65 4
60 4
55 4
504
45 4
404
35 4
304
25 4
20 7
15 -
100-3
95
904
85 -
80 4
75 4
70 4
65 4
60 4
55 4
504
45 4
40 4
35 4
304
25
20 —
15 -
10-
94
84
74
64
54
44
34
2-
10 —
94
84
74
64
54
44
34
2-
10-
94
84
74
64
54
44
34
2-
конденсации постоянна, то	и величина
Ф одна и та же для всех трех случаев.
Пример 1
Имеем
Г/ = 25 °C, t" = 10 °C, t,' = -5 °C,
t” = 4,5 °C.
Получаем
4’5-^ =0,317;
t{-t'2	25-(-5)
^ = 2^1L = o,5o.
25-(-5)
Несколькими строками выше было показа-
но, что
ДГрФ-е,.
Так как 01 известна, осталось определить Ф,
что делается с помощью следующих уравнений.
• Для теплообменников с параллельными
потоками'
1_е-^-)
Ф =---------
1 + т
• Для теплообменников с противотоком'.
Рис. 1 3 2-41 Номограмма Mehner для определения
средней логарифмической разности температур в теплооб-
менниках с параллельными и противоположно направлен-
ными потоками
различие между тремя типами теплообменни-
ков невелико. Наоборот, если W}/W2 велико,
наименьший теплообмен будет для параллель-
ных потоков, средний - для перекрестных по-
токов и наивысший - для противотока. Други-
ми словами, для одного и того же значения Q
потребуется наименьшая площадь поверхнос-
ти обмена при противоположно направленных
потоках и, следовательно, такой теплообменник
будет самым маленьким. В случае испарителя
или конденсатора разность температур равна
нулю, поскольку температура испарения или
Из графика (рис. 1.3.2-42) получаем
= 0,555
или
Мт= 0,555 х [25 - (-5)] = 16,65 К.
• Для теплообменников с перекрестным
током:
Результаты этих расчетов представлены иа
рис. с 1.3.2-43 по 1.3.2-45 в зависимости от ко-
эффициента удельной производительности к.
Во всех предыдущих случаях подразумева-
лось, что W}/W2<1, если же это соотношение
больше единицы, то нужно поменять местами
индексы.
112
1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Рис. 1.3.2-42. График для определения средней логарифмической разности температур в теплообменниках с перекрес-
тными потоками

Пример 2
Пусть холодильная машина оснащена вин-
товым компрессором, из которого в маслоох-
ладитель поступает масло при температуре
+80°С. Зная, что объемный расход масла равен
10,5 м3/ч и что маслоохладитель для охлажде-
ния использует 9000 м3 воздуха в час при 0 °C.
определить температуру масла на выходе, тем-
пературу воздуха на выходе, а также количе-
ство тепла, передаваемого за единицу време-
ни, для теплообменника прямоточного, тепло-
обменника противоточного и теплообменника
с перекрестными потоками. Будем исходить из
следующих данных:
-	плотность масла 890 кг/м3;
-	удельная теплоемкость масла 2,18 кДж/
(кг К);
-	произведение КтА для теплообменника
5,6 кВт/К.
Решете
Перечислим сначала известные параметры
(индекс 1 соответствует воздуху, индекс 2 - мас-
лу):
1, '=0°С;
Е,' = 80°С;
0,= ^'-^' = 80-0 = 80 К;
С] = 1,00 кДж/(кг К);
Мх = 9000/3600 х 1,29 = 3,23 кг/с, множи-
тель 1,29 соответствует плотности воздуха при
0 °C;
= сх-Мх = 1,0 х 3,23 кВт/К;
с2 = 2.18 кДж/(кг-К);
М2 = 10,5/3600 х 890 = 2,6 кг/с;
И7, = с2 А/, = 2,18 х 2,6 = 5,67 кВт/К;
И,‘/И/2= 3,23/5,67 = 0,57;
= 5,6/3,23 = 1,73.
По значениям KmA/Wx и Wx/W2 из рис. с
1.3.2-43 по 1.3.2-45 получим значения Ф. Ос-
тальной расчет содержится в табл. 1.3.2-23.
Лучший результат получается для противо-
точного теплообменника, в котором температу-
ра масла снижается с 80 до 47,17°С, при этом
количество тепла, переданного за единицу вре-
мени, равно 155 кВ г. В нашем примере темпе-
ратура масла на выходе еще несколько велико-
вата. поскольку желательно, чтобы масло воз-
1.3.2. ПЕРЕДАЧА ТЕПЛА
113
Рис. 1.3.2-43. Диаграмма для расчета коэффициента преобразования Ф прямоточного теплообменника
Рис 1.3.2-44. Диаграмма для расчета коэффициента преобразования Ф противоточного теплообменника
вращалось в компрессор с температурой от 35
до 40°С. Следовательно, необходимо увеличить
либо поверхность теплообмена, либо расход
охлаждающего воздуха, изменяя скорость вра-
щения нагнетающего вентилятора. Подача теп-
лого воздуха при температуре от 50 до 60°С в
цех, соседний с машинным залом, позволила
бы более или менее обогреть этот цех зимой в
зависимости от его объема и требуемой темпе-
ратуры.
Количество тепла Q, участвующего в обме-
не в единицу времени, приведенное в табл.
1.3.2-23, может быть также вычислено по ос-
новной формуле:
О = KAbt.
т т
114
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Рис. 1.3.2-45. Диаграмма для расчета коэффициента преобразования Ф для теплообменника с перекрестными потоками
Таблица 1.3.2-23
Сводная таблица для примера расчета теплообменника типа маслоохладителя
Последовательные шаги расчета	Тип теплообменника		
	прямоточный	противоточный	перекрестный ток
Разность начальных температур 0,, К	80	80	80
Коэффициент преобразования Ф (рис 1 3 2-43—1 3 2-45)	0.6	0.72	0,68
Повышение температуры воздуха Дг^Ф-0,. К	48	57,6	54,4
Снижение температуры масла Д12=И/1/Иб-Дг1, К	27,36	32,83	31,00
Температура воздуха на выходе гГ'=ГГ+Дц, °C	48	57,6	54,4
Температура масла иа выходе h"=f2'+Ah, °C	52,64	47,17	49
Количество тепла, передаваемого за единицу времени (=ГГ2-М)> кВт	155	186	176
Средняя логарифмическая разность темпе- ратур определяется по уже упоминавшейся фор- муле (	V1 = (Ч’-Д^)-1пх~ = к ^1р 7 /	X (	Ы V1 2,3031g—. к	р) Возьмем случай противоточного теплооб- менника. Две разности температур при тепло- обмене будут равны Г2"- ^'=47,17-0=47,17 К и	12'— Г, ”=80-57,6=22,4 К. Наибольшую разность температур обозна- чим &tg, наименьшую - Л(р. Получим =47,17 К, g	’ ДГ =22,4 К. р Следовательно, Д/ =(47,17-22,4)-fin	=33,0765. ( 22,4) Отсюда О = К A \t = 5,6 х 33,0765 = 185,2 кВт. Это значение очень близко к приведенному в таблице. Заметим, что определить величину Д1ж можно было бы:
1.3.3. ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ: РАСШИРЕНИЕ/СЖАТИЕ И ИЗМЕНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ВЕЩЕСТВА
115
-	либо с помощью рис. 1.3.2-40: для A/g/
А/^=22,4/47,17=0,47 находим AtJAtg=Q,1, что
дает A/m=0,7x47,17=33,02 К;
-	либо с помощью рис. 1.3.2-41: находим
33,3 К;
-	либо с помощью формулы Baser: находим
33,27 К.
1.3.3. Тепловые явления:
расширение/сжатие и изменение
состояния вещества
1.З.З.1.	Расширение/сжатие
1.З.З.1.1.	Расширение/сжатие твердых
веществ
При заданной температуре все твердые тела
имеют вполне определенные размеры.
Если температура повышается, размеры
тела изменяются в сторону возрастания. Гово-
рят, что тело расширяется. Если, наоборот,
температура снижается, размеры тела умень-
шаются. В этом случае говорят, что тело сжи-
мается.
Размеры тела при его расширении или сжа-
тии изменяются в трех измерениях. Но в зави-
симости от формы рассматриваемого тела яв-
ления расширения или сжатия могут происхо-
дить преимущественно в одном, двух или трех
измерениях: трубопровод, например, расширя-
ется или сжимается преимущественно в дли-
ну, тогда как для тарели затвора должны быть
рассмотрены изменения размеров поверхности,
а для сферического клапана в вентилях нужно
принимать в расчет изменение размеров в трех
измерениях. Отсюда вытекает необходимость
изучения явлений линейного, поверхностного и
объемного расширения.
1.3.3.1.1.1.	Линейное расширение/сжатие
Для того чтобы проиллюстрировать явление
линейного расширения/сжатия, осуществим
эксперимент с помощью устройства, схема ко-
торого показана на рис. 1.3.3-1. Оно называет-
ся стрелочным пирометром. Если нагреть ме-
таллический стержень, его длина увеличится,
удлинение выразится в перемещении стрелки
относительно циферблата. После отключения
Рис. 1.3.3-1. Схема экспериментальной установки для
демонстрации явления линейного расширения
подачи газа к горелке (хотя можно было бы ис-
пользовать и электрический пирометр) помес-
тим устройство в холодную комнату. Длина
стержня уменьшится, это укорачивание про-
явится на том же циферблате изменением по-
ложения стрелки, но в противоположном на-
правлении.
Эксперимент с пирометром позволяет зак-
лючить, что:
-	линейное расширение/сжатие сравнитель-
но мало, поскольку изменение длины металли-
ческого стержня, имевшего начальную длину 1
м, составит примерно 2/1000 от этой длины при
возрастании температуры на 100 К;
-	линейное расширение/сжатие пропорцио-
нально температуре. Показания на циферблате
пирометра позволяют сделать вывод, что изме-
нение длины стержня увеличивается в 2 или 3
раза, если разность температур удваивается или
утраивается. Во всяком случае, эта пропорци-
ональность между изменением температуры и
изменением длины выполняется в температур-
ном диапазоне от -100 до +100°С;
-	для заданной разности температур линей-
ное расширение/сжатие данного твердого тела
пропорционально его начальной длине. Это со-
отношение справедливо, только если твердое
тело будет однородным.
Из предыдущих рассуждений может быть
сделан вывод, что удлинение единицы длины
данного твердого тела, взятого при 0°С, когда
температура увеличится на 1 К, будет равно X,
так что
л _ А
А, —-----,
/о
116
1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
где X - линейный коэффициент расширения
рассматриваемого твердого тела, 1/К,
- длина рассматриваемого твердого тела,
м, при температуре tv
10 - длина рассматриваемого твердого тела,
м, при температуре 0°С
Коэффициент X не зависит от выбранной
единицы измерения длины, а зависит только от
природы рассматриваемого твердого тела
В табл 1 3 3-1 приведены коэффициенты
линейного расширения/сжатия различных хи-
мических элементов, а в табл 13 3-2- различ-
ных твердых тел
Из предыдущей формулы можно вывести,
что
X Z], или
/;=/0+/0 X
Произведение /0 X /, представляет собой из-
менение длины Л1=1}-10 твердого тела, если его
температура изменилась от 0°С до t}°C В зави-
симости оттого, положительна или отрицатель-
на температура получаем удлинение или сжа-
тие (рис 1 3 3-2)
Можно записать также
множитель (2+ХГ]) называется двучленом линей-
ного расширения.
Предположим теперь, что температура твер-
дого тела длиной 10 изменяется от 0°С до /2°С
Его длина тогда будет равна
Заменим в этой формуле /0 на величину, по-
лучаемую из уравнения
/^(1+XQ,
те /(=/]/(1+Х/Д
Получим
I
\l + X-rJ
Эта формула связывает длину /2 твердого
тела при температуре t2 с его длиной /, при тем-
пературе
Пример 1
Длина серебряного стержня равна 1.2 м при
0°С Найти длину стержня из инвара при той
же температуре, если оба стержня имеют оди-
наковую длину при 100°С Коэффициент линей-
ного расширения серебра принять равным
19.6 106 1/К. инвара - 1,2 10'6 1/К
Решение
При 100°С длина серебряного стержня бу-
дет равна
^100аг~Лаг(1+\г ?1(Х)) ’
а длина стержня из инвара -
А оо	1+Хш ? 1 оо)
Следовательно, получим
^100 аг ~ ^100,ш
11,111 ^Оаг^+^аг ?Юо) ~ ^0,иД+\п ?1Оо)’
отсюда
1 ~1~ Х^ ‘ ^100
щ - А
\1'глт 400
Г 1 + 19'6-10~бх10°
’ I 1 + 1,2-Ю"6 Х100
= 1,2022076 м.
нагревание
Zi Wri
охлаждение
Z1 Z0 Z0 Z1
Рис 1 3 3-2 Определение конечной
длины твердого тела, температура которо-
го увеличивается до в зависимости от
его длины Zo при 0°С (Д/=/о X fj)
I 3.3. ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ. РАСШИРЕНИЕ/СЖАТИЕ И ИЗМЕНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ВЕЩЕСТВА
117
Таблица 1.3.3-1
Коэффициенты линейного расширения/сжатия X
основных химических элементов
Химический элемент	Коэффициент линейного расширения X, 1 К
Алюминий	23,6-10*
Бериллий	11,6-10*
Бор	8.3-10*
Ванадий	8,3-10*
Висмут	13.3-10*
Вольфрам	4,510*
Галлий	18.0-10*
Германий	5,8-10*
Железо	14,0-10*
Золото	14,2-10*
Индий	33,0-10*
Иридий	0,8-10*
Йод	93,0-10*
Кадмий	29,8-10*
Калий	83,0-10*
Кальций	22,3-10*
Кремний	5.3-10*
Лантан	5,0-10*
Литий	56,0-10*
Магний	27,1-10*
Марганец	22.0-10*
Медь	16,5-10*
Молибден	4,6-10*
Мышьяк	4.7-10*
Натрий	71,0-10*
Никель	13,3-10*
Ниобий	7,3-10*
Олово	23,0-10*
Палладий	11,7-10*
Платина	8.9-10*
Рений	6,7-10 6
Родий	8,3-10*
Ртуть	6,1-10*
Рутений	9,1 10*
Свинец	29,3-10*
Селен	37,0-10*
Сера	64.0-10*
Серебро	19.6-10*
Сурьма	10,8-10*
Таллий	28,0-10*
Тантал	6,5-10*
Теллур	16,7-10*
Титан	8.6-10*
Торий	12.5-10*
Углерод	2,7-10*
Уран	9.2-10*
Фосфор	125,0-10*
Хром	6,2-10*
Цезий	97-10*
Церий	8.0-10*
Цинк	39.7-10*
Цирконий	5,8-10*
Таблица 1.3.3-2
Коэффициенты линейного расширения/сжатия X
различных твердых материалов
Материал	Коэффициент линейного расширения X, 1/К
Бакелит	(2,1...3,6)-10*
Бетон, заливка	(1,1...1,2)-10*
с тяжелым наполните-	(0,58..0,66)-10*
лем из доменного шла-	
ка	
Бронза	1,75-10*
Гранит	(0,8...1,18)-10*
Дерево, дуб 11	0,76-10*
дуб 1	5,44-10*
ель ||	0,30-10*
ель 1	5,80-10*
Дюралюминий	2,35-10*
Известковый раствор	(0,73...0,89)-10*
Известняк	0,7-10*
Кирпич	(0,36...0,58)-10*
Клинкер	(0,28. ..0,48)-10*
Константан	1,52-10*
Ксилолит	1,70-10*
Латунь	1,84-10*
Мельхиор	1,8-10*
Монель	1,40-10*
Мрамор	(0,2...2,0)-10*
Пенополиуретан	7,0-10*
Пеностекло	0,83-10*
Песчаник	(0,5...1,2)-10*
Платино-иридиевый сплав	0,83-10*
Поливинилхлорид твердый	7,0-10*
Полистирол	7,0-10*
Портландцем ент	1,4-10*
Пробка	7,0-10*
Резина	1,8-10*
Слюда	1,35-10*
Сталь мягкая	1,20-10*
хромистая, 13 Сг	1,10-10*
никелевая, 20 Ni	1,15-10*
никелевая, 36 Ni (ин-	0,15-10*
вар)	
Сталь хромированная	(1,0...1,4)-10*
Стекло кварцевое (опт.)	0,051-10*
Стекло йенское 16III	0,81-10*
Стекло йенское 59Ш	0,59-10*
Стекло йенское 1565Ш	0,35-10 *
Цементный раствор	(0,85...1,35)-10*
Чугун	1,04-10*
Эбонит	(1,70...2,80)-10*
118
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Пример 2
Пусть нагнетательный трубопровод некото-
рой холодильной установки изготовлен из меди
Если установка ие работает, длина трубопро-
вода равна 1 м при температуре окружающей
среды 20°С. Определить длину трубопровода
при работающем компрессоре, если температу-
ра нагнетания достигает 120°С. Коэффициент
линейного расширения меди принять равным
1,65 IO 5 1/К.
Решение
= 1
1 -I |1 + ^’Г120
120 -Z2O^1 + X.f2o
1+ 1,65  10 6 х 120
1+1,65-10~б х20
= 1.00164 м.
Увеличение длины трубопровода будет рав-
но, следовательно, 1,64 мм.
1.3.3.1.1.2. Поверхностное расширение/сжатие
Пусть некоторая поверхность прямоуголь-
ной формы имеет длину £(1 и ширину /0 при 0°С.
Если температура возрастает до величины t°C,
длина прямоугольной площадки станет равной
а ее ширина
/,=/0(1+Ц),
где X - коэффициент линейного расширения
рассматриваемого материала.
При температуре 1,°С площадь поверхнос-
ти, которая была равна .S'(=£(Jx/(), станет равной
S=Lx*lx, так что
S, =L ] х /] =L0( 1+X/,) х /0( 1+Х1,),
S]=Z,0 Z0(l+2XZj+X2l]2).
Членом X2/,2 можно пренебречь, тогда по-
лучим
Множитель (1+2X1,) называется двучленом
поверхностного расширения.
Можно записать, что
SrS0+S02ktv
Из этого выражения, очевидно, следует, что
изменение площади поверхности при измене-
нии температуры от 0°С до г, °C равно
A5=SrS0=S02X t}.
В этих уравнениях
.S'() - площадь поверхности рассматриваемо-
го твердого тела при 0°С,
.8', - площадь поверхности рассматриваемо-
го твердого тела при 1, °C.
Расчет, аналогичный сделанному в случае
линейного расширения/сжатия, позволяет нам
получить соотношение между площадью S2 при
температуре 12 и площадью .8', при температуре
1, в виде
S7 =
^1 + 2X1] )
Пример
Пусть витрина магазина сделана из оконно-
го стекла длиной 5 м и высотой 3 м и имеет
температуру 20°С. Требуется вычислить разме-
ры стекла, если оно нагрето солнцем и его сред-
няя температура равна 45 °C (для оконного стек-
ла X = 0.9 IO 5 1/К).
Решение
В соответствии с предыдущей формулой
= 5x3
о _ о Г 1 + 2Х/45 )
45	20 ll + 2Xl,J
1 + 2x0,9-105х45
1 + 2x0,9-ВГ5 х20
= 15,0067 м2.
Площадь стекла, следовательно, увеличи-
лась на
S=SO(1+2X1,).
15.0067-15=0,0067 м2, или 67 см2.
1.3.3. ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ: РАСШИРЕНИЕ/СЖАТИЕ И ИЗМЕНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ВЕЩЕСТВА
119
Расширение происходит во всех направле-
ниях, длина и высота стекла при 45°С должны
быть в том же соотношении, что и при 20°С.
Следовательно,
^45 _ £
 ^45	3
/45 Х^45 = 15,0067.
Решая эту систему, получаем
/45=5,001116 м,
й45=3,000669 м.
Длина стекла увеличилась чуть больше чем
на 0,11 см, а его высота - почти на 0,067 см.
Ранее вычисленное увеличение площади
можно рассчитать другим способом, посколь-
ку
2x500,1116x0,06698/2+2х300х
хО, 1116/2=66,979 см2.
В этом примере мы произвели расчет, ис-
ходя из площадей, в то время как было бы точ-
нее и быстрее вычислить, используя известные
нам длину и высоту.
Действительно, если при 20°С длина вит-
рины равна /20, а при 45°С она равна /45, полу-
чаем
/ - / f * + ^45 ^1
45	20^l + Z.^ )’
отсюда /45=5,001349 м. Точно так же получаем
й45=3,0008097 м.
Различие возникло из-за того, что в форму-
ле для площадей двучлен поверхностного рас-
ширения (1+2/Л) является приближенным, по-
скольку мы пренебрегали членом 1,~.
1.3.3.1.1.3.	Объемное расширение/сжатие
Речь идет о явлении, называемом также ку-
бическим расширением/сжатием, которое лег-
ко продемонстрировать, как показано на рис.
1.3.3-3.
Пусть имеется маленький медный шарик,
который проходит без какого-либо зазора через
кольцо из этого же металла (а). Если шарик
нагреть, то увеличение его температуры будет
сопровождаться увеличением объема, так что
шарик не сможет больше пройти через кольцо
(6). Наоборот, если одновременно нагревать
шарик и кольцо так, чтобы они имели одну и
ту же температуру, шарик вновь будет прохо-
дить через кольцо (в). Это говорит о том, что
оба твердых тела расширяются в равной мере
и что расширение происходит во всех направ-
лениях.
Объемное расширение/сжатие происходит
во всех направлениях в точности так же. как и
линейное расширение. Однако, в то время как
в этом последнем случае уравнения, которые
мы получили, справедливы, только если твер-
дое тело однородно, для объемного расшире-
ния требуется не только однородность, но и
изотропность1 твердого тела.
Из анализа объемного расширения/сжатия
получаем
где к - коэффициент объемного расширения
рассматриваемого твердого тела, 1/К;
Ко - объем рассматриваемого твердого тела
при 0°С, м3;
К) - объем рассматриваемого твердого тела
при /j°C, м3.
Коэффициент объемного расширения к вы-
ражает, следовательно, расширение единицы
объема рассматриваемого твердого тела, взято-
го при 0°С, если его температура поднимется
на 1 К.
Как и в случае с линейным расширением,
можно было бы дать таблицу значений коэф-
фициента объемного расширения для различ-
ных тел.
Однако достаточно обратиться к табл. 1.3.3-
1, дающей коэффициенты линейного расшире-
1 Среда называется изотропной, если ее физические
свойства (механические, оптические, акустические, элект-
рические и т.д.) одинаковы во всех направлениях. Изотро-
пия среды в основном связана с ее структурой аморфная
среда является почти всегда изотропной (например, жид-
кость, стекло и т.д.), тогда как кристаллические вещества,
как правило, анизотропны
120
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Рис. 1.3.3-3 Эксперименте
кольцами S Gravesande для де-
монстрации объемного расши-
рения/сжатия
ния, потому что существует очень простое со-
отношение между коэффициентами к и А,:
Л=ЗА..
Это равенство легко получить, рассматри-
вая твердое тело в форме куба с ребром, имею-
щим длину /0 при 0°С. Если температура этого
твердого тела будет то длина ребра станет
равной /р так что
/, = /0(1+Х-г,),
где X - коэффициент линейного расширения
рассматриваемого материала.
Отсюда соответствующий объем куба равен
Г/|=/1^14(1+^913=/о3(1+^'>|)3=/о3(1+3^Г1+ЗА-2г1ЧА-3'>13)-
Членами А2 и к3 можно пренебречь по срав-
нению с А. и, следовательно, можно написать
^=</,(1+3X1,).
Так как из формулы
можно получить
^(1+^,),
заключаем, что каЗк
Множитель (l+3A.-r|)=(l+ltT]) называется
двучленом объемного расширения.
Можно также записать, что
и^+^-зхт,.
Отсюда следует, что произведение Ио ЗА. Ц
представляет собой изменение объема
Ио твердого тела, если его температура изме-
няется от 0°С до t°C. В зависимости от того,
положительна или отрицательна температура*^,
получаем увеличение или уменьшение объема.
Так же как и в случае линейного расшире-
ния, мы можем получить соотношение, связы-
вающее объем к'2 при температуре t2 с объемом
Kj при температуре :
Пример
Пусть имеется медный кубик с ребром а=5
см при температуре 20°С. Требуется определить
относительную ошибку, которая допускается
при расчете его объема при 80°С, если вместо
точного вычисления с использованием длины
ребра выполнять расчет исходя из объема. Ко-
эффициент линейного расширения меди при-
нять равным 16,5 106 1/К.
Решение
При 20°С объем куба равен
Г'20=а203=5 х5х5=125 см3.
Отсюда его объем при 80°С
^80
1 + ЗА,Г8О
ч 1 + 3^20 ,
= 125
1 + 3x16,5-КГ6
1+ 3x16,5-10'6
х80Ч
х 20у
= 125,37 см2.
При температуре 80°С длина ребра равна
а„ =а„(1+А. Т„п)=5(1+16,5 10‘6х80)=5,0066 см.
СО ZU'	oUz '	'
Отсюда соответствующий объем равен
0=(5,0066)3=125,49 см3.
1.3.3. ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ: РАСШИРЕНИЕ/СЖАТИЕ И ИЗМЕНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ВЕЩЕСТВА
121
Допущенная относительная ошибка (из-за
упрощения выражения для двучлена объемно-
го расширения) будет равна приближенно
(125,49-125,37)/125,59«10’3,
т е. порядка одной тысячной.
1.3.3.1.1.4.	Изменение плотности твердого
тела в зависимости о температуры
Пусть т - масса твердого тела, объем кото-
рого равен Ио при температуре 0°С. Его плот-
ность тогда будет составлять
Р0=/и/К0.
Если температура изменяется от 0°С до °C,
объем твердого тела станет равным И,, так что
К=И0(1+ЗА.7,).
Отсюда соответствующая плотность будет
равна
р,=т/С=т/[С0(1+Ы 7,)].
Так как т=р0 Ко, имеем в результате, что
РгРоМ^нзх^^рдизх^).
Итак, плотность твердого тела при темпе-
ратуре Г] равна частному от деления плотности
при 0°С на двучлен объемного расширения.
Если температура изменяется от 0°С до t°C,
плотность того же самого твердого тела станет
равной
Р2=Р0/(1+3^Т2).
Отсюда можно вывести соотношение, кото-
рое связывает плотность р2 при температуре t2
с плотностью р, при температуре :
Пример
Пусть имеется кусок фосфора, масса кото-
рого равна 402 г и объем 220 см3, измеренный
при температуре окружающей среды +20°С.
Требуется найти плотность фосфора после того,
как он будет помещен в термостатическую печь
при температуре +80°С.
Решение
Плотность фосфора прн температуре 20°С
равна
_ 402-10"3
Р2° 220-10”6
= 1827 кг/м3 .
Коэффициент линейного расширения фос-
фора Х= 125 10 б 1/К, его плотность при темпе-
ратуре +80°С будет равна
Ряо ~ Р20
1 + ЗХ-/20
1 + ЗА.  /81)
= 1827
1 + Зх125-10~6
1 + Зх125-10’6
х20'
х80?
= 1787кг/м3.
1.3.3.1.1.5.	Последствия и применение явления
расширения/сжатия твердых тел
Хотя изменения размеров твердого тела в
результате изменения температуры относитель-
но малы, они приводят, как правило, к возник-
новению значительных сил, так что необходи-
мо принимать соответствующие меры для того,
чтобы избежать разрушения.
Например, трубопровод, расположенный
между двумя агрегатами при температуре ок-
ружающей среды, может либо увеличить свою
длину, если температура возрастает, оказывая
при этом давление на агрегаты, которые он со-
единяет, либо уменьшить длину; если темпера-
тура снижается, вызывая при этом появление в
агрегатах растягивающих напряжений.
Следовательно, необходимо в зависимости
от изменений температуры, а значит, и длины,
предпринять специальные меры во избежание
всяких деформаций, разрушения и т.д. Вот по-
чему для трубопроводов предусматривают раз-
личного рода компенсаторы расширения.
Многочисленны применения явления тепло-
вого расширения твердых тел, например биме-
таллические пластинки в регуляторе темпера-
туры (см. п. 2.6.2.2.4).
122
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
1.3.3.1.2.	Расширение/сжатие жидкостей
1.З.З.1.2.1.	Кажущееся расширение/сжатие
и абсолютное расширение/сжатие
Чтобы наблюдать расширение/сжатие жид-
кости, очевидно, ее нужно предварительно по-
местить в сосуд. Если температура начнет из-
меняться, это будет сопровождаться не только
изменением объема жидкости, но также изме-
нением объема сосуда. Нельзя, следовательно,
наблюдать непосредственно изменение объема
жидкости (реальное, или абсолютное расшире-
ние или сжатие), возможно наблюдать только
кажущееся изменение.
Чтобы наблюдать реальное изменение объе-
ма, используем дилатометр (рис. 1.3.3-4), ко-
торый заполнен жидкостью объема при на-
чальной температуре 0°С (но не водой, особен-
ности которой будут изучаться в п. 1.3.3.1.2.4).
Поместим теперь дилатометр на водяную
баню. Уровень жидкости в трубке поднимется
и перейдет из положения и0 в положение пу
Предположим, что стекло сосуда не расширя-
ется, и обозначим через V объем жидкости,
содержащейся в сосуде. Увеличение объема
жидкости должно быть равно V'-Vo. В действи-
тельности сосуд также расширяется. Реаль-
ный объем жидкости, содержащейся в дилато-
метре, соответствующий уровню и,, равен У}.
Разность V-У представляет собой увеличение
объема колбы дилатометра.
Поскольку' разность У'-Уо представляет со-
бой только часть расширения жидкости, ее на-
зывают кажущимся расширением. Истинное
расширение равно У}-Уо и его называют реаль-
ным расширением или абсолютным расшире-
нием.
Следовательно, можно утверждать, что аб-
солютное расширение жидкости равно сумме ее
кажущегося расширения и объемного расшире-
ния сосуда, в котором оиа содержится:
абсолютное кажущееся расширение
расширение расширение сосуда
Рассмотрим теперь расширение сосуда.
Уровню И] соответствует внутренний объем
полости, равный У при 0°С. Если температу-
Рис 1.3.3-4. Прибор, позволяющий экспериментально
определить абсолютное расширение жидкости
ра изменяется от 0°С до t°C, объем полости
изменяется от V' до Уу так что
Е=И'(1+ЗЦ),
где X - коэффициент линейного расширения
стекла.
Представленный выше эксперимент позво-
ляет нам сделать вывод, что, если Д1 изменит-
ся в 2 или 3 раза, абсолютное расширение воз-
растет во столько же раз. Отсюда заключаем,
что абсолютное расширение жидкости прак-
тически пропорционально увеличению ее тем-
пературы.
Одиако этот закон пропорциональности
справедлив только для некоторых жидкостей,
таких, например, как ртуть. Вода же, наоборот,
заметно отклоняется от него, как мы увидим это
дальше.
Рассуждая аналогично тому, как мы это де-
лали при рассмотрении объемного расширения
однородных и изотропных твердых тел, мы
можем получить, что средний коэффициент аб-
солютного расширения/сжатия жидкости равен
1.3.3. ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ- РАСШИРЕНИЕ/СЖАТИЕ И ИЗМЕНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ВЕЩЕСТВА
123
а в среднем равно расширению единицы объе-
ма жидкости, взятой при 0°С, если ее темпера-
тура возрастает на 1 К.
В этой формуле
а - средний коэффициент абсолютного рас-
ширения жидкости, 1/К;
Vo - объем жидкости при температуре 0°С,
м3;
Kj - объем жидкости при температуре tx °C,
м3.
Отсюда получаем
К=К0(1+а-Г,).
Член аУл, представляет собой изменение
объема жидкости, если температура изменяет-
ся от 0°С до t°C, а множитель (1+a/j) называ-
ется двучленом абсолютного расширения.
Расчет, аналогичный проделанному в случае
объемного расширения твердого тела, позволя-
ет нам получить соотношение, которое связы-
вает объем V2 жидкости при температуре t2 с
ее объемом Vx при температуре tx:
Табл. 1.3.3-3 приводит средние коэффици-
енты абсолютного расширения/сжатия различ-
ных жидкостей. Заметим, что жидкости расши-
ряются значительно сильнее, чем твердые тела,
поскольку их коэффициент расширения в 10-
100 раз больше, чем у твердых тел.
1.3.3.1.2.2.	Изменение плотности жидкости
в зависимости от температуры
Точно так же, как мы это делали в случае
твердого тела, получим, что плотность pj жид-
кости при температуре 1, равна частному от де-
ления ее плотности р0 при 0°С на двучлен аб-
солютного расширения.
Получаем
р=Ро/(1+а-/1).
Будем иметь также
р2=Ро/<1+йГ Q-
Таблица 1.3 3-3
Коэффициенты абсолютного расширения/сжатия а
различных жидкостей при температуре от -20 до +20°С
и давлении 1,013 бар
Жидкое вещество	Коэффициент абсолютного расширения/сжатия, а, 1/К
Аммиак	2,50-10'3
Ацетон	1,35-10’3
Бензин	1,20-103
Вода	0,18-10 3
Глицерин	0.50-10‘3
Керосин	0,70-10‘3
Кислота серная	0,56-10’3
100%	
Кислота уксусная	1,00-10’3
Лигроин	1,22-10‘3
Масло минеральное	(0,75...0,95)-10‘3
Масло оливковое	0,75-10’3
Масло скипидарное	0,97-10'3
Метанол	1,17-10 3
Нефть	(0,92. 1,00)-10’3
Парафин	0,97-10’3
Рассол	1,0-10’3
Ртуть	0,182-10'3
Спирт этиловый	1,09-Ю’3
Толуол	1,0-10’3
Эфир этиловый	1,62-10 3
RI2	2,7-10 3
R22	3,0-103
R114	2,0-10'3
Отсюда получаем соотношение, связываю-
щее плотность р2 жидкости прн температуре t2
с плотностью р, при температуре t.:
Рг ~ Р1
1 + a-lj
Пример
Предположим, что температура воздуха рав-
на 0°С и мы помещаем на балкон сосуд, запол-
ненный до краев и вмещающий ровно 750 г
ртутн прн температуре 0°С. Перенесем затем
этот сосуд со всеми предосторожностями на
блюдце в термостатическую печь при темпера-
туре 100°С. Когда наступит тепловое равнове-
сие, т. е. температура сосуда и ртутн установит-
ся равной 100°С, извлечем блюдце из печи и
определим массу ртути, которая вытекла через
края сосуда в блюдце. Пусть масса этой ртути
равна 12 г. Требуется определить коэффициент
124
1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
линейного расширения материала, из которого
изготовлен сосуд.
Решение
При температуре 0°С сосуд смог вместить
750 г ртути. Поскольку при этой температуре
плотность ртути равна р0= 13 650 кг/м3, можно
вычислить соответствующий объем ртути, с
другой стороны, этот объем равен объему Го со-
суда при 0°С:
Го=1хО,750/13650=54,94-10’6 м3.
При температуре 100°С сосуд вмещает толь-
ко 750-12=738 г ртути, поскольку 12 г попало
в блюдце, перелившись через края сосуда. Сле-
довательно, можно определить соответствую-
щий объем сосуда при этой температуре, но
прежде нам необходимо вычислить плотность
ртути при 100°С.
Коэффициент абсолютного расширения рту-
ти равен 0,182 10-3 1/К (табл. 1.3.3-3), ее плот-
ность р100 при 100°С будет равна
Рюо -
Ро
1 + а’Г100
13650
1 + 0,182-Ю^х 100
= 13406кг/м3.
Теперь уже можно вычислить объем ртути,
соответствующий массе ртути 738 г. Обозначим
этот объем через И]00. Получим
И1оо=1хО.738/13406=55,04 106 м3.
Расширение сосуда равно тогда И]00-И0, с
другой стороны, оно равно к С07100, где к - ко-
эффициент объемного расширения материала
сосуда.
Следовательно, имеем
к = Пор -ко _ 55,04-10 л-54,94-10 6 _
Ноо'Ооо” 54,94-1 (Г6 х 100
= 1,8 10 51/К
Отсюда значение коэффициента линейного
расширения л материала сосуда равно
к=к/3=0,6- IO'5 1/К.
1.3.3.1.2.3.	Последствия и применение явления
расширения/сжатия жидкостей
Последствия явления расширения жидко-
стей практически те же, что и расширения твер-
дых тел. Возникающие при расширении силы
часто бывают значительными и могут вызвать
разрушение сосудов, содержащих эти жидкости
(разрыв термометра, например, если расшире-
ние трубки недостаточно для находящейся в ней
расширяющейся жидкости).
Что касается применения, можно упомянуть
обычный термометр, принцип действия кото-
рого основан на кажущемся расширении жид-
кости, содержащейся в стеклянной трубке, а
также контактные термометры и термоси-
фоны с конвекционными потоками, которые в
результате изменения плотности жидкости в
контуре начинают автоматически циркулиро-
вать.
Изучению различных термометров посвя-
щен разд. 2.6.2.
1.3.3.1.2.4.	Особенности расширения воды
Мы уже видели, что, как правило, жидко-
сти расширяются, если их температура возрас-
тает. Однако для воды это верно, только если
температура выше +4°С, потому что между' 0°С
и +4°C объем воды уменьшается, если темпе-
ратура возрастает. Эксперимент, показанный
на рис. 1.3.3-5, позволяет продемонстрировать
эту аномалию.
Поместим колбу с водой в сосуд, заполнен-
ный колотым льдом, и подождем, пока темпе-
ратура воды, измеряемая опущенным в нее тер-
мометром. не упадет до 0°С Извлечем колбу
из сосуда и предоставим воде нагреваться за
счет притока тепла от окружающего воздуха.
Мы увидим, что объем воды при 0°С, кото-
рый можно контролировать по вставленной в
воду дополнительной трубке, будет сначала
уменьшаться, а увеличиваться начнет, только
когда температура станет выше 4°С. Если
объем воды в колбе в точности равен 1000 см3
при 0°С. то по мере возрастания температуры
1.3.3. ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ: РАСШИРЕНИЕ/СЖАТИЕ И ИЗМЕНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ВЕЩЕСТВА
125
Рис 1.3.3-5. Схема эксперимента для демонстрации
аномального расширения воды
он будет меняться и принимать значения, кото-
рые сведены в табл. 1.3.3-4. Исходя из этих зна-
чений можно начертить кривую расширения
воды (рис. 1.3.3-6).
Из предыдущих рассуждений можно сделать
вывод, с одной стороны, что расширение воды
непропорционально росту температуры (это
легко проверяется с помощью графика на рис.
1.3.3-6), и, с другой стороны, что при темпера-
туре близкой к +4°С плотность воды наиболь-
Таблица 1 3 3-4
Объем воды в зависимости от температуры. Измерен
в эксперименте, показанном на рис. 1.3.3-5
Температура воды, °C	Соответствующий объем, см3	Примечание
0	1000,00	
2	999,90	j сжатие
		
4	999,87	
6	999,90	ч
8	999,99	
10	1000,14	
12	1000,32	г расширение
20	1001,64	
шая (рис. 1.3.3-7). Этим объясняется то, что
зимой, когда температура поверхностных сло-
ев воды в реках или озерах приближается к 0°С,
вместо того, чтобы опускаться вниз, эти слои
остаются у поверхности, так как их плотность
меньше, чем у слоев воды при температуре
близкой к +4°C. Эти слои с максимальной плот-
ностью остаются в глубине, образуя тем самым
пристанище для обитателей подводного мира.
1.З.З.1.З.	Расширение/сжатие газа
в зависимости от температуры
при условии, что давление остается
постоянным (закон Гей-Люссака)
Расширение газа в зависимости от темпе-
ратуры при условии, что давление постоянно,
легко продемонстрировать с помощью очень
126
1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Рис 1 3 3-7 Изменение плотности р воды в зависимос-
ти от температуры t
простого эксперимента, показанного на рис
1 3 3-8
Действительно, пусть стеклянная колба со-
держит некоторую массу газа, у этой колбы име-
ется тонкая трубка, в которой подвижная ртут-
ная пробка отделяет заключенный в колбу газ
от внешней среды Колба помещена в емкость
с водой, которую можно нагреть до желаемой
температуры с помощью газовой горелки
Как только будет зажжена газовая горелка,
обнаружим, что ртутный указатель переместит-
ся вправо, и тем быстрее, чем больше количе-
ство поступающего тепла Поскольку давление
газа в колбе не изменяется, перемещение ртут-
ного указателя может произойти только благо-
даря расширению газа, вызванному теплом,
поступающим от воды Это тепло поступает от
воды к газу через стекло за счет теплопровод-
ности
Мы видели в случае расширения жидкости,
что нельзя пренебрегать расширением сосуда и
что следует отличать кажущееся расширение от
абсолютного
В случае расширения газа можно пренеб-
речь расширением сосуда (в нашем случае это
колба), потому что, как мы увидим позже, ко-
эффициент расширения газа примерно в 450
раз больше, чем у стекла
Предположим, что в нашем эксперименте
начальная температура была 0°С, соответству-
ющий объем газа Ио, конечная температура
пусть будет t°C, а соответствующий объем
газа - Vv Эксперимент показывает, что для од-
ной и той же массы газа расширение
-	с одной стороны, пропорционально повы-
шению температуры t},
-	с другой стороны, пропорционально на-
чальному объему VQ
Так же, как мы это делаем для твердых тел
и жидкостей, можно определить коэффициент
расширения а газа при постоянном давлении
как расширение единицы объема газа при 0°С,
когда его температура повышается на 1 К
а=(И|-П0)/(И0/1),
где а - коэффициент расширения газа при по-
стоянном давлении, 1/К,
VQ - объем газа при температуре 0°С,
И] - объем газа при температуре 1}°С
нагреватель

Рис 1 3 3-8 Схема эксперимента для де-
монстрации расширения/сжатия газа при по-
стоянном давлении в зависимости от темпера-
туры Этот эксперимент используется в каче-
стве примера для расчета
1.3.3. ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ: РАСШИРЕНИЕ/СЖАТИЕ И ИЗМЕНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ВЕЩЕСТВА
127
Коэффициент а не зависит не только от вы-
бранной единицы объема, но также и от при-
роды газа, давления и температуры.
Следовательно, можно сделать вывод, что
коэффициент расширения а газа при постоян-
ном давлении один и тот же для всех газов; он
равен
а=1/273=0,00366 1/К.
Если обратиться к табл. 1.3.3-1 и 1.3.3-3, то
обнаружим, что коэффициент расширения газа
примерно в 3,5 раза больше, чем для жидко-
стей, и в 350 раз больше, чем для твердых тел.
Из приведенной выше формулы получим
или Kj = Уд+а-^ Г] = ^(l+a fj).
Член а И0представляет собой изменение
объема газа, когда его температура изменяется
от 0°С до г, °C. Множитель (1+ос ^) называется
двучленом расширения газа при постоянном
давлении.
Предположим теперь, что температура воз-
растает от 0°С до t2°C, тогда объем газа станет
равным
Г2= И0(1+аГ2).
Мы уже видели, что
И =И0(1+аГ1),
отсюда получим
/0= ^/(l+a/,).
Подставляя значения Со в выражение для У2,
получим соотношение, которое связывает объем
У2 некоторой массы газа при постоянном дав-
лении й температуре 1, с объемом Ух этого же
газа при температуре I,:
V2=
1 + а-/2
1 + а • /,
Мы видели ранее, что коэффициент а ра-
вен 1/273 1/К. Подставим это значение в фор-
мулу для У2.
Выражения (273+/2) и (273+1]) представля-
ют собой абсолютные температуры Т2 и Тх, рав-
ные, по определению, (273+/2) и (273+/,). Тог-
да можно записать, что
или
Г2 И
— = — = const.
Т2 Т,
Отсюда следует утверждение, выражающее
закон Гей-Люссака (французского физика,
1778-1840):
“При постоянном давлении объем неизмен-
ной массы газа пропорционален его абсолют-
ной температуре”.
Только идеальный газ точно подчиняется
закону Гей-Люссака, но, как мы увидим в п.
1.3.4.1, реальные газы отличаются в большей
или меньшей степени от идеальных и не под-
чиняются закону Гей-Люссака при очень низ-
ких температурах, поскольку они переходят в
жидкое состояние при температурах выше
-273,15°С. Можно сказать, что при постоянном
давлении изменение объема газа уже не про-
порционально изменению его температуры, ког-
да эта температура близка к условиям перехо-
да рассматриваемого газа в жидкое состояние
(рис. 1.3.3-9).
Плотность Р] массы m газа в объеме Ух рав-
на
р,=т/У}.
а при объеме газа У2 плотность этого газа будет
равняться
р2=/?г/1/2.
Отсюда
это выражение можно записать как
128
1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Для идеального газа
Для реального газа
Рис. 1.3.3-9. Области, в кото-
рых реальный и идеальный газы
подчиняются закону Гей-Люсса-
ка
и, так как в соответствии с законом Гей-Люс-
сака
получаем
Р^Р2=ТУ/Т2-
Другими словами, при постоянном давле-
нии плотность газа обратно пропорциональ-
на абсолютной температуре.
Так как удельный объем v - величина, об-
ратная плотности, получаем также
Пример
Вернемся к схеме эксперимента на рис.
1.3.3-8. Предположим, что температура воды в
емкости, в которую помещена колба, равна в
первый момент времени +40°С, ртутный ука-
затель остановился у отметки шкалы 4 см. За-
тем, в следующий момент времени температу-
ра возрастает до 60°С, ртутный указатель ус-
танавливается у отметки шкалы 8,2 см. Требу-
ется определить:
-	на какой отметке остановился бы указа-
тель, если бы перед тем, как была зажжена го-
релка, температура окружающего воздуха, а
следовательно, и воды равнялась +10°С;
-	плотность газа, заключенного в колбе, при
температуре +60°С, если известно, что его плот-
ность при 0°С равна 0,09 кг/м3.
Решение
Когда температура возрастает от +40 до
+60°С, указатель перемещается на 8,2^4=4,2
см. Диаметр тонкой трубки равен 1,2 см, по-
этому объем соответствующего цилиндра, ко-
торый в то же время равен увеличению объема
А И газа, составляет
A rW/4(8,2-4)=(3,14х 1,22)/4х4,2=4,75 см2.
Пусть - это объем, занимаемый газом
при температуре 40°С, и - объем газа при
60°С. Получаем
^-^=4,75 см3.
Кроме того, известно, что, по закону Гей-
Люссака,
Это можно записать по-другому:
Г6(/Г4О=7’6(/7’4О=(273+60)/(273+40)=333/313.
Теперь нам нужно решить следующую сис-
тему:
'^-^=4,75,
•^=333
,Кю 313'
1.3.3. ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ- РАСШИРЕНИЕ/СЖАТИЕ И ИЗМЕНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ВЕЩЕСТВА
129
Находим
1^=74,34 см3,
Г =79,09 см3.
Зная объем, занимаемый газом при К,
можно рассчитать объем, занимаемый газом
при T]Q К, или 273+10=283 К. Из закона Гей-
Люссака получаем
^1(/Ло_^4с/^4О
ИЛИ
Г, =Г„-Т,/Г =74,34x283/313=67,21 см3.
1 и	1 и
Мы получили бы тот же результат:
-	либо исходя из объема при 60 °C, в этом
случае
К1о=Г6о-Г1о/Г6о=79,О9х283/333=67,21 см3;
-	либо переходя к объему газа при 0°С. Дей-
ствительно,
IV^l+oc-/),
отсюда
^iva+oc-r),
где
ос= 1/273 1/К,
1=40°С.
Следовательно.
Ртутный указатель будет, следовательно, на-
ходиться у кромки сферической стенки колбы
Мы видим, что из закона Гей-Люссака сле-
дует обратно пропорциональная зависимость
плотности р газа от абсолютной температуры
Получаем
Следовательно.
Рбо=Ро Го/Гбп=0’09х273/(273+60)=0’0737 кг/м'-
Отсюда удельный объем газа при темпера-
туре +60°С равен
Г = 1/рЛп= 1/0,0737=13,568 м3/кг.
1.3.3.1.4. Изменение объема газа
в зависимости от температуры
при постоянном объеме (закон Шарля)
Изменение давления газа в зависимости от
температуры при постоянном объеме легко
продемонстрировать с помощью эксперимента,
представленного на рис. 1.3.3-10.
Пусть колба герметично закрыта пробкой,
через которую проходит стеклянная трубка, со-
единяющая колбу с манометром для измерения
разности между давлением в колбе и атмосфер-
ным давлением.
Исходя из этого объема при 0°С, получаем
К]0=Г0(1+ос-0,
где
ос=1/273 1/К,
1=10°С.
Следовательно,
И =64,84|1 + — х10 1 = 67,21 см3.
273	)
Поскольку диаметр тонкой трубки равен 1,2
см, это уменьшение объема соответствует пе-
ремещению указателя на уровень / в направле-
нии колбы так, что
ДК=(лсР/4)х/
или
/ = 4-ДК'/(лД2)= 4x7,13/(3,14x1,22) = 6,3 см.
Рис. 1 3.3-10. Схема эксперимента для демонстрации
изменения давления газа в зависимости от температуры
при постоянном объеме
130
1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Сначала (левый рисунок) помещают колбу
в смесь воды и тающего льда. Затем, после того
как уровень ртути перестанет изменяться, что
означает установление теплового равновесия,
нальем ртуть через отверстие во внешней труб-
ке так, чтобы выровнять уровни Л и В. При этих
условиях давление газа в колбе равно атмос-
ферному давлению.
Во второй части эксперимента колба погру-
жена в горячую воду, в результате чего уровень
ртути переместится из положения В в положе-
ние В' Это означает, что давление газа в колбе
возросло. Как только наступит тепловое равно-
весие, вновь нальем ртуть через отверстие С
так, чтобы вернуть уровень ртути А в началь-
ное положение. Тогда объем газа, заключенно-
го в колбе, вернется к начальному значению и
высота ртути в положении В' позволит опреде-
лить давление, соответствующее температуре tr
Предположим, что в нашем эксперименте
начальная температура была 0°С и соответ-
ствующее давление р0, а в конце эксперимента
температура достигла t°C и давление стало
равным р,, объем при этом поддерживается
постоянным. Эксперимент показывает, что для
одной и той же массы газа увеличение давле-
ния ргр0
-	с одной стороны, пропорционально увели-
чению температуры tv
-	с другой стороны, пропорционально на-
чальному давлению р0
Следовательно, можно ввести коэффициент
изменения давления р газа при постоянном
объеме как увеличение давления газа при его
нагревании на 1 К для единичного начального
давления и температуры 0°С:
Р = (Pi-PoWv
где р - коэффициент изменения давления газа
при постоянном объеме, 1/К;
р0 - давление газа при температуре 0°С;
р} - давление газа при температуре t}°C.
Коэффициент р не зависит не только от вы-
бранной единицы давления, но и от природы
газа, начального давления и температуры.
Отсюда можно сделать вывод, что коэффи-
циент изменения давления газа при постоянном
объеме один и тот же для всех газов. Он равен
Р = 1/273 = 0,00366 1/К,
т. е. имеет то же значение, что и коэффициент
а расширения газа при постоянном давлении.
Получаем
а = р.
Из приведенной выше формулы можно вы-
вести
РгРо=Ро Р71
илир^о+ро Р ^Роа+Р /,).
Член р0 р t, представляет собой изменение
давления газа, если его температура изменяет-
ся от 0°С до t,°C. Множитель (1+р /,) называ-
ется двучленом изменения давления газа при
постоянном объеме.
Предположим теперь, что температура из-
меняется от 0°С до t°C, давление газа при этом
станет равным
p2=p0(l+pt2).
Мы уже получили для температуры 1}, что
Р1=Р0(1+₽
отсюда
Р0=М1+₽ ri>-
Подставив эту величину в выражение для р2,
находим
Поскольку р=1/273, получаем
Г273 + ^^	Т2
Р\273 + Г1 )~Р' 7\ ’
Иначе это можно записать в виде
— = — = const.
А
Отсюда вытекает утверждение, представля-
ющее собой закон Шарля (французского физи-
ка, 1746-1823):
1.3.3. ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ: РАСШИРЕНИЕ/СЖАТИЕ И ИЗМЕНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ВЕЩЕСТВА
131
“При постоянном объеме давление одной и
той же массы газа пропорционально абсолют-
ной температуре”.
Пример
Пусть имеется сосуд, объем которого сохра-
няется неизменным. Сосуд имеет кран, с помо-
щью которого он сообщается с атмосферой.
Предположим, что температура окружающей
среды равна 20°С, а в сосуде находится неко-
торый газ при нормальном атмосферном дав-
лении (1,013 бар). Требуется определить дав-
ление газа, когда температура окружающей сре-
ды станет равной 80°С. Открыв кран, выров-
нять давление внутри сосуда и атмосферное
давление. Вычислить конечное давление, кото-
рое установится в сосуде, когда температура ок-
ружающей среды упадет до 20°С.
Решение
При температуре 20°С, или Т\ =273+20=293
К, давление газа равно р}=1,013 бар. При посто-
янном объеме получим в соответствии с законам
Шарля, что при температуре 7’2=273+80=353 К
давление р2 исходя из соотношения
P-JT2=pxIT}
будет равно
013x353/293=1,2 бар.
Если при температуре 7’3=273+80=353 К
довести давление до значения р3=1,О13 бар, то
давление р4, соответствующее температуре
Г4=273+20=293 К, получим из соотношения
р41Т=р21Ту
т.е.
74/Гз=1’013х293/353=0’84 баР
1.3.3.2.	Изменение состояния вещества
Нам хорошо известны три состояния веще-
ства, множество примеров которых мы находим
среди обычных предметов при атмосферном
давлении и обычных температурах. Это могут
быть, например.
-	железо, которое обычно встречается в
твердом состоянии,
-	вода, которая обычно встречается в жид-
ком состоянии,
-	воздух, окружающий нас, который нахо-
дится в газообразном состоянии.
Каждое из этих трех веществ нам знакомо
в указанном состоянии, но, изменяя темпера-
туру и/или давление, можно изменить и состо-
яние. Например:
-	железо переходит из твердого состояния
в жидкое, если его нагреть до температуры 1530
°C и далее поддерживать эту температуру, про-
должая подвод тепла. Давление при этом оста-
ется равным атмосферному;
-	вода переходит из жидкого состояния в
твердое (лед), если ее температура упадет ниже
0°С, и переходит из жидкого состояния в газо-
образное, если поднять ее температуру выше
100°С при нормальном атмосферном давлении
или поднять температуру выше 80°С при дав-
лении 500 мбар;
-	воздух переходит из газообразного состо-
яния в жидкое, если в достаточной степени уве-
личить давление (40 бар) при температуре око-
ло -100°С (процесс ожижения Claude).
Переход
-	из твердого состояния в жидкое называ-
ется плавлением,
-	из жидкого состояния в газообразное на-
зывается парообразованием,
-	из твердого состояния сразу в газообраз-
ное называется сублимацией,
-	из газообразного состояния в жидкое на-
зывается конденсацией или ожижением,
-	из жидкого состояния в твердое называ-
ется затвердеванием или кристаллизацией,
-	из газообразного состояния сразу в твер-
дое называется десублимацией.
Заметим, впрочем, что если все авторы на-
зывают ожижением переход из газообразного
состояния в жидкое, то некоторые авторы при-
меняют слово “конденсация” для обозначения
перехода из газообразного состояния в твердое.
Различные процессы изменения состояния
имеют особую важность в холодильной отрас-
ли благодаря их широкому использованию. Зат-
вердевание воды, например, позволяет погло-
щать тепло (охлаждение рыбы на прилавках
магазинов). Принцип действия некоторых хо-
лодильных машин основан на явлениях паро-
132
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
образования/конденсации. Наконец, сублима-
ция сухого льда (углекислоты), помещенного в
специальные панели, позволяет поддерживать
низкую температуру скоропортящихся грузов в
вагонах-холодильниках
1.З.З.2.1.	Плавление/затвердевание
Рассмотрим бачок для льда, находящийся в
морозильной камере холодильника, температу-
ра в которой поддерживается постоянной и рав-
ной, например, -10°С. Температура льда рав-
на также -10°С. Предположим, что в силу ка-
ких-то причин компрессор холодильника вышел
из строя. Так как холодильник обычно находит-
ся в комнате с температурой около 20°С, то тем-
пература внутри морозильника будет понемно-
гу повышаться. После того как температура
льда достигнет 0°С, мы заметим, что несколь-
ко кристалликов льда превратилось в капельки
жидкости
Этот переход из кристаллического состояния
в жидкое называется плавлением.
Твердое тело в процессе плавления претер-
певает простое изменение физического состоя-
ния, заключающееся только в изменении его
физических свойств, тогда как химические
свойства остаются неизменными.
Температура комнаты, в которой находит-
ся холодильник, остается равной +20°С, поэто-
му идет процесс передачи тепла в направлении
морозильной камеры Чтобы усилить теплооб-
мен, можно открыть двери морозильной каме-
ры
Термометр в бачке со льдом показывает, что
температура смеси льда (его объем непрерыв-
но уменьшается) и воды (ее объем непрерывно
увеличивается) сохраняется постоянной и рав-
ной 0°С до тех пор, пока не растает последний
кристалл льда. Только после этого под действи-
ем тепла, которое продолжает поступать из ком-
наты, температура воды начнет повышаться.
Из этих наблюдений следует, что.
-	прежде всего, в ходе плавления совмест-
но существуют еще не растаявшие кристаллы
и жидкость; других, промежуточных состояний
нет. Следовательно, переход от твердого состо-
яния к жидкому происходит скачком. В этом
случае говорят об истинном плавлении. Для
других веществ, таких, как воск или стекло,
переход из твердого состояния в жидкое про-
исходит постепенно. В таких случаях говорят
о вязкам плавлении (размягчении), что соответ-
ствует непрерывному изменению состояния;
-	температура плавления остается по-
стоянной в течение всего времени плавления,
в частном случае для льда она равна 0°С при
нормальном атмосферном давлении.
Предположим, что компрессор нашего хо-
лодильника отремонтирован. Если температу-
ра воды в бачке поднялась, например, до +10
°C, то теперь она начнет быстро опускаться.
После того как она достигнет 0°С, можно наг
блюдать появление первых кристаллов льда.
Это начало затвердевания, или кристаллиза-
ции, оно может быть истинным или вязким;
температура остается постоянной, пока после-
дняя капля воды не замерзнет. Только после
этого температура льда начнет опускаться,
пока не достигнет температуры морозильника
-10°С.
Рис 1 3 3-11 Кривая
плавления льда и затверде-
вания ВОДЫ
1.3.3. ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ: РАСШИРЕНИЕ/СЖАТИЕ И ИЗМЕНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ВЕЩЕСТВА
133
На рис. 1.3.3-11 представлено изменение
состояния льда или воды в зависимости от
того, подводится или отводится тепло. Здесь
указано, что для превращения единицы массы
льда в воду необходимо затратить 335 кДж и,
наоборот, для превращения единицы массы
воды в лед необходимо отвести 335 кДж.
Это количество тепла называется скрытой
теплотой плавления (переход из состояния В
в состояние Q, а если изменение состояния про-
исходит в другом направлении (из С в В) -
скрытой теплотой затвердевания. Темпера-
тура остается постоянной в течение всего из-
менения состояния, отрезок ВС называется пол-
кой плавления, тогда как отрезок СВ называет-
ся полкой затвердевания.
Если бы мы повторили предыдущий экспе-
римент; заменив воду другими индивидуальны-
ми1 веществами, такими, как свинец, нафта-
лин, сера и т.д., мы сделали бы те же выводы
и, кроме того, добавили бы, с одной стороны,
что температура полки плавления/затвердева-
ния изменяется от одного вещества к другому,
и, с другой стороны, что количество тепла, под-
водимого к телу для перехода его из твердого
состояния в жидкое, или, наоборот, количество
тепла, отводимого от тела для перехода его из
жидкого состояния в твердое, также зависит от
рассматриваемого вещества.
Температура, соответствующая полке плав-
ления/затвердевания, называется температу-
рой плавления/затвердевания. Ее значения для
различных индивидуальных сложных веществ
приведены табл. 1.3.3-5, а для ста первых хи-
мических элементов - в табл. 2.7.1-1. Если го-
ворить о продуктах питания, то для раститель-
ных и животных тканей, содержащих раство-
ренные в воде соли и сахара, необходимы тем-
пературы ниже -60°С, чтобы полностью замо-
розить все компоненты рассматриваемого про-
дукта. Однако чтобы обеспечить сохранность
1 Индивидуальное вещество - это вещество, которое не
поддается разложению на фракции и которое полностью оп-
ределяется своим химическим составом, своими физически-
ми константами (такими, как температуры изменения состо-
яния) и органолептическими качествами.
Таблица 1.3.3-5
Температура плавления/затвердевания некоторых
веществ и сложных химических соединений
прн давлении 1,013 бар
Вещество	Температура плавле- ния/затвердевания, °C
Бензин (и-гексан)	-95.3
Бензол	5,5
Вар	135
Вода морская	-3/-6
Вода чистая	0
Г ематит	1560
Глицерин	20
Двуокись кальция	2572
Едкое кали	360
Желатин	25/28
Зола угольная	1200...1400
Кварц	1470
Лед	0
Магнезит	1550
Масло льняное	-20
Масло скипидарное	-10
Нафталин	80
Окись железа	1370
Окись железа полуторная	1560
Парафин	54
Резина	125
Селитра	337
Сода	34
Сода каустическая	328
Соль глауберова	884
Спирт этиловый	-117
Стеарин	50
Стекло обычное	1200
Стекло свинцовое (кристалл)	1100
Сульфат натрия	884
Хлорид кальция	772
Хлорид натрия	802
Цетан	44
Шеллак	«150
Шлак доменный	1300...1430
Эмаль фаянсовая	=960
складируемых продуктов, вполне достаточно
менее низких значений температуры.
В частном случае жиров и масел (табл.
1.3.3-6) следует рассматривать температуру
плавления и температуру затвердевания, при-
чем последняя всегда ниже первой на несколь-
ко градусов. Это тесно связано с вязким плав-
лением, о котором мы уже упоминали.
Температура плавления газов приведена в
табл. 2.7.1-1 н 2.7.1-2.
Количество тепла, поступающего к едини-
це массы данного тела или отводимого от нее
134
1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Таблица 1 3 3-6
Температуры плавления и затвердевания некоторых
масел н жиров прн давлении 1,013 бар
Вещество	Температура плавления, °C	Температура затвердевания, °C
Воск белый	68,0	—
Воск желтый	62,5	—
Жир бараний	46/49 5	36/39,5
Жир говяжий	—	0
Жир костный	44/45	35,5
Жир растительный	28/29	21/22
Масло какао	33,5/34	20,5
Масло касторовое	—	-17/-18
Масло кокосовое	24,5	20/20,5
Масло конопляное	—	-27Z-28
Масло кукурузное	—	-10
Масло минеральное	—	-27/-27,5
Масло мускатное	43,5/44	33
Масло пальмовое	30/36	21/24
Масло пальмовое (старое)	41	37
Масло скипидарное	——	-10
Масло хлопковое	—	-2
Мыло	33	—
Сало свиное топленое	32/33	26
Стеарин	43/49	—
при температуре плавления/затвердевания, не-
обходимое для того, чтобы оно перешло из
твердого состояния в жидкое или наоборот, на-
зывается скрытой теплотой плавления/зат-
вердевания, ее величина для различных инди-
видуальных веществ дана в табл 13 3-7 Экс-
периментальное определение этой величины
для льда будет приведено ниже
Итак, при заданном давлении плавление и
затвердевание некоторого индивидуального ве-
щества начинаются и продолжаются при одной
и той же температуре и сопровождаются соот-
ветственно поглощением или выделением рав-
ного количества тепловой энергии Эти два па-
раметра входят в число характеристик рассмат-
риваемого вещества
Заметим, что давление ие влияет существен-
но на температуру плавления/затвердевания, в
том смысле, что оиа не изменяется очень силь-
но Все же высокое давление приводит к зна-
чительному падению температуры плавления/
затвердевания, и, как ни странно, очень высо-
кое давление приводит к повышению этой тем-
пературы
Например, согласно экспериментам Таттап
и Bridgman, температура плавления/затверде-
Таблица 1 3 3-7
Скрытая теплота плавления/ затвердевания
различных веществ
Вещество	Скрытая теплота плавле- ния/затвердевания, кДж/кг
Азот	26
Алюминий	356
Аммиак	339
Ацетон	96
Бензол	128
Висмут	54
Вода	332
Водород	58
Вольфрам	251
Гелий	4
Глицерин	201
Двуокись серы	116
Двуокись углерода	184
Железо	272
Золото	67
Кадмий	54
Калий	54
Кислород	14
Кислота азотная	40
Кислота серная	109
Лед	332
Литий	138
Магний	209
Марганец	251
Масло	146
Медь	209
Натрий	113
Неон	16
Никель	293
Окись углерода	30
Олово	59
Паль мин	121
Парафин	147
Платина	113
Ртуть	12
Свинец	24
Селен	69
Сера (ромбическая)	39
Серебро	105
Сернистый газ	117
Серный ангидрид	69
Сода	167
Спирт метиловый	103
Спирт этиловый	108
Сульфид углерода	58
Толуол	72
Углекислый газ	184
Хлор	188
Хлорид кальция	230
Хлорид натрия	520
Цинк	112
Чугун	130
Шлак доменный	209
Эфир этиловый	100
1 3 3 ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ РАСШИРЕНИЕ/СЖАТИЕ И ИЗМЕНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ВЕЩЕСТВА
135
конечное состояние
начальное состояние
Рис 1 3 3-12 Схема эксперимента по определению скрытой теплоты плавления льда
вания воды падает до -8,8°С при давлении
1000 бар и до -22°С при давлении 2155 бар,
но если давление достигает 20 400 бар, эта тем-
пература плавления/затвердевания резко возра-
стает и достигает +73 °C С другой стороны,
уменьшение давления на 1 бар приводит к воз-
растанию температуры плавления/затвердева-
ния воды всего на 0,00753 К
Экспериментальное определение скрытой
теплоты плавления льда
Используем для этой цели тот же самый ка-
лориметр, о котором мы говорили в п 13 14 3
при расчете удельной теплоемкости твердого
тела Теплоемкость калориметра обозначим цс
Порядок действий следующий (рис 1 3 3-12)
Сначала нальем в калориметр некоторую
массу воды /Я] (определяется как разность меж-
ду заполненным и пустым калориметром) Бу-
дем наблюдать за температурой по термометру
и когда она перестанет изменяться, запишем
ее значение Пусть оно равно Затем возьмем
кубик льда из морозильной камеры холодиль-
ника и поместим его в бачок с водой Подож-
дем, когда температура станет равной 0°С (тем-
пература тающего льда) После этого высушим
кусочек льда с помощью промокательной бума-
ги и быстро опустим его в калориметр Как
только лед растает и температура станет рав-
ной ty запишем эту температуру и взвесим сно-
ва калориметр, чтобы определить массу т2 по-
мещенного туда льда, если т2 - измеренная
масса, получим гп2=т^-т,
После того как кубики льда были помеще-
ны в калориметр, они получили некоторое ко-
личество тепла, отданного водой Оболочка ка-
лориметра предполагается адиабатической, а
атмосферное давление - постоянным Тогда
можно записать, что количество тепла Qv по-
лученное льдом, равно количеству тепла Q2,
отданному водой Вычислим Q} и О2
Количество тепла О,, полученное льдом,
складывается из О/ - тепла, необходимого для
перехода льда при постоянной температуре 0°С
(температура плавления) из твердого состояния
в жидкое, и Q” - тепла, необходимого для на-
грева воды от температуры тающего льда до ко-
нечной равновесной температуры /3
6—1369
136
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Если обозначить через скрытую теплоту
плавления льда, получим
Кроме того, имеем
б/' = т2 сСЦ-С,) =/л2 сТ3.
Следовательно,
81 =	lf+m2 с ty
Количество тепла, отданное водой и колбой
калориметра, равно
е2=/л|с(ТгТ3)+цс(Т1-?3).
Отсюда, поскольку Q}~Q2,
т21^+т2 с T3=/n1c(T1-T3)+p.<?(f|-f3),
//=[/л1с(Г1-Г3)+цс(Т1-Т3)-7Л2сТ3]/?л2
и, так как т^=т3-т{, то
/z=[/n, c{t}-t3)+\ic(t-t3)-m2 с t3]l(m3-m}).
Пример
Пусть в предыдущем эксперименте исполь-
зуется калориметр с теплоемкостью цс= 194,5
Дж/К. Масса воды т}. налитой в калориметр,
равна 200 г, ее равновесная температура
/]=60,2°С. Полная масса воды в конце экспе-
римента w3=267 г, и ее равновесная темпера-
тура ?3=31,2°С. Требуется найти скрьпую теп-
лоту плавления /^льда.
Решение
Имеем
/z=[Wi c(t}-t3)+\ic(trt3ym2 c t3]/(m3-m]),
где т} = 0,2 кг - начальная масса воды,
с = 4184 Дж/кг - удельная теплоемкость
воды,
/, = 60,2°С - начальная температура воды,
t3 = 31,2°С - конечная равновесная темпе-
ратура,
тс= 194,5 Дж/К,
т2=т3-т}=267-200=67 г =0,067 кг.
Находим /^=315 838 Дж/кг, в то время как
реальное значение равно примерно 332 000 Дж/
кг, т.е. относительная ошибка менее 5%. Она
возникла из-за неточностей измерений и потерь
тепла, связанных с кристаллическим строени-
ем льда, которое вследствие его молекулярной
струтуры несколько меняет количество тепло-
ты, необходимое для перехода в жидкое состо-
яние.
1.З.З.2.2. Парообразование/конденсация
1.3.3.2.2.1. Основные сведения
Мы все знаем, что при нагревании воды в
кастрюле часть воды превращается в пар пос-
ле того, как она начинает “булькать”, т е. когда
появляются большие пузырьки. Мы также за-
мечали, что, несмотря на не очень высокую тем-
пературу воды в лужах, образующихся на до-
роге после ливня, эта вода в конце концов ис-
чезает. Следовательно, нужно принять, что су-
ществует два режима перехода данного веще-
ства из жидкого состояния в газообразное, а
именно: кипение в случае с кастрюлей и испа-
рение в случае с лужами воды. Поэтому мы бу-
дем изучать отдельно эти два явления парооб-
разования и, кроме того, учитывать, происхо-
дят они в неограниченном или в ограниченном
пространстве (потому что мы обнаружим неко-
торые различия между этими двумя условия-
ми). Кроме того, каждый раз нам нужно будет
определить влияние давления.
Конденсация газа будет рассматриваться в
другом месте, поскольку она происходит при
температуре и давлении, отличающихся от со-
ответствующих величин при парообразовании.
Наконец, обсуждение различия между газом и
паром читатель найдет в п. 1.3.4.1.
1.3.3.2.2.2. Парообразование на открытом
воздухе
1.3.3.2.2.2.1. Парообразование путем испарения
Всем известно, что после ливня лужи воды,
которые образуются на асфальте, в конце кон-
цов высыхают. Высыхает через некоторое вре-
мя и развешенное мокрое белье. Вода в увлаж-
нителе между элементами радиатора испаряет-
ся более или менее быстро и увлажняет окру-
жающий воздух.
Парообразование рассматриваемой жидко-
сти - в нашем случае воды, хотя можно было
бы также использовать другую жидкость, иа-
1 3 3 ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ РАСШИРЕНИЕ/СЖАТИЕ И ИЗМЕНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ВЕЩЕСТВА
137
Рис 13 3-13 Схема эксперимента для
демонстрации парообразования воды пу-
тем кипения
пример эфир, - главным образом происходит
на свободной поверхности жидкости. Такой ре-
жим парообразования называется испарением
Оно происходит таким образом, что на грани-
це вода-воздух (или влажное белье-воздух)
поддерживается равновесие, которое может рас-
сматриваться как состояние насыщения, и, в
свою очередь, жидкость обменивается молеку-
тами пара с окружающим воздухом, как пра-
вило, не являющимся насыщенным
Интенсивность процесса испарения зависит
от множества факторов, она возрастает, если
-	увеличивается площадь поверхности кон-
такта с воздухом,
-	усиливается движение воздуха, т е , как и
в случае с теплообменом, массообмен являет-
ся более интенсивным при вынужденной кон-
векции, чем при свободной конвекции,
-	уменьшается давление,
-	растет температура
Скорость испарения зависит от разности
давления насыщенных паров воды при рассмат-
риваемой температуре и реального давления
водяных паров
Когда эти две величины становятся равны-
ми, те когда окружающий воздух насыщен, ис-
парение прекращается
1 3 3 2 2 2 2 Парообразование путем кипения
Пусть сосуд из огнеупорного стекла наполо-
вину заполнен водой и помещен на электричес-
кую плитку (рис 1 3 3-13)
По мере того как температура повышается,
на поверхности воды образуются во все возра-
стающем количестве пары воды Вначале мы
имели дело с процессом испарения Через не-
которое время мы увидим появление в глубине
жидкости маленьких пузырьков воздуха, кото-
рые поднимаются к поверхности. В первые мо-
менты из воды выходит воздух, который в ней
находится Затем, по мере подъема температу-
ры, мы видим появление других пузырьков, все
более и более многочисленных и все возраста-
ющих размеров Часть воды переходит из жид-
кого состояния в газообразное, газообразная
фаза достигает свободной поверхности жидко-
сти, возникает перенос воды в окружающий
воздух, который теперь содержит некоторое до-
полнительное количество паров воды
Явление парообразования путем кипения
возникает как результат образования пузырьков
паров воды во всей массе жидкости Оно су-
щественно отличается от явления парообразо-
вания путем испарения, поскольку в последнем
процессе участвует только свободная поверх-
ность жидкости и, кроме того, это явление про-
исходит при всех температурах, в то время как
парообразование путем кипения начинается и
протекает при определенной фиксированной
температуре, разной для различных веществ и
зависящей от давления
Эта фиксированная температура называет-
ся температурой кипения, более точно, нор-
138
1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
мальной температурой кипения, если рассмат-
риваемая жидкость находится при нормальном
атмосферном давлении Как и температура
плавления, температура кипения является од-
ной из физических постоянных индивидуаль-
ных веществ, простых или сложных.
Отметим, что, как и в случае с явлением
плавления, явление парообразования путем ки-
пения представляет собой скачкообразное из-
менение состояния, поскольку отсутствует ка-
кое-либо промежуточное состояние между жид-
костью и газом.
Табл. 1.3.3-8 приводит нормальные темпе-
ратуры кипения некоторых веществ. Дальше
(см. 1.3.3.2 2.6) мы увидим также, что темпе-
ратура конденсации газа, т.е. температура, при
которой газ возвращается из газообразного со-
стояния в жидкое, ие совпадает с температурой
кипения. Это легко понять, поскольку после
смешивания с воздухом, температура газа из-
меняется (как правило, уменьшается).
Для водных растворов различных солей в
табл. 1.3.3-9 приведены температуры кипения
в зависимости от концентрации соли.
Что касается газов, читателю нужно обра-
тится к табл. 2.7.1-1 и 2.7.1-2, и по хладаген-
там - к табл, с 3.2.7-2 по 3.2.7-4
Ранее мы уже говорили, что кипение начи-
нается и продолжается при определенной фик-
сированной температуре, различной для разных
веществ и зависящей от давления.
Эксперимент, представленный на рис. 1.3.3-
14, дает нам возможность убедиться в правиль-
ности последнего утверждения Пусть стеклян-
ный сосуд на рисунке слева наполнен водой при
температуре окружающего воздуха. В него по-
мещается манометр, один конец которого запа-
ян и содержит небольшое количество чистой
воды, ограниченное столбиком ртути. Уровни
ртути в каждой из ветвей манометра различ-
ны, поскольку на левую ветвь действует атмос-
ферное давление. Если обратиться к таблице,
дающей давление насыщенных паров при
обычной температуре, то окажется, что при
+20°С это давление равно 0,023 бар, значение
очень маленькое по сравнению с атмосферным
давлением, передаваемым ртутным поршнем.
Таблица 1 3 3-6
Нормальная температура кипения (т.е. при давлении
1,013 бар) различных веществ (для основных
химических элементов и газов приведена в табл. 2.7.1-1
и 2.7.1-2, для хладагентов - в табл. 3.2.7-2- 3.2.7-4)
Вещество	Температура кипе- ния, °C
Анилин	184
Ацетон	56.1
Бензин	90 100
Вода морская	103
Вода чистая	100
Глицерин	290
Диметиламии	7
Дифенил	255
Диэтиламии	56
Жиры	300 325
Йодид метила	180
Кислота азотная	86
Кислота серная	325
Лигроин	80,1
Масло льняное	316
Масло скипидарное	160
Масло смазочное	«380
Метилхлорид	40
Нафталин	218
Нефть	150
Нитробензол	211
Парафин	300
Сероуглерод	46
Скипидар	160
Спирт метиловый	64,7
Спирт питьевой	78,3
Тетрамнн	207
Толуол	111
Трихлорэтилен	87
Хлороформ	61
Эфир кремниевой кислоты	430
Эфир этиловый	34,5
Отсюда следует, что вода, заключенная в труб-
ке, ие может испаряться.
С другой стороны, если вода в стеклянном
сосуде закипит, мы обнаружим, что часть воды,
заключенной в трубке манометра, испарится и
отодвинет ртутный поршень так, что уровни
ртути станут одинаковыми в обеих ветвях.
Отсюда делаем вывод, что давление обра-
зовавшихся паров равно атмосферному давле-
нию В таблицах водяного пара (см. табл.
1 3 3-12) указано, что при 100°С давление на-
сыщенных паров воды равно 1,013 бар Уточ-
ним' когда говорят о “насыщенных парах
воды”, это означает, что количество паров
воды, содержащихся в заданном объеме, боль-
1.3.3. ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ: РАСШИРЕНИЕ/СЖАТИЕ И ИЗМЕНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ВЕЩЕСТВА
139
Таблица 1.3.3-9
Влияние концентрации различных солей в водных растворах на температуру их кипения при нормальных
условиях
Соль	Температура кипения, °C										
	101	102	103	104	105	ПО	115	120	150	160	180
Нитрат натрия NaNO3	9	18,5	28	38	48	99,5	156	222	—	—	—
Сульфат магния MgSO4	16,7	29,5	39.5	47,7	54,6	—	—	—	—	—	—
Хлорид аммония NHjCl	6,5	12,8	24,0	29,7	56,2	—	—	—	—	—	—
Хлорид калия КС1	9,2	16,7	23,4	29,9	36,2	—	—	—.	—	—	—
Хлорид кальция СаС12	6,0	11,5	16,5	21,0	25,0	41,5	55,5	69,0	178	222	314
Хлорид магния MgClj	4.9	9,2	13,2	16,7	19,9	32,3	41,8	49,4	—	—	—
Хлорид натрия NaCl	6,6	12,4	17,2	21,5	25,5	—	—	—	—	—	—
ше не может увеличиться и, следовательно,
парциальное давление больше не может воз-
расти. Это как раз то, что происходит в нашем
случае, поскольку образование паров прекра-
тилось, хотя еще осталась вода в жидком со-
стоянии, которую можно было бы превратить в
пар. Когда же в трубке больше не остается
воды, то либо уже невозможно превратить в
пар даже ничтожное количество воды, если
уровень ртути в обеих трубках манометра оди-
наков (следовательно, достигнуто максималь-
ное давление паров при данной температуре),
либо можно превратить в пар еще некоторое
количество воды, если уровень ртути в левой
трубке манометра ниже уровня в правой труб-
ке.
В первом случае, те. когда образовавшиеся
пары находятся в равновесии с порождающей
их жидкостью, говорят о насыщенных парах,
а во втором случае, т.е. когда вся жидкость пре-
вратилась в пар и еще можно было бы испа-
рить некоторое количество воды, говорят о су-
хом паре.
Из сказанного выше следует, что кипение
начинается при той температуре, при которой
давление насыщенных паров рассматриваемой
жидкости становится равным давлению в жид-
кости.
Рис. 1.3.3-14. Схема эксперимента для демонстрации связи между температурой и давлением паров насыщения
140
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Рис 1 3 3-15 Опыт с кипением по Франклину для де-
монстрации изменения температуры кипения жидкости в
зависимости от давления
Можно также отсюда заключить, что для за-
данного давления кипение какой-либо жидко-
сти будет происходить при одной и той же тем-
пературе, а когда давление изменяется, темпе-
ратура кипения тоже изменяется.
Легко продемонстрировать эту связь для
давлений ниже атмосферного с помощью экс-
перимента, который называется кипением по
Франклину (рис. 1.3 3-15). Действительно,
пусть кипение продолжается достаточно долго,
так, чтобы в колбе осталось лишь очень малое
количество воздуха. Затем закроем пробкой от-
верстие, перевернем колбу и опустим в банку с
водой После того как вода охладится, вызовем
частичную конденсацию водяных паров, по-
крывая колбу тканью, смоченной в холодной
воде. Мы обнаружим, что кипение возобновит-
ся, когда давление паров внутри колбы упадет
ниже давления насыщенных паров при темпе-
ратуре жидкости.
1.3.3.2.2.3.	Парообразование в воздухе
в ограниченном пространстве
Пусть имеется экспериментальное оборудо-
вание, изображенное на рис. 1.3.3-16. Слева
показан стеклянный сосуд, закрытый пробкой,
через которую проходит тонкая трубка. Нижний
конец трубки погружен в ртуть. В начале экс-
перимента давление и температура воздуха в
сосуде равны давлению и температуре окружа-
ющей среды.
Если мы теперь нальем эфир в центральную
трубку так, чтобы он проник затем в сосуд, мы
заметим, что ртуть медленно поднимается по
трубке и останавливается на некотором уров-
не. Это происходит из-за испарения эфира в
сосуде, которое и вызывает подъем ртути, по-
тонкая
трубка
начало опыта
Рис. 1.3.3-16. Схема эксперимента для демонстрации парообразования в воздухе в ограниченном пространстве
1 3 3 ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ РАСШИРЕНИЕ/СЖАТИЕ И ИЗМЕНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ВЕЩЕСТВА
141
Рис 1 3 3-17 Схема опыта для демон-
страции парообразования в пустоте
тому что к начальному давлению добавляется
давление паров эфира. Мы увидим в п. 1.3.4.10.
что в соответствии с законом Дальтона полное
давление смеси воздуха с парами эфира равно
сумме парциального давления воздуха и пар-
циального давления паров эфира. Это после-
днее и равно высоте h столбика ртути.
Относительно этой высоты h требуется не-
которое уточнение. Действительно, при задан-
ной температуре парциальное давление паров
данного вещества не может превзойти некото-
рого значения, а именно давления насыщенно-
го пара Это давление паров достигается, ког-
да некоторое количество жидкости (в нашем
случае эфира) превращается в пар. Следова-
тельно, можно заключить, что если количество
помещенной в сосуд жидкости в точности рав-
но или ниже того количества жидкости, кото-
рое могло бы испариться, то вся жидкость пре-
вратится в пар И наоборот, если количество
жидкости больше указанного значения, то из-
быток останется в жидком состоянии. Тогда го-
ворят о насыщенном паре в том смысле, что
парциальное давление паров стало равным
максимальной величине, которой это давление
может достигать. В противном случае, т.е ког-
да вся жидкость испарилась, говорят о сухом
паре.
1.3.3.2.2.4.	Парообразование в пустоте
Пусть опыт осуществляется так, как пока-
зано на рис. 1.3.3-17 Имеются четыре трубки
Торричелли, погруженные в ванну с ртутью.
Трубка 1 играет роль контрольной трубки,
уровень ртути в ней показывает атмосферное
давление.
Введем теперь, например с помощью пипет-
ки, несколько капель спирта в трубку 2. Мы от-
мечаем, что спирт, пройдя через столбик рту-
ти, начинает непрерывно испаряться, в то же
время уровень ртути опускается. Эффективное
давление паров спирта можно измерить по раз-
ности уровней ртути в трубках 1 и 2 (р на ри-
сунке).
Если мы продолжим добавлять спирт, уро-
вень ртути будет снова опускаться до тех пор,
пока вдруг не появится маленькая капля спир-
та на поверхности ртути. Вводя еще спирт, мы
увидим, что он остается в жидком состоянии и
находится иа поверхности ртути, уровень кото-
рой остается постоянным (трубка 3). Отсюда
можно сделать вывод, что начиная с некоторо-
го момента давление паров спирта не может
больше возрастать и остается постоянным Это
давление по-другому называется максималь-
ным давлением паров спирта (или давлением
насыщенных паров) при данной температуре
142
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
окружающего воздуха. Это давление насыщен-
ных паров спирта обозначеноpsa на рис. 1.3.3-
17.
Если бы мы повторили этот же опыт с дру-
гой индивидуальной жидкостью, например с
эфиром, мы обнаружили бы те же явления,
только уровень ртути после появления первой
капельки эфира был бы другим. Отсюда дела-
ем вывод, что давление насыщенных паров
эфира будет равно pse (трубка 4).
Как мы уже уточняли при обсуждении па-
рообразования путем кипения, до тех пор, пока
имеются только пары, говорят о сухом паре,
тогда как после появления маленькой капли
жидкости и, следовательно, достижения макси-
мального значения давления паров говорят о
насыщенном паре.
Мы только что видели, что давление насы-
щенных паров различно у разных жидкостей,
следовательно, оно зависит от природы рас-
сматриваемого индивидуального вещества. До-
бавим еще, что если изменяется температура,
то давление насыщенных паров также изменит-
ся. Это очень легко показать, поместив ткань,
смоченную в горячей воде, на трубку 2 (см. рис.
1.3.3-17): уровень ртути опустится, что позво-
ляет сделать вывод о возрастании давления на-
сыщенных паров. Наоборот, ткань, смоченная
холодной водой, заставит снова подняться уро-
вень ртути в трубке; снижение температуры вле-
чет за собой, следовательно, уменьшение мак-
симального давления паров.
Различные опыты дают возможность начер-
тить так называемые кривые парообразования
для данной жидкости в зависимости от темпе-
ратуры. Эти кривые приведены:
-	на рис. 1.3.3-18 для воды между 0°С и
100°С, а также для этилового спирта, сероуг-
лерода и эфира;
-	на рис. 1.3.3-19 для воды между 100 и
250°С. Заметим, что в этом интервале темпе-
ратур приближенное значение максимального
давления паров (в барах) вычисляется в зави-
симости от температуры (в °C) по следующей
эмпирической формуле (Duperray):
Р « (Г/100)4;
-	на рис. 1.3.3-20 для аммиака, который яв-
ляется хладагентом, широко используемым в
промышленности, и о котором мы еще погово-
рим в п. 3.2.7.2.
Вид различных кривых парообразования на
рис. с 1.3.3-18 по 1.3.3-20 показывает, что дав-
ление насыщенных паров увеличивается очень
быстро. Например, в случае воды оно вырас-
тает в 40 раз, если температура изменяется от
100 до 250°С.
Заметим, впрочем, что существует предель-
ная температура, выше которой уже нельзя по-
лучить индивидуальное вещество в жидком со-
стоянии в присутствии насыщенных паров. Эта
температура называется критической. Она при-
ведена в табл. 1.3.3-10 для различных газов 
паров, в этой таблице даны также соответству-
ющие значения критического давления.
Рис. 1.3.3-18. Кривые парообразовани!
некоторых индивидуальных жидкостей меж-
ду 0° и 100°С
1.3 3. ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ: РАСШИРЕНИЕ/СЖАТИЕ И ИЗМЕНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ВЕЩЕСТВА
143
Рис. 1 3.3-19 Кривая парообразования воды между
100и250°С
1.3.3.2.2.5.	Скрытая теплота парообразования
Мы уже отмечали при обсуждении явления
парообразования воды путем кипения, что тем-
пература остается постоянной, пока последняя
капля жидкости не перейдет в газообразное со-
стояние. Если капнуть немного эфира - очень
летучего вещества - на тыльную сторону ладо-
ни, немедленно почувствуем холод - результат
испарения эфира. В этих двух случаях парооб-
разование может произойти только посредством
поглощения тепла, которое поступает в первом
случае от пламени, электрического нагревате-
ля или другого источника и во втором случае -
от тела человека. Количество поглощенного
тепла называется скрытой теплотой парообра-
зования.
Скрытая теплота парообразования индиви-
дуального вещества прн данной температуре t
равна количеству тепла, которое нужно сооб-
щить единице массы вещества, взятого в жид-
ком состоянии при температуре t, при давлении
насыщенных паров, соответствующем этой тем-
пературе, чтобы перевести это вещество в со-
стояние насыщенного пара при той же темпе-
ратуре и при том же давлении.
Нельзя упускать из виду, что превращение,
упоминаемое в этом определении, осуществля-
ется не только при постоянной температуре, но
также и при постоянном давлении. Когда при-
водится скрытая теплота парообразования, не-
обходимо уточнить, при какой температуре осу-
ществляется изменение фазы, потому что зна-
чение скрытой теплоты парообразования изме-
Рис. 1.3.3-20. Кривая парооб-
разования аммиака между -40 и
+40°С
144
1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Таблица 1.3.3-10
Критическое давление и критическая температура
некоторых газов и паров
Вещество	Формула	Критиче- ское дав- ление, бар	Критиче- ская тем- пература, °C
Азот	n2	32,6	-147,1
Ацетилен	с2н2	63,4	35,7
Ацетон	С3Н«О	59	236
Бензол	С6Нб	47	286,6
Бромэтил	С2Н,Вг	60,2	233
Водород	н2	12,9	-239,9
Воздух	—	37,7	-140,7
Гелий 4	Не	2,27	-267,9
Диметиламин	C2H7N	52,9	164
Диэтиламин	c4hun	37,4	223
Кислород	О,	50,0	-118,8
Метиленхлорид	СН2С12	99,4	245
Метил хлорид	СН3С1	66,7	143,1
Пары воды	Н2О	221	374,1
Сернистый газ	SOj	78,7	157,3
Спирт этиловый	С2НбО	63,8	243
Толуол	с7н,	40,5	321
Углекислый газ	СОг	73,5	31
Этилхлорид	С2Н3С1	- Я,9	185
няется в зависимости от этой температуры. В
случае, например, аммиака, диаграмма h, 1g р,
с которой мы встретимся в п. 1.3.6.2.4, дает, что
при температуре -50°С и при давлении 0,4 бар
энтальпия насыщенной жидкости равна -23,80
кДж/кг, в то время как для насыщенного пара
она равна 1391,1 кДж/кг, отсюда энтальпия или
скрытая теплота парообразования равна
1391,1-(-23,80)=1414,9 кДж/кг. Из той же ди-
аграммы получаем, что при +50°С и при дав-
лении 20,3 бар энтальпия насыщенной жидко-
сти равна 434,9 кДж/кг. Отсюда скрытая теп-
лота парообразования равна 1057 кДж/кг, т.е.
ниже теплоты, вычисленной для температуры
-50°С. Можно, следовательно, сделать вывод,
что скрытая теплота парообразования есть фун-
кция температуры (не требуется указывать дав-
ление, поскольку для заданной температуры на-
сыщенной жидкости давление полностью опре-
делено): чем больше эта температура, тем мень-
ше становится скрытая теплота парообразова-
ния. Когда достигается критическая температу-
ра (135,25°С для аммиака), скрытая теплота па-
рообразования становится равной нулю.
Существуют различные формулы, позволя-
ющие вычислить скрытую теплоту парообразо-
вания г данного индивидуального вещества в
зависимости от температуры t (°C). Для воды
используют формулу Regnault:
г = 2538,2-2,911, кДж/кг,
которая справедлива только в диапазоне от 0 до
250°С. Табл. 1.3.3-11 дает скрытые теплоты
парообразования индивидуальных веществ.
1.З.З.2.2.6.	Конденсация
Конденсацией (или ожижением) некоторо-
го вещества называют физическое превраще-
ние, которое переводит его из газообразного
состояния в жидкое; следовательно, это превра-
щение в точности противоположно парообра-
зованию.
Мы все наблюдали конденсацию паров
воды, содержащихся в комнатном воздухе, на
холодных оконных стеклах. Однако явление
конденсации можно продемонстрировать в спе-
циальных опытах, показывающих, что, когда
конденсация возможна, все индивидуальные ве-
щества конденсируются при заданной темпера-
туре и постоянном давлении и что для индиви-
дуального вещества существует вполне опреде-
ленная связь между давлением и температурой
конденсации.
Действительно, пусть некоторый цилиндри-
ческий сосуд содержит пары при постоянной
температуре t и эти пары могут быть сжаты с
помощью поршня. Когда давление внутри ци-
линдра достигнет максимального значения для
паров, появится первая капля жидкости и нач-
нется конденсация. Чем меньше объем, предо-
ставленный пару, тем больше появляется жид-
кости (давление остается равным максималь-
ному давлению паров, а температура - равной
t). Конденсация-явление экзотермическое, га-
зообразная среда в процессе конденсации вы-
деляет тепло. Количество выделяемого тепла на
единицу массы среды во время ее перехода при
постоянной температуре из газообразного со-
стояния в жидкое называется скрытой тепло-
той конденсации. Она равна скрытой теплоте
парообразования при тех же температуре и дав-
1.3.3. ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ: РАСШИРЕНИЕ/СЖАТИЕ И ИЗМЕНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ВЕЩЕСТВА
145
Таблица 1 3 3-11
Нормальная скрытая теплота парообразования
различных химических элементов и индивидуальных
веществ, при нормальной темнкрату^ кипения, т е.
при давлении 1,013 бар (см. табл. 1.3.3-8 и 2.7.1-1)
Вещество	Скрытая теплота парообра- зования, кДж/кг
Азот	201
Алюминий	11 721
Анилин	448
Ацетон	523
Бензол	396
Вода	2 256
Водород	460
Воздух	197
Гелий	21
Едкое кали	2 302
Железо	6 363
Золото	1 758
Кадмий	1 005
Керосин	260
Кислород	213
Кислота азотная	481
Кислота соляная	444
Магний	5 651
Марганец	4 185
Медь	4 646
Метан	511
Метиленхлорид	331
Метилхлорид	419
Натрий	4 186
Никель	6 195
Окись углерода	218
Олово	2 595
Ртуть	301
Свинец	921
Сера (ромбическая)	293
Серебро	2 177
Сероуглерод	352
Скипидар	293
Сода каустическая	3 307
Спирт метиловый	1 101
Спирт этиловый	846
Толуол	356
Углерод	50 232
Хлор	260
Хлорид натрия	2 846
Хлороформ	255
Цинк	1 800
Этилхлорид	387
Эфир	360
лении. Можно добиться полной конденсации
паров, уменьшая в достаточной мере объем ци-
линдра.
Описанный выше опыт можно провести при
другой температуре, в результате конденсация
паров наступит при давлении, более высоком
или более низком, чем в предыдущем опыте, в
зависимости от того, выше или ниже темпера-
тура t.
Однако, если температура газа выше кри-
тической температуры, о которой мы уже гово-
рили (табл. 1.3.3-10), такой газ не может быть
превращен в жидкость, какое бы давление к
нему ни прикладывали.
Заметим, что согласно табл. 1.3.3-10 неко-
торые газы имеют критические температуры
крайне низкие, например гелий или водород. В
прошлом веке невозможность достижения та-
ких температур заставила физиков предполо-
жить, что эти газы не могут быть сконденсиро-
ваны, отсюда возникло неправильное название
для них: “постоянные газы”.
Добавим также, что для получения индиви-
дуального вещества в жидком состоянии необ-
ходимо, чтобы его температура и давление
были выше соответствующих значений в его
тройной точке. Вот почему, например, углекис-
лый газ не может быть получен в жидком со-
стоянии при атмосферном давлении, которое го-
раздо ниже давления, соответствующего его
тройной точке (/>=5,18 бар для температуры
-56,6°С).
1.З.З.2.З.	Сублимация/десублимация
Некоторые твердые вещества, температура
которых ниже температуры плавления, могут
перейти сразу в газообразное состояние без пе-
рехода через промежуточное жидкое состояние,
и наоборот.
Даже лед может сразу перейти из твердого
состояния в газообразное, если давление насы-
щенных паров достигает на его поверхности
определенного значения. Зимой, например,
можно заметить, что если воздух сухой, то
очень тонкие слои льда при температуре ниже
0°С исчезают в течение нескольких дней даже
при отсутствии солнечного излучения. Эго про-
исходит потому, что в данном случае имеет ме-
сто парообразование непосредственно из льда
без образования воды. Эго явление называется
сублимацией. Наоборот, переход непосредствен-
но из газообразного состояния в твердое назы-
вается десублимацией.
146
1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Количество тепла, необходимого для прямо-
го перехода вещества из твердого состояния при
температуре плавления в газообразное при тем-
пературе парообразования, называется тепло-
той сублимации.
Если в воздухе содержится некоторое коли-
чество паров воды во взвешенном состоянии,
они могут осесть в виде инея на поверхности
твердого тела после того, как температура упа-
дет ниже 0°С Так как здесь нет перехода в про-
межуточное жидкое состояние, то можно гово-
рить о десублимации.
Среди веществ, способных к десублимации,
очень важную роль играет сухой лед (заморо-
женный углекислый газ), используемый для
хранения пищевых продуктов при их транспор-
тировке.
Для воды кривая сублимации приведена на
рис. 1.3 3-27.
1.З.З.2.4.	Выводы относительно изменения
состояния путем плавления
и последующего парообразования
для частного случая воды; характеристики
жидкого состояния воды и ее насыщенных
паров
Следующий пример позволит подытожить
те рассуждения, которые мы провели выше от-
носительно изменения состояния. И если мы
выбрали в качестве примера индивидуального
вещества воду, то не только потому, что она хо-
рошо нам знакома, но и потому, что вода ис-
пользуется как хладагент в жидкой и газообраз-
ной фазах в некоторых холодильных установ-
ках
Пример
Пусть имеется 1 кг льда при темпера-
туре -20°С и при нормальном атмосферном
давлении 1,013 бар. Требуется определить ко-
личество тепла, которое нужно сообщить 1 кг
льда для его перевода в состояние перегретого
пара при температуре +120°С, давление при
этом сохраняется постоянным.
Решение
Требуемые изменения состояния будут осу-
ществляться в пять этапов (рис. 1.3.3-21).
1-й этап. Для того чтобы перевести 1 кг льда
в твердом состоянии при -20°C в твердое со-
стояние при 0°С, необходимо сообщить ему ко-
личество тепла qx, такое, что
q}=m Cgj АГ, кДж,
где т - масса льда, равная 1 кг;
- средняя удельная теплоемкость льда
между -20 и 0°С, равная 2,05 кДж/(кг-К);
А/ - разность температур, равная 20 К
Следовательно, имеем
^=1x2,05x20=41 кДж.
2-й этап. Для того чтобы перевести 1 кг льда
при 0°С из твердого состояния в 1 кг воды при
0°C в жидком состоянии, необходимо сообщить
ему количество тепла q2, такое, что
92=1х334=334 кДж.
3-й этап. Для того чтобы нагреть 1 кг воды
от 0 до 100°С, необходимо сообщить ему коли-
чество тепла q3, такое, что
<h=m Сеаи ДГ’ КД^
где т - масса воды;
сеац - средняя удельная теплоемкость воды
между 0 и 100°С, равная 4,2 кДж/(кг К).
Следовательно, имеем
q3= 1x4,2x100=420 кДж.
4-й этап. Для того чтобы перевести 1 кг
воды из жидкого состояния при 100°С в газо-
образное состояние прн той же температуре,
необходимо сообщить ему количество тепла q*.
такое, что
ЧГт lv> кДж,
где т - масса воды;
lv (или /г) - скрытая теплота парообразова-
ния при давлении 1,013 бар, равная 2258 кДж
кг
Следовательно, имеем
q= 1x2258=2258 кДж.
5-й этап. Для того чтобы нагреть 1 кг водя-
ного пара от 100 до 120°С, необходимо сооб-
щить ему количество тепла q5, такое, что
^5=т S.vap
где т - масса пара;
1 3 3 ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ РАСШИРЕНИЕ/СЖАТИЕ И ИЗМЕНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ВЕЩЕСТВА
147
1 -й этап температура кубика льда изменяется от -20
до 0°С
2-й этап плавление при постоянной температуре, те
переход из твердого состояния (лед) в жидкое состоя-
ние (вода)
3-й этап температура воды изменяется от 0°С до 100°С
влажный пар
4-й этап парообразование путем кипения воды при по-
стоянной температуре (100°С), пар находится над по-
верхностью воды и называется влажным паром
насыщенный сухой пао
Температура остается постоянной и равной 100°С, пока
не испарится последняя капля воды, пар называется
сухим насыщенным
перегретый пар
5-й этап температура насыщенного сухого пара подни-
мается до 120°С, пар называется перегретым
Рис 1 3 3-21 Последовательные изменения состояния индивидуального вещества (в данном случае воды) при перехо-
де из твердого состояния (лед при 20°С) в газообразное (перегретый пар при 120°С)
148
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
ср vaP ~ средняя удельная теплоемкость во-
дяного пара между 100 и 120°С при постоян-
ном давлении, равная 1,9 кДж/(кг К).
Отсюда получаем
<?5=1х 1,9x20=38 кДж.
В итоге суммарное количество тепла, кото-
рое необходимо сообщить 1 кг льда при тем-
пературе -20°С, чтобы превратить его в пере-
гретый пар при температуре 120°С, равно
Q—q} +<72+<7з+<74+<75=4 +34+420+2258+38=
=3091 кДж.
Это значительное количество энергии (теп-
ловой), поскольку оно эквивалентно энергии
(кинетической) Ес, приобретаемой локомотивом
массой 8000 кг, когда он развивает скорость
порядка 100 км/ч. Действительно,
А'с= 1/2-w v2= 1/2x8 000х
х(100 000/3 600)2=3 086 411 Дж.
Изменение температуры и значения энталь-
пии, соответствующих изменениям агрегатных
состояний, приведены на рис. 1.3.3-22.
Примечание 1
Предыдущие результаты стали бы другими,
если бы давление не было равно 1,013 бар. Дей-
ствигельно, предположим, что давление было
равным 0,5 бар, этому давлению соответствует
температура кипения воды 81°С (см. рис. 1.3.3-
18). Количества тепла q} и q2 будут те же са-
мые, поскольку небольшое изменение давления
не повлечет за собой значительного изменения
точки плавления. Наоборот, количества тепла
qy ?4 и ?5 будут другими, так как, с одной сто-
роны, изменятся разности температур (мы не
учитываем слабого изменения удельной тепло-
емкости в новом диапазоне температур) и, с
другой стороны, возрастет скрытая теплота па-
рообразования (2306 кДж/кг вместо 2258 кДж/
Рис 1.3.3-22. Диаграмма, представляющая различные количества тепла, которые нужно сообщить 1 кг льда при тем-
пературе -20°С для его превращения в перегретый пар при температуре 120°С
1 3 3 ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ РАСШИРЕНИЕ/СЖАТИЕ И ИЗМЕНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ВЕЩЕСТ ВА
149
Примечание 2
Мы могли заметить, что в предыдущих рас-
четах использовались различные параметры,
такие, как температура кипения воды в зави-
симости от давления, удельная теплоемкость
пара ср vap и скрытая теплота парообразования.
Следовательно, очень полезно иметь возмож-
ность быстро находить значения этих парамет-
ров Для этой цели используются различные
диаграммы и таблицы
Примечание 3
Удельные теплоемкости различных твердых
и жцдких веществ даны в табл с 1.3.1-2 по 13 1-
4, газов - в табл 1.3.1-5 и 2 7 1-2 и водяного
пара - на рис. 1.3.3-24.
Диаграмма энтальпия/давление для водяного
пара
Диаграмма на рис. 1.3 3-23 называется диа-
граммой h, 1g р, т.е. она дает энтальпию водя-
ного пара и жидкой воды в состоянии насыще-
ния для заданного давления и температуры. Из
этой диаграммы можно получить энтальпию
парообразования q4, соответствующую приме-
ру расчета (для давления 1,013 бар и для дав-
ления 0,5 бар). Эта энтальпия парообразования
равна разности соответствующих энтальпий в
точках пересечения горизонтали, проходящей
через данное значение давления, с правой и ле-
вой кривыми Исходя из определения энталь-
пии, данного в п. 1.1.1 2, можно сказать, что
возрастание энтальпии водяного пара во вре-
мя парообразования равно г, такому, что:
где h' - энтальпия насыщенной воды;
h" - энатальпия насыщенного пара;
и' - внутренняя энтальпия насыщенной воды;
и" - внутренняя энтальпия насыщенного пара,
v' - удельный объем насыщенной воды;
у” - удельный объем насыщенного пара,
Рис 1 3 3-23 Диаграмма энтальпия/давление для воды
150
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
р - давление.
Это возрастание энтальпии равно теплоте
парообразования, которая состоит из внутрен-
ней теплоты парообразования, затрачиваемой
на преодоление сил взаимного притяжения мо-
лекул и равной увеличению внутренней энер-
гии воды (и"-и'), и внешней теплоты парооб-
разования, соответствующей работе расшире-
ния пара [p(v"-v')].
С помощью диаграммы на рис. 1.3.3-23, за-
дав давление на оси ординат, находим сразу же
соответствующую температуру кипения в точ-
ке пересечения горизонтали, проходящей через
заданное значение давления, и левой кривой.
Критическая точка, о которой мы уже говори-
ли, также представлена на этой диаграмме.
Диаграмма содержит и другие данные, значи-
тельно облегчающие расчет циклов холодиль-
ных машин. Более подробно диаграмма h, 1g р
будет рассмотрена в п. 1.3.6.2.4.
Международные таблицы водяного пара
Эти таблицы дают параметры состояния
насыщенной воды и насыщенного водяного
пара. Указанные параметры составляют содер-
жание табл. 1.3.3-12 (параметры состояния в
зависимости от температуры) и 1.3.3-13 (пара-
метры состояния в зависимости от давления).
Таблица 1.3.3-12
Параметры состояния воды (насыщенной жидкости) и ее пара (насыщенный пар) в зависимости
от температуры
t, °C	А бар	V', дм3/кг	V", м3/кг	Р", кг/м3	h' | h"		Г, кДж/кг	s' |	s"		Г, °C
					кДж/кг			кДж/(кгК)		
0	0,006108	1,0002	206,3	0,004847	-0,04	2501,6	2501,6	0.0002	9,1577	0
2	0,007055	1,0001	179,9	0,005558	8,39	2505.2	2496,8	0,0306	9,1047	2
4	0,008129	1,0000	157,3	0,006358	16,80	2508,9	2492,1	0,0611	9,0526	4
6	0,009345	1,0000	137,8	0,007258	25,21	2512,6	2487.4	0,0913	9,0015	6
8	0,010720	1,0001	121,0	0,008267	33,60	2516.2	2482,6	0.1213	8,9513	8
10	0,012270	1,0003	106,4	0,009396	41,99	2519,9	2477,9	0,1510	8,9020	10
12	0,014014	1,0004	93,84	0,01066	50,38	2523.6	2473,2	0,1805	8,8536	12
14	0,015973	1,0007	82,90	0,01206	58,75	2527,2	2468,5	0,2098	8,8060	14
16	0,018168	1,0010	73,38	0,01363	67,13	2530,9	2463,8	0,2388	8,7593	16
18	0,02062	1.0013	65.09	0,01536	75,50	2534,5	2459,0	0,2677	8,7135	18
20	0,02337	1,0017	57,84	0,01729	83.86	2538,2	2454,3	0,2963	8,6684	20
22	0,02642	1,0022	51,49	0,01942	92,23	2541.8	2449,6	0,3247	8,6241	22
24	0,02982	1,0026	45,93	0,02177	100,59	2545.5	2444,9	0,3530	8,5806	24
26	0,03360	1,0032	41,03	0,02437	108,95	2549,1	2440.2	0,3810	8,5379	26
28	0,03778	1,0037	36.73	0.02723	117,31	2552.7	2435,4	0.4088	8,4959	28
30	0.04241	1,0043	32.93	0,03037	125,66	2556,4	2430,7	0,4365	8,4546	30
32	0,04753	1,0049	29.57	0,03382	134,02	2560,0	2425,9	0,4640	8,4140	32
34	0,05318	1,0056	26,60	0,03759	142,38	2563,6	2421,2	0,4913	8,3740	34
36	0,05940	1,0063	23,97	0,04172	150,74	2567.2	2416,4	0,5184	8,3348	36
38	0,06624	1,0070	21,63	0,04624	159,09	2570.8	2411,7	0,5453	8,2962	38
40	0,07375	1,0078	19,55	0,05116	167.45	2574,4	2406,9	0.5721	8,2583	40
42	0,08198	1,0086	17,69	0,05652	175,81	2577.9	2402.1	0,5987	8,2209	42
44	0,09100	1,0094	16,04	0,06236	184,17	2581,5	2397,3	0,6252	8,1842	44
46	0,10086	1,0103	14,56	0,06869	192,53	2585,1	2392,5	0,6514	8.1481	46
48	0,11162	1,0112	13,23	0.07557	200,89	2588,6	2387,7	0,6776	8,1125	48
50	0.12335	1,0121	12,05	0,08302	209,26	2592,2	2382,9	0.7035	8,0776	50
52	0,13613	1,0131	10,98	0,09108	217.62	2595,7	2378.1	0.7293	8,0432	52
54	0.15002	1.0140	10,02	0,09979	225,98	2599,2	2373,2	0.7550	8,0093	54
56	0.16511	1,0150	9,159	0,1092	234,35	2602.7	2368.4	0.7804	7,9759	56
58	0.18147	1,0161	8,381	0,1193	242,72	2606.2	2363,5	0,8058	7,9431	58
13.3. ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ: РАСШИРЕНИЕ/СЖАТИЕ И ИЗМЕНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ВЕЩЕСТВА
151
Окончание табл. 1.3.3-12
г,	Р,	v',	v",	/Л	h'	h"	г,	s'	s"	t,
°C	бар	дм3/кг	м3/кг	кг/м3			кДж/кг	кДж/(кг-К)		°C
60	0,20313	1,0171	7,679	0,1302	251,09	2609,7	2358,6	0,8310	7.9108	60
70	0,3116	1.0228	5,046	0,1982	292,97	2626,9	2334,0	0,9548	7,7565	70
80	0,4736	1,0292	3,409	0,2933	334,92	2643,8	2308,8	1,0753	7,6132	80
90	0,7011	1,0361	2,361	0,4235	376,94	2660,1	2283,2	1,1925	7,4799	90
100	1,0133	1,0437	1,673	0.5977	419,06	2676.0	2256,9	1,3069	7,3554	100
105	1,2080	1,0477	1,419	0,7046	440,17	2683,7	2243,6	1,3630	7,2962	105
НО	1,4327	1,0519	1,210	0,8265	461,32	2691,3	2230,0	1,4185	7,2388	НО
115	1,6906	1,0562	1,036	0,9650	482,50	2698,7	2216,2	1,4733	7,1832	115
120	1,9854	1,0606	0,8915	1,122	503,72	2706,0	2202,2	1,5276	7,1293	120
125	2,3210	1,0652	0,7702	1,298	524,99	2713,0	2188,0	1,5813	7,0769	125
130	2,7013	1,0700	0,6681	1,497	546,31	2719,9	2173,6	1,6344	7,0261	130
135	3,131	1,0750	0,5818	1,719	567,68	2726,6	2158,9	1,6869	6,9766	135
140	3.614	1,0801	0,5085	1,967	589,10	2733,1	2144,0	1,7390	6,9284	140
145	4,155	1,0853	0,4460	2,242	610,60	2739,3	2128,7	1,7906	6,8815	145
150	4,760	1,0908	0,3924	2,548	632.15	2745,4	2113,2	1,8416	6.8358	150
155	5,433	1,0964	0,3464	2,886	653,78	2751,2	2097,4	1,8923	6,7911	155
160	6,181	1,1022	0,3068	3,260	675,41	2756,7	2081,3	1,9425	6,7475	160
165	7,008	1,1082	0,2724	3,671	697,25	2762,0	2064,8	1.9923	6,7048	165
170	7,920	1,1145	0,2426	4,123	719,12	2767,1	2047,9	2,0416	6,6630	170
180	10,027	1,1275	0,1938	5,160	763,12	2776,3	2013.1	2,1393	6,5819	180
190	12,551	1,1415	0,1563	6,397	807,52	2784,3	1976,7	2,2356	6,5036	190
200	15,549	1,1565	0.1272	7,864	852,37	2790,9	1938,6	2,3307	6,4278	200
210	19,077	1,1726	0,1042	9,593	897,74	2796,2	1898,5	2,4247	6,3539	210
220	23,198	1.1900	0,08604	11,62	943,67	2799,9	1856,2	2,5178	6,2817	220
250	39,776	1,2513	0,05004	19,99	1085,8	2800,4	1714,6	2,7935	6,0708	250
300	85,927	1,4041	0,02165	46,19	1345,0	2751,0	1406,0	3,2552	5,7081	300
325	120,56	1,5289	0,01419	70,45	1494,0	2688,0	1194,0	3,5008	5,4969	325
350	165,35	1,7411	0,008799	113,6	1671,9	2567,7	895,7	3,7800	5,2177	350
374,15	221,20	3,1700	0,003170	315,5	2107,4		0,0	4.4429		374,15
Примечание'. t — температура насыщенных жидкости и газ*, р - давление, соответствующее насыщению, v' - удель-
ный объем насыщенной жидкости, v" - удельный объем насыщенного пара, р" - плотность насыщен-
ного пара, h' - энтальпия насыщенной жидкости, h" - энтальпия насыщенного пара, r=h"-h' - энталь-
пия парообразования, s' - энтропия насыщенной жидкости, s" - энтропия насыщенного пара.
Удельная теплоемкость ср водяного пара
Из табл. 1.3.1-5 следует, что для достаточ-
но низких температур насыщенного водяного
пара (например, 0°С, которой соответствует
давление 0,0061 бар) удельная теплоемкость ср
возрастает с ростом температуры. Наоборот,
при температуре насыщенного пара порядка
120°С, которой соответствует давление 2 бара,
удельная теплоемкость ср с ростом температу-
ры уменьшается.
Изменение ср в зависимости от температу-
ры представлено на рис. 1.3.3-24. На этом ри-
сунке можно увидеть, например, что для посто-
янного давления 80 бар удельная теплоемкость
с насыщенного пара равна примерно 5,3 кДж/
(кг-К), в то время как для перегретого пара при
400°С она падает до 3,7 кДж/(кг К).
В расчетах, где рассматриваются большие
диапазоны температур, следует использовать не
истинную удельную теплоемкость, а удельную
152
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Рис. 1 3.3-24. Изменение удельной теп-
лоемкости с перегретого пара в зависимос-
ти от температуры и давления
теплоемкость, среднюю для рассматриваемого
диапазона.
1.З.З.2.5. Изменения состояния вещества
с точки зрения кинетической теории
1.3.3.2.5.1. Элементарное строение вещества
Изменения состояния вещества, вызванные
изменением температуры, представляют собой
макроскопические последствия, т.е. такие, ко-
торые могут непосредственно ощущаться не-
которыми нашими органами чувств (как пра-
вило, зрением и осязанием), микроскопических
явлений, таких, как движение частиц, образу-
ющих вещество. Поэтому в зависимости от
того, более или менее интенсивно это движе-
ние, силы сцепления частиц возрастают или
уменьшаются, приводя тем самым вещество в
состояние более плотное или более разрежен-
ное. Для лучшего понимания этих превраще-
ний требуется сделать некоторые отступления,
связанные с теорией строения вещества.
Таблица 1.3 3-13
Параметры состояния воды (насыщенная жидкость) и ее паров (насыщенный пар) в зависимости от давления
А	Г,	V',	V",	р".	й-	h"	Г,	s'	s"
бар	°C	дм3/кг	м3/кг	кг/м3	кДж/кг		кДж/кг	кДж/(кг-К)	
0,010	6,9808	1,0001	129,20	0,007739	29,34	2514,4	2485,0	0,1060	8,9767
0,020	17,513	1,0012	67,01	0,01492	73,46	2533,6	2460,2	0,2607	8,7246
0,030	24,100	1,0027	45,67	0,02190	101,00	2545,6	2444,6	0,3544	8,5785
0,040	28,983	1,0040	34,80	0,02873	121,41	2554,5	2433,1	0,4225	8,4755
0,050	32,898	1,0052	28,19	0,03547	137,77	2561,6	2423,8	0,4763	8,3960
0,060	36,183	1,0064	23,74	0,04212	151,50	2567,5	2416,0	0,5209.	8,3312
0,070	39,025	1,0074	20,53	0,04871	163,38	2572,6	2409,2	0,5591	8,2767
0,080	41,534	1,0084	18,10	0,05523	173,86	2577,1	2403,2	0,5925	8,2296
0,090	43,787	1,0094	16,20	0,06171	183,28	2581,1	2397,9	0,6224	8,1881
0,10	45,833	1,0102	14,67	0,06814	191,83	2584,8	2392,9	• 0,6493	8,1511
0,20	60,086	1,0172	7,650	0,1307	251,45	2609,9	2358,4	0,8321	7,9094
0,30	69,124	1,0223	5,229	0,1912	289,30	2625,4	2336,1	0,9441	7,7695
0,40	75,886	1,0265	3,993	0,2504	317,65	2636,9	2319,2	1,0261	7,6709
0,50	81,345	1,0301	3,240	0,3086	340,56	2646,0	2305,4	1,0912	7,5947
0,60	85,954	1,0333	2,732	0,3661	359,93	2653,6	2293,6	1,1454	7,5327
0,70	89,959	1,0361	2,365	0,4229	376,77	2660,1	2283,3	1,1921	7,4804
0,80	93,512	1,0387	2,087	0,4792	391,72	2665,8	2274,0	1,2330	7,4352
0,90	96,713	1,0412	1,869	0,5350	405,21	2670,9	2265,6	1,2696	7,3954
1,0	99,632	1,0434	1,694	0,5904	417,51	2675,4	2257,9	1,3027	7,3598
1.3.3. ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ: РАСШИРЕНИЕ/СЖАТИЕ И ИЗМЕНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ВЕЩЕСТВА
153
Окончание табл. 1.3.3-13
р, бар	t, °C	V', дм3/кг	v", м3/кг	/Л кг/м3	h' | h"		Г,	s'	I s"	
								кДж/(кг-К)	
1,5	111,37	1,0530	1,159	0,8628	467,13	2693,4	2226,2	1,4336	7,2234
2,0	120,23	1,0608	0,8854	1,129	504,70	2706,3	2201,6	1,5301	7,1268
2,5	127,43	1,0675	0,7184	1,392	535,34	2716,4	2181,0	1,6071	7,0520
3,0	133,54	1,0735	0,6056	1,651	561,43	2724,7	2163,2	1,6716	6,9909
3,5	138,87	1,0789	0,5240	1,908	584,27	2731,6	2147,4	1.7273	6,9392
4,0	143,62	1,0839	0,4622	2,163	604,67	2737,6	2133,0	1,7764	6,8943
4,5	147,92	1,0885	0,4138	' 2,417	623,16	2742,9	2119,7	1,8204	6,8547
5,0	151,84	1,0928	0,3747	2,669	640,12	2747,5	2107,4	1,8604	6,8192
6,0	158,84	1,1009	0,3155	3,170	670,42	2755,5	2085,0	1,9308	6,7575
7,0	164,96	1,1082	0,2727	3,667	697,06	2762,0	2064,9	1,9918	6.7052
8,0	170,41	1,1150	0,2403	4,162	720,94	2767,5	2046,5	2,0457	6,6596
9,0	175,36	1,1213	0,2148	4,655	742,64	2772,1	2029,5	2,0941	6,6192
10,0	179,88	1,1274	0,1943	5,147	762,61	2776,2	2013,6	2,1382	6,5828
11	184,07	1,1331	0,1774	5,637	781,13	2779,7	1998,5	2,1786	6,5497
12	187,96	1,1386	0,1632	6,127	798,43	2782,7	1984,3	2.2161	6,5194
13	191,61	1,1438	0,1511	6,617	814,70	2785,4	1970,7	2,2510	6,4913
14	195,04	1,1489	0,1407	7,106	830,08	2787,8	1957,7	2,2837	6,4651
15	198,29	1,1539	0,1317	7,596	844,67	2789,9	1945,2	2,3145	6,4406
16	201,37	1,1586	0,1237	8,085	858,56	2791,7	1933,2	2,3436	6,4175
17	204,31	1,1633	0,1166	8,575	871,84	2793,4	1921,5	2,3713	6,3957
18	207,11	1,1678	0,1103	9,065	884,58	2794,8	1910,3	2,3976	6,3751
19	209,80	1,1723	0,1047	9,555	896,81	2796,1	1899,3	2,4228	6,3554
20	212,37	1,1766	0,09954	10,05	908,59	2797,2	1888,6	2,4469	6,3367
25	223,94	1,1972	0,07991	12,51	961,96	2800,9	1839,0	2,5543	6,2536
30	233,84	1,2163	0,06663	15,01	1008,4	2802,3	1793,9	2,6455	6,1837
40	250,33	1,2521	0,04975	20,10	1087,4	2800,3	1712,9	2,7965	6,0685
50	263,91	1,2858	0,03943	25,36	1154,5	2794,2	1639,7	2,9206	5,9735
60	275,55	1,3187	0,03244	30,83	1213,7	2785,0	1571,3	3,0273	5,8908
70	285,79	1,3513	0,02737	36,53	1267,4	2773,5	1506,0	3,1219	5,8162
80	294,97	1,3842	0,02353	42,51	1317,1	2759,9	1442,8	3,2076	5,7471
90	303,31	1,4179	0,02050	48,79	1363,7	2744,6	1380,9	3,2867	5,6820
100	310,96	1,4526	0,01804	55,43	1408,0	2727,7	1319,7	3,3605	5,6198
ПО	318,05	1,4887	0,01601	62,48	1450,6	2709,3	1258,7	3,4304	5,5595
120	324,65	1,5268	0,01428	70,01	1491,8	2689,2	1197,4	3,4972	5,5002
130	330,83	1,5672	0,01280	78,14	1532,0	2667,0	1135.0	3,5616	5,4408
140	336,64	1,6106	0,01150	86,99	1571,6	2642,4	1070,7	3,6242	5,3803
150	342,13	1,6579	0,01034	96,71	1611,0	2615,0	1004,0	3,6859	5,3178
200	365,70	2,0370	0,005877	170,2	1826,5	2418,4	591,9	4,0149	4,9412
220	373,69	2,6714	0,003728	268,3	2011,1	2195,6	184,5	4,2947	4,5799
221,2	374,15	3,17	0,00317	315,5	2107,4		0	4,4429	
Примечание. Условные обозначения см. в табл. 1.3.3-12.
Все твердые тела состоят либо из атомов,
либо из молекул, либо из ионов. Все эти час-
тицы расположены упорядоченно и образуют
правильные геометрические формы, вид кото-
рых полностью определен для каждого веще-
ства. Такое расположение частиц представляет
собой трехмерную решетку, которая называет-
ся кристаллической решеткой или кристаллом.
Кристалл серебра, например, образован ато-
мами серебра (символ Ag), кристалл льда об-
разован трехатомными молекулами, в которых
два атома водорода (символ Н) соединены с од-
154
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
ним атомом кислорода (символ О), следователь-
но, формула льда - Н2О. Кристалл хлорида на-
трия образован ионами натрия и ионами хло-
ра, в этом случае ион представляет собой про-
сто атом, который потерял или приобрел один
электрон. Так, в случае хлорида натрия атом
натрия теряет один электрон, его суммарный
электрический заряд положителен, символ иона
натрия Na+; атом хлора приобретает электрон
и его суммарный электрический заряд отрица-
телен, символ иона хлора СГ. Однако, так как
в кристалле хлорида натрия столько же ионов
хлора, сколько и ионов натрия, в целом крис-
талл электрически нейтрален и его формула
записывается просто NaCl.
Дальнейшие рассуждения не зависят от того,
из каких частиц (атомов, молекул или ионов)
образован кристалл. Поэтому возьмем в каче-
стве примера кристалл хлорида натрия и вы-
режем из него то, что называется ячейкой, т е.
элементарный кубик (кристалл состоит из мно-
жества элементарных кубиков). Этот элемен-
тарный кубик содержит (рис. 1.3.3-25):
- ионы натрия (Na+), расположенные в се-
редине каждого из двенадцати ребер, и один
дополнительный, находящийся в центре куба;
- ионы хлора (СГ), расположенные в каж-
дой из восьми вершин и в центре каждой из
шести граней.
Внутри кристалла каждая частица занима-
ет геометрически точно определенное положе-
ние, но она не остается неподвижной: в дей-
ствительности она постоянно колеблется около
своего положения равновесия и, хотя мы гово-
рим, что ее место точно определено, на самом
деле речь идет о среднем положении.
Равновесие всей конструкции является ре-
зультатом электростатического взаимодействия,
т.е. либо притяжения между ионами с проти-
воположными зарядами, либо отталкивания
ионов с одинаковыми зарядами. Если мы рас-
смотрим внимательно рис. 1.3.3-25, то обнару-
жим, что каждый ион натрия окружен 6 иона-
ми хлора на одинаковых расстояниях, равных
половине грани элементарной ячейки. А каж-
дый ион хлора окружен 6 ионами натрия, так-
же находящимися на одинаковых расстояниях,
равных половине грани элементарной ячейки.
Именно это множество взаимодействий объе-
диняет кристалл в единое целое.
Маленькие шарики, изображенные на рис.
1.3.3-25, представляют собой лишь ядра ионов,
образованные их протонами и нейтронами.
Если изобразить ионы более точно, необхо-
димо добавить к каждому свое электронное об-
лако, образованное множеством слоев электро-
нов. Тогда ионы будут выглядеть как громад-
ные шары (рис. 1.3.3-26), касающиеся друг дру-
га во всех направлениях, кроме диагональных.
Однако каждый из этих шаров представляет
собой в основном пустоту, так как ядро пример-
но в 100 000 раз меньше соответствующего
1.3.3. ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ: РАСШИРЕНИЕ/СЖАТИЕ И ИЗМЕНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ВЕЩЕСТВА
155
Рис. 1.3.3-26. Вид иа верхнюю грань ячейки
кристаллической решетки хлорида натрия, изобра-
женной нарис. 1.3.3-25:
а - ребро ячейки, равное 560 пм (1 пм = 10"12 м); а
R.t - радиус иона хлора, равный 180 пм;
R2 - радиус иона натрия, равный 100 пм;
г - радиус ядра иона (хлора или натрия), при-
близительно равный 0,001 пм;
г' - радиус электрона, приблизительно равный
0.000005 пм
иона, а пространство между ядром и границей,
в частности, иона хлора содержит только 17
электронов, примерно в 20 000 000 раз мень-
ших, чем сам ион, а иона натрия - только 11
электронов тех же размеров. Поэтому говорят,
что вещество представляет собой структуру, со-
стоящую из пустоты. Два образных сравнения
позволят нам лучше понять малость, с одной
стороны, атома по сравнению с окружающими
нас предметами и, с другой стороны, ядра ато-
ма по сравнению с самим атомом. Действитель-
но:
-	атом во столько же раз меньше яблока, во
сколько раз яблоко меньше земного шара;
-	если бы ядро атома было размером с Зем-
лю (или радиусом примерно 6360 км), сам атом
был бы шаром, радиус которого в 4,3 раза боль-
ше расстояния от Земли до Солнца (или 4,3 раза
по 147 000 000 км). Электроны имели бы тог-
да размеры шариков радиусом 30 км, движу-
щихся по орбитам, находящимся на различных
высотах. Так как в случае, например, натрия,
электронов только 11, эти 11 шариков можно
было бы рассматривать как пылинки, затерян-
ные в пространстве, которое действительно
можно считать пустым.
1.3.3.2.5.2.	Энергия связи
Рассмотрим теперь ион хлора, расположен-
ный в центре одной из граней ячейки (рис.
1.3.3-26). Этот ион хлора колеблется вокруг
положения равновесия. Он сохраняет такое по-
ложение до тех пор, пока силы, формирующие
полную энергию иона, особенно кинетическую,
будут меньше внешних сил, из которых основ-
ными являются:
-	кулоновские электрические силы, которые
действуют на большом расстоянии и являются
силами отталкивания между ионами одинако-
вого знака (в нашем случае, между всеми иона-
ми хлора или всеми ионами натрия) или сила-
ми притяжения между ионами противополож-
ных знаков (т.е., между ионами хлора и иона-
ми натрия);
-	силы Ван-дер-Ваальса, которые действу-
ют только на очень малом расстоянии и явля-
ются силами отталкивания между ионами не-
зависимо от их знака.
Электростатические силы и силы Ван-дер-
Ваальса могут рассматриваться как константы:
они являются источником энергии связи ионов,
а значит, и кристалла. Эта энергия определя-
ется как энергия, необходимая для превраще-
ния кристалла при 0 К и нулевом давлении из
кристаллического состояния в газообразное, в
котором ионы бесконечно далеки один от дру-
гого. В случае кристалла хлорида натрия эта
энергия связи порядка 7,94 электрон-вольт для
пары ионов (Na+, С1“). Эго очень маленькое ко-
личество энергии, поскольку 1 электрон-вольт
(единица энергии, применяемая в атомной фи-
зике, обозначается эВ) равен 1,6 1019 Дж. Если
156
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
привести эти цифры к обычным масштабам,
это будет означать, что энергия связи одного
моля1 групп ионов (Na+, СГ), или 6,02 1023
групп ионов (Na+, СГ), имеющих молярную
массу 58,5, равна
7,94х 1,6 1019 х 6,02 1023» 765 кДж.
1. 3.3.2.5.3. Теплота и разупорядочение
структуры вещества
Предположим, что мы имеем 58,5 г хлори-
да натрия при температуре 0 К, хотя эта тем-
пература не может быть достигнута. Ионы хло-
ра и натрия расположены в идеальном поряд-
ке, характеризующем прямоугольную структу-
ру рассматриваемого вещества, и находятся в
абсолютном покое. Сцепление всей совокупно-
сти ионов обеспечивается кулоновскими элек-
тростатическими силами и силами Ван-дер-Ва-
альса, о которых мы уже говорили. Если теперь
сообщить тепло нашим кристаллам, частицы,
их образующие, т.е. ионы, начнут колебаться,
сохраняя свое среднее положение. Если продол-
жить подвод тепловой энергии, ионы будут уве-
личивать скорость и амплитуду колебаний, что-
бы затем временно стабилизироваться. Значит,
сообщаемая энергия приводит к разрыву свя-
зей между ионами. То, что на микроскопичес-
ком уровне соответствует возбуждению частиц,
в нашем масштабе воспринимается чувствами
как температура. В случае хлорида натрия на-
чальная структура начнет разрушаться при тем-
пературе примерно 1075 К - это температура
плавления, которая означает переход нз упоря-
доченного физического состояния в неупорядо-
ченное, т.е. переход из твердого состояния в
жидкость, состоящую из ионов Na+ и СГ, рас-
положенных очень близко один к другому и
имеющих возможность свободно колебаться
относительно друг друга.
Продолжим сообщать тепло, следовательно,
повышать температуру. Мы знаем уже, что на
микроскопическом уровне это приведет к уве-
личению движения ионов, которое затем ста-
билизируется. Подводимая тепловая энергия
вызовет разрыв остатков связей, которые мог-
1 Понятие моля уточняется в п. 1.3.4.11.
ли существовать между ионами, их кинетичес-
кая энергия станет наконец больше их энергии
связи, возрастет число частиц, приобретших до-
статочную скорость, чтобы покинуть поверх-
ность жидкости. Это явление парообразования,
которое в случае хлорида натрия происходит
при температуре примерно1686 К. Ионы ста-
новятся свободными в своих перемещениях во
всех направлениях и, постоянно сталкиваясь и
отскакивая, образуют газообразный молекуляр-
ный хаос.
В табл. 1.3.3-14 приведена сводка основных
характеристик трех состояний вещества.
1.З.З.2.6. Различные дополнительные
сведения относительно состояния вещества
Выше мы осветили основные характеристи-
ки различных состояний вещества, которые на-
зываются также агрегатными состояниями, и
условия перехода из одного состояния в другое.
Тем не менее, прежде чем завершить этот
раздел, нам показалось интересным привести
несколько дополнительных сведений.
1.3.3.2.6.1.	Фаза, фазовая диаграмма, тройная
точка
Понятие “фаза” используется в случае нео-
днородных систем и обозначает каждую ком-
поненту вещества, которая физически и хими-
чески однородна.
Понятия фазы и состояния не являются вза-
имно заменяемыми. Действительно, возьмем,
например, кусочки льда в бачке, находящемся
в морозильной камере холодильника, минераль-
ную воду в бутылке или детский воздушный
шарик, наполненный гелием. В каждом из этих
случаев мы имеем однородную систему из од-
ного компонента и говорим о веществе, нахо-
дящемся соответственно в твердом, жидком или
газообразном состоянии.
Рассмотрим теперь сосуд, наполненный во-
дой, на поверхности которой плавает лед. Мы
имеем в этом случае неоднородную систему' из
двух компонентов и говорим теперь о твердой
и жидкой фазах. Другой пример: из диаграм-
мы состояния воды видно, что существует трой-
ная точка, в которой одновременно могут на-
ходится лед, вода и водяной пар; говорят в этом
1.3.3. ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ: РАСШИРЕНИЕ/СЖАТИЕ И ИЗМЕНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ВЕЩЕСТВА
157
Таблица 1.3.3-14
Сводка основных характеристик трех состояний вещества
Упорядоченное	Неупорядоченное			Хаотическое
состояние		состояние Беспорядок возрастает		состояние
			Упорядоченность возрастает		
Вещество в сжатом состоянии с большой плотностью	Вещество в сжатом состоянии с большой плотностью	Вещество в разреженном состоянии с очень низкой плотностью
Сильные взаимодействия между частицами	Взаимодействия между частицами средней силы	Взаимодействия между частицами очень слабые
Имеют собственные форму и объем	Не имеют формы, но имеют объем	Не имеют собственных формы и объема
случае, что имеются три фазы, находящиеся в
равновесии.
Заметим также, что можно иайти множество
фаз для одного и того же состояния вещества;
это, например, случай некоторых твердых или
жидких веществ, у которых пространственная
трехмерная решетка атомов различна для раз-
ных образцов. Каждый из этих образцов соот-
ветствует некоторому аллотропному видоизме-
нению и, значит, представляет отдельную фазу.
Наоборот, в случае газов имеется только одна
фаза благодаря тому, что, в соответствии со сво-
ими кинетическими свойствами, молекулы раз-
личных газов распределяются равномерно в
объеме, где они находятся, и образуют однород-
ную газовую смесь.
Чтобы описать равновесие неоднородных
индивидуальных веществ, очень полезно начер-
тить так называемую фазовую диаграмму, ко-
торую также называют диаграммой состояния
или диаграммой равновесия в координатах дав-
ление-температура.
В самом простом случае, когда индивиду-
альное вещество может находиться в твердом,
жидком или газообразном состоянии, каждая из
этих фаз представлена иа диаграмме равнове-
сия в виде некоторой области. Поскольку мы
рассматриваем самый простой случай, т е. ин-
дивидуальное вещество не имеет никаких ал-
лотропных видоизменений, его диаграмма
представляет собой три области, разделенные
кривыми, которые называются фазовыми пере-
ходами. Каждая из этих кривых является со-
вокупностью точек (давление-температура),
для которых фазы, соответствующие состояни-
ям по обе стороны от рассматриваемой кривой,
находятся в равновесии.
158
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Рис. 1.3.3-27 представляет собой пример
фазовой диаграммы для воды. Кривые плавле-
ния, парообразования и сублимации разделяют
три зоны, соответствующие твердому (I), жид-
кому (II) или газообразному (III) состоянию.
Видно, что эти 3 кривые имеют общую точ-
ку Т, координаты которой +0,01°С для темпе-
ратуры и 6,1 мбар для давления. В этой точке,
которая называется тройной точкой, твердая,
жидкая и газообразная фазы находятся в рав-
новесии. Такая система называется инвариан-
тной. Мы увидим в п. 2.6.2.1, что эта тройная
точка является одной из опорных точек шкалы
температур Кельвина.
1.3.3.2.6.2.	Крайние состояния вещества:
сверхжидкость и плазма
Мы уже видели в п. 1.3.3.2.5, что жидкое
состояние является относительно неупорядочен-
ным, тогда как твердое состояние, наоборот,
характеризуется высокой степенью упорядочен-
ности. Однако существует вещество, а именно
гелнй, которое при температуре ниже 2,18 К
переходит из жидкого неупорядоченного состо-
яния в упорядоченное состояние, тоже жидкое.
Поэтому жидкий гелий при температуре выше
2,18 К называется гелием I, тогда как ниже этой
температуры сверхжидкий гелий требует дру-
гого наименования: в этом случае говорят о ге-
лии II и называют его сверхжидкостью.
Гелий, по-видимому, единственное веще-
ство, которое не может быть в твердом состоя-
нии. С точки зрения квантовой механики это
полностью объяснимо, поскольку согласно этой
теории при абсолютном нуле могут существо-
вать определенные “нулевые колебания”, дос-
таточные, чтобы позволить гелию преодолеть
силы Ван-дер-Ваальса.
С другой стороны, плазма существует при
очень высоких температурах. В действительно-
сти плазмой называют всякий ионизованный
газ, т.е. всякий газ, атомы или молекулы кото-
рого потеряли некоторое количество электронов
в результате нагрева. Чем выше температура,
тем больше атомов и молекул теряют электро-
ны. Плазма как состояние имеет, следователь-
но, несколько степеней. Абсолютная плазма со-
ответствует случаю, когда атомы или молеку-
лы теряют все свое электронное окружение -
такое состояние является сверхнеупорядочен-
ным, при этом вещество состоит из электронов
и свободных ядер. Получение плазмы откры-
вает путь к ядерному синтезу, т.е. объединению
ядер, в результате чего выделяется очень боль-
шое количество энергии.
1.3.3.2.6.3.	Два особых явления: переохлаждение
и испарение жидкости, налитой на очень
горячую твердую поверхность
Пусть имеется сосуд с чистой водой при тем-
пературе окружающей среды. Если поместить
Рис. 1.3.3-27. Диа-
грамма равновесия воды
1.3.4. ИДЕАЛЬНЫЙ ГАЗ И РЕАЛЬНЫЙ ГАЗ, ЗАКОНЫ, КОТОРЫМ ОНИ ПОДЧИНЯЮТСЯ
159
его в охлаждающую ванну так, чтобы жидкость
в нем не подвергалась никаким возмущениям,
даже самым слабым, и, кроме того, охлажде-
ние было бы очень медленным, то температу-
ра воды может опуститься до -10°С, при этом
вода будет оставаться в жидком состоянии.
Это явление называется переохлаждением и
представляет собой состояние неустойчивого
равновесия; говорят, что это состояние неста-
бильное. Чтобы вызвать затвердевание воды,
достаточно либо небольшого возмущения (на-
пример, легко постукивая по стенке сосуда),
либо введения маленького кристалла этого же
вещества (иногда даже другого вещества). При
этом температура поднимается вновь до тем-
пературы нормального затвердевания при рас-
сматриваемом давлении, затем наступает изме-
нение состояния при этой температуре. Если
степень переохлаждения достаточно велика,
сцепление молекул становится таким, что ха-
рактеристики жидкости напоминают характери-
стики твердого тела; в этом случае говорят об
аморфном состоянии вещества или о стекло-
видном твердом состоянии (случай стекла). При
определенных атмосферных условиях дождевая
вода также переохлаждается и зимой превра-
щается в гололед, как только касается земли.
Явление испарения жидкости имеет свои
особенности, когда небольшое количество
жидкости вступает в контакт с поверхностью,
температура которой значительно выше темпе-
ратуры кипения рассматриваемой жидкости
при давлении окружающей среды. Тепло, по-
ступающее от нагревающей поверхности, не-
медленно вызывает переход в газообразное со-
стояние молекул жидкости, наиболее близких
к этой поверхности. Слой пара, образовавше-
гося таким образом, создает тепловой экран,
который замедляет теплопередачу к оставшей-
ся жидкости. Если вода попадет на горячую
электроплиту, температура которой выше
ЗОО°С, вода превратится в подвижные малень-
кие шарики, беспорядочно перемещающиеся.
Их объем уменьшается медленно, так как они
изолированы от плитки паром, имеющим пло-
хую теплопроводность.
1.3.4. Идеальный газ и реальный
газ, законы, которым они
подчиняются
1.3.4.1.	Идеальный газ, предельное
состояние реального газа при
исчезающих давлениях; пары
Мы уже встречались в пп. 1.3.3.1.3 и
1.3.3.1.4 с двумя законами {Гей-Люссака и
Шарля), касающимися поведения газового
объема при постоянном давлении и давления
при постоянном объеме для газа, температура
которого изменяется. Мы видели, что этот газ
подчиняется простым законам. Но то, что
представленные результаты можно точно вы-
разить с помощью простых законов, является
следствием нашего предположения о том, что
мы имеем дело с идеальным газом. Газ счита-
ется тем ближе к идеальному, чем ниже его
давление. Он становится в точности идеаль-
ным, если давление стремится к нулю (исчеза-
ющее давление). В этом случае молекулы уда-
лены одна от другой, силы взаимодействия
между молекулами становятся нулевыми.
В действительности газы, с которыми при-
ходится иметь дело, находятся не при давле-
ниях, близких к нулю, а при давлениях поряд-
ка от 1 бара до нескольких десятков бар и по-
этому подчиняются более сложным законам.
Очевидно, что удобнее считать эти реаль-
ные газы идеальными, подчиняющимися про-
стым законам. Соответствующие расчеты для
реального газа выполнены так, будто речь
идет об идеальном газе, и полученные резуль-
таты не могут быть строго точными, однако
они являются удовлетворительными и поэто-
му допустимы.
Допускаемая систематическая ошибка будет
тем меньше, чем дальше температура и давле-
ние реального газа от условий ожижения. Вог
почему, например, вблизи обычных температу-
ры и давления (20°С, 101 300 Па) водород ве-
дет себя практически как идеальный газ, что
не всегда имеет место для легко ожижаемых
газов, таких, как двуокись углерода.
160
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
В заключение скажем, что идеальный газ -
это воображаемый газ, который обладает сле-
дующими свойствами:
-	частицы, из которых он состоит (атомы
или молекулы), являются практически точечны-
ми, это означает, что их собственным объемом
можно пренебречь по сравнению с объемом,
занятым газом;
-	соударения частиц являются упругими, т.е.
отсутствует поглощение энергии и выполняет-
ся закон сохранения количества движения;
-	частицы обладают только кинетической
энергией, т.е. не существует никакой силы вза-
имного притяжения, за исключением момента
соударения, когда расстояние, разделяющее две
частицы, равно радиусу сферы, ограничиваю-
щей их объем;
-	распределение частиц полностью вероят-
ностное, но одинаковое, какова бы ни была
выбранная единица объема;
-	распределение направления движения ча-
стиц является неупорядоченным, но распреде-
ление величин их скоростей подчиняется одно-
му и тому же закону;
-	давление, производимое газом, возникает
только в результате соударения частиц со стен-
ками сосуда, который этот газ содержит.
Уточним, что “паром” называют газообраз-
ную форму вещества, которое при обычных
температуре и давлении существует в твердом
или жидком состоянии. Слово “газ” будет упот-
ребляться, когда вещество существует в газо-
образном состоянии при обычных условиях.
Значит, можно сказать, что пары отличаются от
газов тем, что последние труднее превратить
в жидкость. Вот почему, например, говорят о
парах воды (вода является жидкостью при 20°С
и давлении 1 бар) или о газе азоте (азот нахо-
дится в газообразном состоянии при тех же ус-
ловиях). В соответствии с таким определени-
ем можно сделать вывод, что пар более далек
от идеального состояния, чем газ, и, следова-
тельно, когда его считают идеальным газом
(правильнее было бы сказать, идеальным па-
ром), допускаемая систематическая ошибка при
определении его параметров состояния (р, V
или Г) более значительна, чем в случае газа.
Различные, очень простые опыты позволя-
ют показать, что для одной и той же массы газа
нельзя произвольно задавать температуру, дав-
ление и объем. Два из этих параметров авто-
матически определяют третий. Отсюда можно
заключить, что существует связь между темпе-
ратурой, давлением и объемом для заданной
массы газа. Для простоты мы зафиксируем
один из перечисленных выше параметров и бу-
дем экспериментально определять, как связа-
ны между собой изменения двух других пара-
метров. Отсюда вытекает следующий план на-
шего исследования.
•	Сначала определим, как при постоянном
давлении р изменяется объем V некоторой
массы газа при изменении его абсолютной
температуры Т. Это составляет содержание
закона Гей-Люссака, сформулированного в
п. 1.3.3.1.3, где рассматривалось влияние
температуры на различные состояния веще-
ства, в том числе на газообразное состояние.
•	Затем определим, как при постоянном объе-
ме V изменяется давление р некоторой мас-
сы газа при изменении его абсолютной
температуры Т. Это составляет содержание
закона Шарля, сформулированного в п.
1.3.3.1.4, где также рассматривалось влия-
ние температуры на различные состояния ве-
щества, в том числе на газообразное состоя-
ние.
•	После этого определим, как при постоянной
температуре Т изменяется объем V некото-
рой массы газа при изменении его давления
р. Это составляет содержание закона Бойля-
Мариотта, который мы рассмотрим в и.
1.З.4.2.
•	На основе этих трех законов мы установим
связь, которая существует между температу-
рой, давлением и объемом некоторой массы
газа. Эта связь выражается уравнением со-
стояния идеальных газов, которое обсужда-
ется в п 1.3.4.3.
Мы увидим далее:
-	чему равен объем, занимаемый определен-
ным количеством молекул данного газа, для за-
данных давления и температуры (закон Авогад-
ро-Ампера, обсуждается в п. 1.3.4.4);
1.3.4. ИДЕАЛЬНЫЙ ГАЗ И РЕАЛЬНЫЙ ГАЗ, ЗАКОНЫ, КОТОРЫМ ОНИ ПОДЧИНЯЮТСЯ
161
-	как рассчитать плотность газа, зная его
давление и температуру (п. 1.3.4.5);
-	как рассчитать плотность газа по отноше-
нию к воздуху (соотношение Авогадро-Ампе-
ра, см. п. 1.3.4.6);
-	как выразить массу газа через его объем,
давление и температуру (п. 1.3.4.7).
Затем, после нескольких примеров, мы об-
судим закон Дальтона о давлении смеси газов
и закончим этот раздел несколькими дополни-
тельными сведениями из химии.
1.3.4.2. Расширение/сжатие газа
в зависимости от давления
при постоянной температуре
(закон Бойля-Мариотта)
Существуют различные, очень простые опы-
ты, показывающие, как изменяется объем не-
которой массы газа в зависимости от давления
при постоянной температуре. Один из таких
опытов изображен на рис. 1.3.4-1: имеются 3
литровых сосуда, каждый из которых снабжен
манометром и связан с другими, как показано
на рисунке. Краны R2 и R3 дают возмож-
ность перекрывать сосуды.
В начале опыта откачивают воздух из сосу-
дов 2 и 3. Их манометры показывают 0 бар,
краны R2 и R3 закрыты. Затем наполняют со-
суд 1 заданным газом так, чтобы его манометр
показал 2 бара, и закрывают кран Rv Если те-
перь открыть кран/?2, обнаружим, что маномет-
ры в сосудах 7 и 2 показывают Р]=р2=1 бар,
объем занимаемый газом, равен 2 Г'. Если за-
тем открыть кран Я3, то обнаружим, что уста-
новятся давления
Pi=p2=p3=2/3~0,66 бар,
объем, занимаемый газом, равен 3 V.
В этих трех случаях получаем, что произве-
дение давления р на объем V практически по-
стоянно, поскольку:
-	вначале имеем р Е=2х 1=2,
-	затем р-У= 1x2=2
-	и, наконец,рГ-0,66x3-2.
Этот результат может быть обобщен для
произвольного газа, температура которого ос-
тается постоянной. Получаем
p-V= const.
Эта формула выражает в концентрирован-
ном виде закон Бойля (английского физика,
1626—1691) п Мариотта (французского физи-
ка, 1620-1684).
Отсюда легко сделать вывод что, когда дав-
ление возрастает, объем должен уменьшаться,
и наоборот. Если мы обозначим через V\ объем
массы газа при давлении р} и через У2 его
объем при давлении р2, то из закона Бойля-
Мариотта получим, что
PfE] = р2 K2=const,
или
Г2/Г1=р,/р2.
Другими словами, можно сформулировать
закон Бойля-Мариотта следующим образом:
“Объем некоторой массы газа, температура
которого под держивается постоянной, обратно
пропорционален его давлению”.
Кроме того, если т есть масса рассматри-
ваемого газа, имеющего объем при давле-
нии рр его плотность равна
162
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
^ = m/Vy
Если его объем будет V2, когда давление при-
мет значение р2, плотность газа станет равной
Р2=,Я/Г2-
Следовательно, из того, что
Г/Г2= р2/р„
можно также получить
т.е. прн постоянной температуре плотность газа
пропорциональна его давлению.
Для удельного объема
Закон Бойля-Марнотта точно выполняется
только для идеальных газов. Однако ои оста-
ется достаточно верным в случае газов, кото-
рые прн повышенных давлениях находятся в
состоянии, далеком от условий их ожижения.
Пример 1
Вначале возьмем водород, который кипит
прн температуре -253°С при нормальном ат-
мосферном давлении 1 бар. Пусть имеется
объем Z; этого газа при давлении р1 и темпе-
ратуре 0°С. Предположим, что мы хотели бы
уменьшить его объем в 16 раз (Г2= ^/16). Если
применить закон Бойля-Мариотта, получим,
что нужно повысить давление до значения р2,
так, чтобы
илир2=16 бар.
Известно, что на самом деле давление дол-
жно быть не 16 бар, а 16,16 бар, т.е. относи-
тельная ошибка составляет 1%.
Пример 2
Теперь рассмотрим двуокись углерода, ко-
торая легко переводится в жидкое состояние
при обычной температуре и давлении в не-
сколько десятков бар. Если мы пожелаем умень-
шить в 16 раз объем V этого газа при давлении
1 бар, то в соответствии с законом Бойля-Ма-
риотта нужно приложить давление 16 бар, тог-
да как эксперимент показывает, что достаточ-
но давления 14 бар. Допущенная систематичес-
кая ошибка в этом случае равна 12,5%.
Необходимо отметить, что закон Бойля-Ма-
риотта
p-V= const = k
справедлив только при двух условиях'.
-	прежде всего, масса рассматриваемого
газа не должна изменяться;
-	температура должна быть постоянной.
Этот закон выполняется независимо от при-
роды рассматриваемого газа.
Вернемся к нашему примеру с водородом.
Чтобы можно было применить закон Бойля-
Мариотта, необходимо сначала определить тем-
пературу, прн которой осуществляется опыт,
например 0°С, и затем определить массу веще-
ства. Будем исходить нз количества вещества,
содержащего 6,02Ю23 молекул (число Авогад-
ро, о котором мы еще поговорим в п. 1.3.4.11).
В этом случае опыт показывает, что npoH3Bet
дение давления р (в паскалях) на объем V*
(в м3) принимает значения, приведенные в табл.
1.3.4-1. Для тех же условий, т.е. для темпера-
туры 0°С и количества вещества, содержащего
6,02 1023 молекул двуокиси углерода, значения
произведения р Vm также приведены в табл.
1.3.4-1.
Если построить график зависимости произ-
ведения p-Vm от давления р (рис. 1.3.4-2), то
можно сделать вывод, что для любого давле-
ния все произведения р Vm ограничены одним
н тем же значением (2270 Па м3=2270 Дж). Для
идеального газа р Vm равно 2270 Дж, тогда как
для водорода н углекислого газа, которые яв-
Таблица 1.3.4-1
Значения произведения р- 1« для 6,02-10й молекул водорода (Hj) и двуокиси углерода (COj) при температуре 0°С
Газ	р-Vm, Дж, при давлении, Па					
	0,0510s	0,110s	0,5-10’	110s	2-10s	10105
н2	2270	2270	2271	2272	2273	2285
СО2	2270	2269	2269	2258	2246	2137
1.3.4. ИДЕАЛЬНЫЙ ГАЗ И РЕАЛЬНЫЙ ГАЗ, ЗАКОНЫ, КОТОРЫМ ОНИ ПОДЧИНЯЮТСЯ
163
Рис. 1.3.4-2. Произведение р	для 6,02 1023 молекул (1 моль) различных газов при температуре 0°С
ляются реальными газами, величина произве-
дения р Vm тем больше отклоняется от этого зна-
чения, чем выше давление и чем выше нор-
мальная температура конденсации газа.
Если в этом эксперименте, сохраняя ту же
температуру 0°С, взять вещества в два раза
больше, т.е. 2x6,02 1023 молекул, произведение
Р Vm возрастет в два раза. В общем случае, если
при той же температуре 0°С умножить или раз-
делить количество вещества на и, то произве-
дение р- также умножится или разделится на
п.
Другими словами, если при 0°С произведе-
ние р vm для 1 моля вещества равно 2270 Дж,
то для 2 молей вещества (или 2x6,02 1023 мо-
лекул) произведение р V'm возрастет тоже в 2
раза. Следовательно, для 2 молей вещества при
0°С получим р- l m=4540 Дж. В общем случае,
если обозначить через к значение константы
(2270 Па м3), полученной для 1 моля при 0°С,
то для п молей вещества при 0°С будем иметь
pV= пк.
1.3.4.3.	Уравнение состояния
идеальных газов
Предположим теперь, что опыты п. 1.3.4.2
проводятся уже не при температуре тающего
льда (0°С), а при произвольной температуре,
количество же вещества остается неизменным
(1 моль, или 6,02 1023 молекул). Получим тог-
да для произведения р- Vm другие значения, ко-
торые будут одинаковыми для всех газов при
рассматриваемой температуре. Например, при
20°С находим, что р-И =2437 Дж, а при
100°С-р Ит=3101 Дж.
Итак, для одного моля произвольного газа
(следовательно, для количества вещества, со-
держащего 6,02 1023 молекул) произведение
давления р на молярный объем Vm является по-
стоянным и равно:
-	2270 Дж при температуре 0°С, или
273,15 К;
-	2480 Дж при температуре 25 °C, или
298.15 К;
-	3101 Дж при температуре 100°С, или
373,15 К.
Разделив каждый раз произведениер-Vm на
соответствующую температуру, получим
2270 _ 2480	3101
273,15 ~ 298,15 “ 373,15 ~
= 8,31П-'М = 8.31—.
К	К
В общем случае для 1 моля вещества полу-
чаем
Р}	_ к
Т} ~ Т2 Т'
164
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ГОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
где £/Г=Яи=8,31 Дж/(мольК). Ru называется
универсальной постоянной для идеальных га-
зов.
Для п киломолей (1 кмоль = 6,02 1026 мо-
лекул) вещества будем иметь
Р\ = Prvi =	= nR
Т, Т2 Т
В этом случае Ли=8314 Дж/(кмольК). По-
стоянная Ru может, следовательно, рассматри-
ваться как работа (в Н-м=Дж), совершаемая
одним киломолем идеального газа, когда его
температура изменяется на 1 К.
Примечание 1
Изменение произведения р- Vm (для 1 моля)
или произведения р- V (для п молей) одинаково
для всех газов. Это изменение может быть ис-
пользовано для построения шкалы абсолютных
температур.
Примечание 2___ _______
Предыдущее уравнение
г, т,
может быть также записано в более общем
виде:
pV=nRuT.
Это выражение называется уравнением со-
стояния идеальных газов, в котором:
-	давление р выражается в Па,
-	объем И в м3,
-	количество вещества в кмоль,
-	абсолютная температура Г в К,
-	универсальная постоянная идеальных га-
зов в Дж/(кмоль К).
Уравнение состояния идеальных газов объе-
диняет несколько законов, касающихся идеаль-
ных газов.
Действительно:
-	если давление р постоянно, отношение
У/Т для данной массы газа тоже постоянно (за-
кон Гей-Люссака);
-	если температура Т постоянна, произве-
дение р V для данной массы газа тоже посто-
янно (закон Бойля-Мариотта);
-	если объем V постоянен, отношение р!Т
для данной массы газа тоже постоянно.
Для массы т газа, молярная масса которо-
го равна Мт, получаем, что т=п-Мт, и тогда
уравнение состояния идеальных газов записы-
вается в виде
m
где m и Mm выражены соответственно в кг н
кг/кмоль, если/?и выражена в Дж/(кмоль К).
Примечание 3
Мы видели в п. 1.3.3.1.3 при обсуждении
закона Гей-Люссака, что при постоянном дав-
лении удельный объем v газа пропорционален
его абсолютной температуре 7’, т.е.
v'i _ Ti
Vi Ту
(промежуточный удельный объем обозначен v2’
вместо v2 для удобства расчета).
Тогда получаем
, 'Л
Если теперь, оставляя температуру постоян-
ной, заставить изменяться давление от р} до р2,
то удельный объем v2' примет значение v2, та-
кое, что (закон Бойля-Мариотта)
> Р\	^2
v2=v2----=V1—-------.
Pl	7] Pl
Следовательно,
й, -V, рг -V,
——L = ——- - const = R„,
Ту Т2
где R -удельная газовая постоянная для рас-
сматриваемого газа. Значения этой постоянной
приведены в табл. 2.7.1-2.
В общем случае получаем
P-v = Rp-Т
и, умножая обе части этого уравнения на мо-
лярную массу Мт, имеем
p-v-M т = М m-Rp-T,
1.3.4. ИДЕАЛЬНЫЙ ГАЗ И РЕАЛЬНЫЙ ГАЗ, ЗАКОНЫ, КОТОРЫМ ОНИ ПОДЧИНЯЮТСЯ
165
Произведение v Мт не что иное, как моляр-
ный объем Vm для данных давления и темпе-
ратуры. Тогда можно написать
Р'ут =Mm-Rp-T,
те.
^^- = Mm-Rp
т р •
Так как, согласно закону А вогадро-Ампера
(который будет обсуждаться в п. 1.3.4.4), моляр-
ные объемы различных газов, взятых при од-
них и тех же давлении и температуре, равны,
то и произведение Mm R должно иметь одно и
то же значение.
Положим
=RU,
где Ru - универсальная постоянная идеальных
газов, уже встречавшаяся нам ранее.
Поскольку для атмосферного давления
101 325 Па и температуры 0°С (273,15 К) объем
одного киломоля (молярный объем) равен
22,414 м3, имеем
„	101325x22,414
Ru =-----27315----= 8314 Дж/(кмоль  К).
Зная молярную массу Мт (в кг/кмоль) дан-
ного газа, удельную газовую постоянную Rp это-
го газа легко определить, поскольку
RP = Дж/(кг-к).
Как указывает их название, уравнения
p-V = n.Ru-T
для п киломолей произвольного газа и
p-V = M-R-T
r nt nt p
для 1 киломоля данного газа, имеющего моляр-
ную массу Мт кг, строго говоря, применимы
только в случае идеального газа. Однако мы
видели, что их можно использовать с достаточ-
но хорошим приближением в случае всех ре-
альных газов.
Предыдущие уравнения очень полезны для
расчета изменения состояния хладагентов в хо-
лодильных установках или баллоне с хладаген-
том.
Примечание 4
Уравнение состояния идеальных газов
p.V = —.Ru-T
применяется также к смеси идеальных газов.
Пусть имеем объем V газа при постоянной тем-
пературе Т, содержащий пх молей газа Ф, име-
ющего молярную массу Л/р и п2 молей газа ®,
имеющего молярную массу М2. Число молей,
содержащихся в сосуде объема V, равно
п=п}+гу, и масса смеси т=пхМх+п2М2. Отсю-
да средняя молярная масса смеси равна
_т _пх -Мх + п2 -Л/2
т п пх+п2
Этот результат может быть обобщен на слу-
чай смеси, содержащей и. молей газов, имеюг
щих молярную массу Мх. Средняя молярная
масса Мт смеси равна тогда
-л/,
мт = ^^-.
Понятия “моль” и “молярная масса” будут
объяснены в п. 1.3.4.11.
Примечание 5
Мы видели в п. 1.3.3.2.5, как представляет-
ся газообразное состояние вещества с точки
зрения кинетической теории. Расчеты для газа
дают связь между давлением р газа и средне-
квадратичной скоростью v частиц:
1	2
/J=yX-W0-V ,
где х - число частиц на единицу объема и т0 -
масса каждой частицы. Умножим обе части
уравнения на объем И газа. Получим
p-V = ^(x-V)-m0-v2.
Произведение х- V есть не что иное, как чис-
ло частиц, содержащихся в объеме И, оно рав-
но также произведению числа п молей, содер-
жащихся в объеме V, на число Авогадро NA (см.
п. 1.3.4.11). Следовательно,
г, 1	,.	2
= .
166
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Поскольку согласно уравнению состояния
идеальных газов
p-V = n-Ru -Т,
имеем также
-Na то v2 =n-Ru Т
ИЛИ
Na -т0
и, так как не что иное, гак. молярная мас-
са (атомная или молекулярная) Мт рассматри-
ваемого газа, получаем
v2=^
мт 
Заметим, что предпоследнее уравнение мо-
жет быть записано в форме
2
mo'v =ЗТ'7Г-
Поскольку универсальная постоянная иде-
альных газов Ru равна 8314 Дж/(кмоль К) и
число Авогадро NA равно 6,02 1026 струтоурных
единиц (атомов или молекул) на кмоль, полу-
чаем
= к =------— «1,381-10~23 Дж/К
Na 6,02-1026
где константа пропорциональности к называет-
ся постоянной Больцмана.
Примечание 6
Мы перечислили в п. 1.3.4.1 различные
свойства, которыми должен обладать газ, для
того чтобы быть идеальным. Уравнение состо-
яния
p-V = n-Ru -Т
теоретически применимо только к идеальному
газу. Мы видели, что газ не всегда идеален, и,
применяя это уравнение, каждый раз получали
ошибку более или менее значительную. Чтобы
уменьшить эту ошибку, химики искали уравне-
ния более точные, и среди них наименее слож-
ное и наиболее приближающееся к реальнос-
ти - это уравнение состояния Ван-дер-Вааль-
са'.
[^P+^-b^n-RuT,
в котором а и b являются константами, харак-
теризующими рассматриваемое химическое ве-
щество. Константа Ь, называемая поправкой на
объем молекул, представляет собой часть пол-
ного объема, определяемую размерами частиц.
Эти размеры уже не считаются пренебрежимо
малыми, и соответствующий им объем не мо-
жет быть занят другими частицами при их пе-
ремещениях. Член a/V2 называется внутрен-
ним давлением - это поправка на силы, кото-
рые действуют между частицами.
1.3.4.4.	Закон Авогадро-Ампера
Мы только что видели, что для одного моля
вещества, или 6,02 1023 молекул газа, произве-
дение давления р газа на его молярный объем
Vm равно:
-	2270 Дж при температуре 0°С;
-	2480 Дж при температуре 25°С;
-	3101 Дж при температуре 100°С.
Можно, следовательно, сделать вывод, что
для заданных температуры и давления моляр-
ный объем Vm имеет вполне определенное зна-
чение.
При температуре 0°С (273,15 К), например
-	для давления 100 000 Па получаем
2270 =227.10-з з 227л
т 100000
-	для давления 101 325 Па (обычное атмос-
ферное давление) получаем
= 1§ТИ5 =22’440'3м3’ ™и 22,4 л.
Когда рассматривают газ при температуре
0°С и давлении 101 325 Па, то говорят, что ои
находится в “нормальных условиях”.
При температуре 25°С (298,15 К) и давле-
нии 100 000 Па получаем
И = 2-^° = 24,8-10*3м3, или 24,8 л.
т 100000
1.3.4. ИДЕАЛЬНЫЙ ГАЗ И РЕАЛЬНЫЙ ГАЗ, ЗАКОНЫ, КОТОРЫМ ОНИ ПОДЧИНЯЮТСЯ
167
Когда рассматривают газ при 25°С и дав-
лении 100 000 Па, то говорят, что он находит-
ся в “стандартных условиях”.
При температуре 100°С (373,15 К) и давле-
нии 100 000 Па получаем
V = -3101 = 31,01- 10 3м3, или 31,01 л.
т 100000
Закон АвогадроАмпера утверждает:
“При одних и тех же температуре и давле-
нии объем, занимаемый одним молем молекул
(или 6,02 1023 молекул) любого газа, одинаков
для всех газов”.
Поэтому, например, при температуре 0°С и
давлении 101 325 Па объем, занимаемый од-
ним молем молекул любого газа, равен, как мы
это уже видели ранее, 22,4 л. Этот объем назы-
вается молярным объемом, и, кроме того, так
как он соответствует нормальным условиям, он
называется “нормальным молярным объемом”.
Примечание
Понятие “молярный объем” будет объяс-
няться в п. 1.3.4.11.
Для любого идеального газа при темпера-
туре 0°С и давлении 100 000 Па, как мы уже
говорили раньше, один моль молекул занима-
ет объем 22,7 л. Можно также использовать это
значение для всех реальных газов, хотя их мо-
лярный объем в этих условиях немного отли-
чается (табл. 1.3.4-2). Допускаемая ошибка яв-
ляется во всяком случае приемлемой во всех
расчетах для холодильной техники. Понятно,
что если известен истинный молярный объем,
то вычисления будут более точными при ис-
пользовании этого значения. Истинный моляр-
ный объем некоторых газов приведен в табл.
1.3.4-2 и 2.7.1-2.
Таблица 1.3.4-2
Истинный молярный объем 1 моля различных
газов при температуре 0°С и давлении 100 000 Па
Газ	Формула	Ит,(0°С. 100 000 Па), дм3 (л)
Азот	n2	22,701
Водород	н2	22,725
Гелий	Не	22,723
Кислород	о2	22,689
Углекислый газ	со2	22,522
Один моль вещества имеет массу (молярную
массу) Мт и, при известных температуре и дав-
лении, удельный объем v. Тогда его молярный
объем Vm будет равен
Ут =Мт -V, м3/кмоль,
где Мт выражается в кг/кмоль и v - в м3/кг.
Из этих рассуждений следует, что для вы-
числения молярного объема, одинакового для
всех газов при заданных условиях, т е. для за-
данных температуры и давления, можно взять
молярную массу любого газа Мт и умножить
ее на его удельный объем при рассматриваемых
температуре и давлении. В случае хладагентов
удельный объем приведен в таблицах или на
диаграмме “энтальпия-давление”.
Пример
Предположим, что нам нужно определить
молярный объем, одинаковый для всех газов
при температуре 0°С и давлении 100 000 Па.
Если взять R22, его диаграмма h, 1g р дает
удельный объем v, близкий к 260 дм3/кг, или
0,26 м3/кг. Так как молярная масса R22 равна
,V/m=86,48 кг/кмоль, получаем
Vm = 86,48 х 0,26 = 22,48 м3/кмоль .
На самом деле мы видели, что при 0°С и
100 000 Па Ит=22,7 л. Допущенная ошибка
объясняется тем, что величина v должна быть
определена с помощью диаграммы с гораздо
большей точностью. Действительно, 22,7 м3/
кмоль соответствует удельному объему v, рав-
ному 262,5 дм3/кг.
Мы увидим в п. 1.3.4.5, что, зная плотность
Pj газа при заданном давлении и температуре,
очень легко вычислить плотность р2, соответ-
ствующую другим давлению и температуре.
Удельный объем будет тогда равен
1
v2 = —.
Р2
Все, что было сказано относительно одно-
го моля, может быть обобщено на п молей, за-
нимающих объем V, отсюда следует обобще-
ние закона Авогадро-Ампера:
“При одних и тех же температуре и давле-
нии одинаковые объемы различных газов со-
7—1369
168
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
держат одинаковое число молей (а значит, и
молекул)”.
1.3.4.5.	Плотность газа
Плотность р газа определяется как масса
единицы объема газа. Пусть т - масса газа, за-
нимающего объем V\ тогда получаем
т / з
р = укг/м ,
где т выражается в кг и V- в м3.
В п. 1.3.4.3 мы видели, что для массы т
газа, имеющего молярную массу Мт, уравне-
ние состояния идеальных газов принимает вид
p.V = ~.Ru-T
Мт
Отсюда получаем плотность этой массы т
газа:
р Мт
Р / 7 V
Следовательно, плотность газа пропорци-
ональна давлению и обратно пропорциональ-
на абсолютной температуре.
Плотность газа при давлении р} и темпера-
туре Т\ равна
Для давления р2 и температуры Т2 плотность
станет равной
где давления р и р,, могут быть выражены в про-
извольных единицах, лишь бы они были оди-
наковыми.
1.З.4.6.	Плотность газа по отношению
к воздуху, соотношение Авогадро-
Ампера
По определению, плотность газа по отно-
шению к воздуху равна отношению массы не-
которого объема газа к массе такого же объема
воздуха, при этом и тот и другой должны иметь
одинаковую температуру и давление.
Эти одинаковые объемы газа и воздуха мо-
гут быть выбраны произвольной величины, но
если в качестве объема взять единичный объем,
то масса газа будет тогда численно равна плот-
ности. В этом случае
^gaz
где
_ Р lvl m.gaz
Pgaz-F‘
и
= Р
Раи Т' 
Следовательно,
А/
,	_ m.gaz
Pgaz
Pair
Следовательно,
Р2 _ Р1 ^1
Р1 Р\
В большинстве случаев известна плотность
р0 рассматриваемого газа при “нормальных”
условиях, те. при температуре То, равной 0°С
(273,15 К), и давлении р0, равном 101 325 Па.
Плотность р газа при температуре Т и давле-
нии р будет, таким образом, равна
р Tq / 3
Р = Ро----— .кг/м- ,
Ро Т
Отсюда заключаем, что плотность газа по
отношению к воздуху не зависит от температу-
ры и давления, поскольку она равна отношению
молярных масс газа и воздуха. Следовательно,
плотность газа по отношению к воздуху явля-
ется физической константой для этого газа.
Вычислим молярную массу воздуха. Мы
знаем, что плотность газа равна частному от
деления его массы на объем. Если в качестве
объема взять объем одного моля (молярный
объем), то соответствующей массой газа будет
масса моля (молярная масса Afm). Для “нор-
мальных” условий (температура 0°С и давле-
ние 101 325 Па) известно, что молярный объем
1.3.4. ИДЕАЛЬНЫЙ ГАЗ И РЕАЛЬНЫЙ ГАЗ, ЗАКОНЫ, КОТОРЫМ ОНИ ПОДЧИНЯЮТСЯ
169
равен 22,4 м3/кмоль и плотность воздуха рав-
на 1,293 кг/м3. Отсюда получаем молярную
массу воздуха
А/та1Г = 22,4x1,293 ® 29 кг/кмоль .
Тогда плотность газа по отношению к воз-
духу равна
= ^/m>gaz
gaZ 29	,
гдеМт ^выражена в кг/кмоль (или г/моль).
Это уравнение известно под названием со-
отношения Авогадро-Ампера. Для реальных
газов это соотношение является приближен-
ным, но, благодаря своей простоте, удобным
для применения.
Измерение плотности осуществляется раз-
ными способами в зависимости от того, имеем
ли мы дело с газами или сухим паром, с одной
стороны, и насыщенным паром - с другой.
В случае газа или сухого пара для измере-
ния плотности применяется либо метод Reg-
nault, либо метод Meyer. В методе Regnault ис-
пользуют разность весов двух сосудов, один из
которых содержит воздух, а другой - изучаемый
газ. Если тщательно измерить температуру и
давление, то определение плотности может
быть выполнено с точностью, достигающей 1/
100 000. В методе Meyer используют специаль-
ный аппарат, в котором при определенной тем-
пературе разбивается ампула с жидкостью, эта
жидкость испаряется и вытесняет равный
объем воздуха. Можно применять также ден-
ситометр Shilling или определять плотность по
методу равновесия давлений.
Для насыщенных паров используют либо
метод Dumas, который состоит в измерении
массы пара, находящегося в объеме известной
величины при заданных значениях давления и
температуры, либо метод Meyer, заключаю-
щийся в определении количества воды, вытес-
ненного объемом воздуха, равным объему су-
хого пара, образованного некоторой массой
газа.
Если известна плотность газа по отношению
к воздуху, то закон Авогадро-Ампера позволя-
ет определить его молярную массу.
1.3.4.7. Выражение массы газа через
его объем, давление и температуру
Пусть имеется масса m газа, который зани-
мает объем V при давлении р и температуре Т,
плотность газа равна р. Тогда
m = p-V.
Ранее (см. п. 1.3.4.5) мы видели, что
п-п Р Т°
Ро Т
Так как, кроме того, имеется соотношение
между плотностью р0 газа при нормальных ус-
ловиях и плотностью воздуха а0 :
Ро ~ ао ' ’
где
d = —^~
29 ’
то можно записать, что
М„ rz Р То .
т = аа—*--V-----2-;
0 29 Ро Т
здесь
m - масса рассматриваемого газа, кг;
а0 - плотность воздуха при 0°С и давлении
101 325 Па, равная 1,293 кг/м3;
М - молярная масса рассматриваемого
газа, кг/кмоль;
V- объем рассматриваемого газа, м3;
р - давление рассматриваемого газа, Па;
р0= 101 325 Па - нормальное давление;
Го = 273,15 К - нормальная абсолютная тем-
пература;
Т - абсолютная температура рассматрива-
емого газа, К.
В этих единицах получаем
„^M-p-V
m «12-10 5——, кг.
Т
Конечно же, мы получим то же значение,
исходя непосредственно из уравнения состоя-
ния идеальных газов:
p-V „ /и
---= n-Ru -----Ru
Т	Mm
поскольку
170
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
1 M-p-V 1	M-pV
Ru Т	8314	7
= 12-10~5 —mTP'V, кг.
1.З.4.8. Выводы
Практически все расчеты для газов (а зна-
чит, и для хладагентов) могут быть проведены
с помощью следующих очень простых ра-
венств:
P\'V\ _ P2'V1. __ о _Л_ 0-^0.
7)	Т2 Ru Мт^~т'КР'
частным случаем является равенство
p-V
P-nL=Mm-Rp=Ru,
где р - давление газа, Па;
V- соответствующий объем, м3;
Т - соответствующая абсолютная темпера-
тура, К;
п - количество вещества для газа, кмоль;
Ru = 8314 Дж/(кмольК) - универсальная га-
зовая постоянная;
т - масса рассматриваемого газа, кг;
- молярная масса рассматриваемого
газа, кг/кмоль;
Я - удельная газовая постоянная для рас-
сматриваемого газа, Дж/(кг К);
Ут - молярный объем рассматриваемого
газа (а также и всех остальных газов) при дан-
ном давлении р и температуре Т.
1.З.4.9. Упражнения
Пример 1
Пусть имеется почти пустой баллон для хла-
дагента, в котором остался только газообразный
R134-a, и манометр на баллоне показывает 4
бара. Зная, что объем этого баллона равен 6 л,
и температура окружающей среды равна 20°С,
вычислить массу хладагента R134-a, который
еще находится в баллоне.
Решение
Вспомним, что уравнение состояния идеаль-
ных газов записывается для некоторой массы
газа в виде
p-V = n-Ru-T,
где р - давление (абсолютное) газа, или (почти
все манометры показывают избыточное давле-
ние) 4+1=5 бар=500 ООО Па;
V = 0,006 м3 - объем газа;
п - количество вещества, кмоль;
Ru = 8314 Дж/(кмоль К) - универсальная
постоянная идеальных газов;
Т = 273+20=293 К- абсолютная температу-
ра.
Следовательно, на первом шаге можно вы-
числить количество вещества п, соответствую-
щее этим условиям:
р-У 500000x0,006
Ru-T~ 8314x293
= 0,00123 кмоль.
Хладагент R134-a - это 1,1,1,2-тетрафтор-
этан, его формула
CH2FCF3.
Чтобы вычислить массу R134-a, содержаще-
гося в баллоне, нам необходимо сначала найти
молярную массу для одной молекулы, которая
содержит 2 атома углерода, 2 атома водорода и
4 атома фтора.
Молярная масса атомарного углерода рав-
на 12,01 кг/кмоль, водорода - 1 кг/кмоль и фто-
ра-19 кг/кмоль, тогда молярная масса для
R134-a будет равна
М m = 2x12,01+2x1,0 + 4x19 = 102,02 кг/моль.
Отсюда масса R134-a, находящегося в бал-
лоне, равна
/« = 102,02 x 0,00123 = 0,125 кг.
Пример 2
Для баллона из примера 1 рассчитать, ка-
ково должно быть показание манометра, уста-
новленного на корпусе баллона, если в резуль-
тате нахождения на солнце температура балло-
на и его содержимого поднялась до 50°С.
Решение
Мы уже видели, что уравнение состояния
идеальных газов может быть записано в виде
P\'V\ _ Р2'^2
т2
1.3.4. ИДЕАЛЬНЫЙ ГАЗ И РЕАЛЬНЫЙ ГАЗ, ЗАКОНЫ, КОТОРЫМ ОНИ ПОДЧИНЯЮТСЯ
171
Так как в нашем случае 1/1=1/2=6 л, имеем
A T2
или
Т2
Й=П'
Следовательно
с 273+50
р = 5 х--------= 5,5 бар.
2	273 + 20
Можно было бы выполнить расчет следую-
щим способом. Поскольку
p-V = n-Ru -I,
имеем
_ n-Ru Т _ 0,00123х8314х(273 + 50) _
Р ~ V ~	0,006
= 550 511 Па = 5,5 бар.
Так как манометры показывают, как прави-
ло, избыточное давление, то манометр на бал-
лоне покажет 5,5-1=4,5 бар.
Пример 3
Для баллона с R134-a из примеров 1 и 2
определить молярный объем газа при темпера-
туре 50°С и абсолютном давлении 5,5 бар.
Решение
Имеем
£^- = Да,
Т
где р =550 511 Па - давление;
Т= 273+50=323 К - температура;
Vm - молярный объем (один и тот же для
всех газов) при рассматриваемом давлении и
температуре, м3;
Ru = 8314 Дж/(кмоль К) - универсальная га-
зовая постоянная идеальных газов.
Следовательно,
^Т_ = 8314x323	3;
m р 550511
т.е. при температуре 50°С и давлении 5,5 бар
1 кмоль произвольного газа (в частности, R134-
а) занимает объем 4,88 м3, или 4,88 л на моль.
Пример 4
Определить удельную газовую постоянную
для R134-a.
Решение
Имеем, очевидно,
Rp-Mm = RU,
следовательно,
=	= 8314 =81,49Дж/(кг-К).
р Мт 102,02	'V 7
Пример 5
Проводится опыт с тем же баллоном R134-a,
манометр которого показывает 4,5 бар при тем-
пературе 50°С. Случайно какое-то количество
хладагента вырвалось в атмосферу. После того
как это произошло, был закрыт вентиль; мано-
метр на баллоне показывает теперь 1,9 бар, тог-
да как температура окружающей среды упала
до +25°С. Определить массу хладагента, выс-
вободившегося в атмосферу, и соответствую-
щий объем газа, зная, что атмосферное давле-
ние равно 101 300 Па.
Решение
Поскольку соотношение, связывающее дав-
ление, объем, температуру и количество веще-
ства п, содержащегося в сосуде, имеет вид
с учетом того, что
р = 1,9+1 = 2,9 бар, или 290 000 Па;
V = 6 л = 0,006 м3,
Т = 273+25 = 298 К,
Ru = 8314 Дж/(кмоль К),
получаем
p-V 290000x0,006
п = И =----------------= 0,0007 кмоль.
Ru-T 8314x298
Поскольку начальное количество вещества
было равным 0,00123 кмоль, а осталось теперь
только 0,0007 кмоль, то количество вещества,
вырвавшегося в атмосферу, равно
0,00123-0,0007 =0,00053 кмоль.
172
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Так как для R134-a молярная масса
Мт= 102,02 кг/кмоль, то масса высвободивше-
гося в атмосферу хладагента равна
т = 102.2 х 0,00053 ® 0,054кг.
Для того чтобы узнать объем газа, соответ-
ствующий 0,00053 кмоль прн температуре
+25°С и давлении 101 300 Па, нужно опреде-
лить молярный объем, соответствующий этим
условиям. Очевидно, можно записать, что
P'Vm
Т
= R
и
или
т
^ = а314Д273^25к2446>,д
р	101300
Поскольку 1 кмоль занимает объем 24,46 м3,
то объем, соответствующий 0,00053 кмоль, ра-
вен
v = 24,46x0,00053 = 0,013 м3 =13л.
Пример 6
Манометр на нашем баллоне показывает
теперь 1,9 бар, температура равна +25°С. Оп-
ределить при этих условиях плотность газа,
оставшегося в баллоне.
Решение
Объем, занимаемый газом, равен 6 л, и со-
ответствующая масса газа т" равна
т" = 0,125-0,054 = 0,071 кг;
это значение можно получить и другим спосо-
бом:
т" = 0,0007+102,02 = 0,071 кг.
Отсюда плотность R134-a при абсолютном
давлении 1,9+1=2,9 бар и температуре +25°С
равна
т" 0,071	/ з
p = K=W5 = 1Wj,<r/u
Мы также знаем формулу
Т р м
1	1V1 т
где v - удельный объем хладагента при указан-
ных выше условиях. Следовательно,
v = l = ^ = ^ =
Р Р Мп,
81,49x298	8314x298
290000 ” 290 000x102,02
= 0,0837 м7кг.
Отсюда получаем
р = — = —-— = 11,94 кг/м3,
v 0,0837
это значение очень близко к вычисленному ра-
нее.
Пример 7
Определить плотность R134-a по отноше-
нию к воздуху.
Решение
Вспомним, что плотность газа по отноше-
нию к какому-нибудь выбранному газу равна
отношению массы в некотором объеме к массе
выбранного газа в том же объеме при тех же
температуре и давлении.
Если не оговаривается отдельно, плотность
газа практически всегда вычисляется по отно-
шению к воздуху. Заметим также, что было бы
более правильно говорить об относительной
плотности, а не просто о плотности, в отличие
от абсолютной плотности, которая равна массе
в единице объема вещества.
Нам нужно начать с выбора температуры и
давления, пусть это будет, например, 0°С и
101 300 Па соответственно. В качестве объема
возьмем 1 м3. Следовательно, речь идет об оп-
ределении массы воздуха в 1 м3 при 0°С и
101 300 Па и массы R134-a при тех же услови-
ях. Эти массы не что иное, как плотности р.
Мы знаем, что для данного газа
Pv ... р
j- р,
и так как удельный объем v есть величина об-
ратная плотности, то
Р _. р
Т-р р
или
1.3.4. ИДЕАЛЬНЫЙ ГАЗ И РЕАЛЬНЫЙ ГАЗ, ЗАКОНЫ, КОТОРЫМ ОНИ ПОДЧИНЯЮТСЯ
173
р = -^,
TRP
где Rp - удельная газовая постоянная для рас-
сматриваемого газа.
Для воздуха получаем
101300	1 -тот
Pair =--------= 1,293 кг,
273x287,1	'
ДляЯ134-а
101300 л „„	/ з
PR134-a =----------= 4,553 кг/ м .
3	273x81,49
Отсюда плотность R134-a по отношению к
воздуху равна
4,553 „ „
^R134-a--------— 3,52.
R134	1293
Можно, конечно, вести расчет исходя из
молярного объема Vm при 0°С и 101 300 Па, т.е.
22,4 м3/кмоль, как это уже было показано. Дру-
гими словами, масса 1 кмоль газа, объем кото-
рого равен 22,4 м3, не что иное, как молярная
масса Л/т. Следовательно, плотность R134-a по
отношению к воздуху равна
,	^и,КВ4--а	102,02
"R134-a =-----------=--------= 3,52.
R134-a .a	2g96
nty31l
Мы приводили ранее приближенную фор-
мулу для плотности произвольного газа по от-
ношению к воздуху:
, _ ^m.gaz
29 '
Напомним еще раз, что мы считали рассмат-
риваемый газ идеальным. Следовательно, вы-
численные плотности тем менее точны,
Рис. 1.3.4-3. Опыт, позволяющий иайти
связь между давлением pt и р2 двух газов, об-
разующих смесь при давлении р
более истинные молярные объемы отклоняют-
ся от 22,4 л.
1.3.4.10. Закон Дальтона
Пусть имеется сосуд объема V (рис. 1.3.4-
3), в который поместили кмоль газа Ф. Если
Т - это температура, при которой проводится
опыт, и р} - давление газа в сосуде, то уравне-
ние состояния идеальных газов запишется в
виде
P} V-и R
т ~~п\
ИЛИ
p}-V = nx-Ru-T.
Предположим теперь, что во второй сосуд
того же объема V и при той же температуре Т
поместили и2 кмоль газа ®. Если мы обозна-
чим через р2 соответствующее давление, то
уравнение состояния вещества идеальных га-
зов можно записать в виде
P1'V-п R
т ~п1
или
Pi-V = n2-Rv-T.
Теперь по-прежнему при температуре Т в
сосуд объема V поместим пх кмоль газа Ф и п2
кмоль газа ®. Следовательно, в сосуде будет
и=(И]+и2) кмоль. Если обозначить через р дав-
ление полученного нового газа, то уравнение
состояния идеальных газов можно записать в
виде
P^ = n-R,
Т
174
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
p-V = n-Ru -Т.
Мы получили для газов Фи®, что
Р\-V = пх -Ru-Т,
p2-V = n2-Ru-T.
Складывая, получим
(Р1 + Р2)'^ = (nl + n2)'Ru -T=nRu -Т-
Поскольку
p-V ~n-Ru -Т,
то можно заключить, что
P = Pi + Р2-
Отсюда следует закон Дальтона-.
“Давление смеси газов равно сумме парци-
альных давлений, которые имел бы каждый из
газов, составляющих смесь, если бы он один
занимал рассматриваемый объем”.
Если р - это давление смеси и рх, р2... - пар-
циальные давления, то получаем
Р = Р\ +Р2
Парциальное давление каждого газа, состав-
ляющего смесь, равно
Pi-^/om^--^--p = ^/ov^-р,
IX
рт
где рх - парциальное давление газа №1, входя-
щего в состав смеси, Па;
(% wij) - доля массы газа №1 в массе смеси;
R х - удельная газовая постоянная газа №1,
Дж/(кгК);
- удельная газовая постоянная смеси
рассматриваемых газов, Дж/(кг К);
р - давление рассматриваемой смеси, Па;
(%Vj) - доля объема газа №1 в объеме сме-
си.
Плотность смеси газов равна
Рт =(%и)-Р1 +(%^)-р2 + •••>
где Р], р2,... - плотности газов № 1, 2,..., об-
разующих смесь.
Доля массы каждого из газов, образующих
смесь, в массе смеси составляет
гдеА/ш1 иЛ/тт равны соответственно молярным
массам газа № 1, входящего в состав смеси, а
смеси.
Объемная доля каждого из газов, образую-
щих смесь, равна
= (%тх)-¥^ = -?Д
v МтХ Р
Пример
Для восстановления запаса сжатого возду-
ха в сосуд объемом 2000 л помещают 0,401
кмоль кислорода, 1,499 кмоль азота и 0,018
кмоль аргона. Предположим, что температура
окружающей среды равна 20°С. Требуется най-
ти:
-	парциальное давление каждого из газов,
образующих смесь;
-	давление смеси;
-	массу газовой смеси;
-	массовую и объемную доли каждого из га-
зов, образующих смесь;
-	плотность смеси, если известны плотнос-
ти составляющих ее газов при 0°С и 101 300
Па: для кислорода 1,429 кг/м3, для азота 1,250
кг/м3 и для аргона 1,784 кг/м3.
Решение
• Уравнение состояния идеальных газов
можно записать для каждого из газов, образу-
ющих смесь, в виде
или
n-R^-T
P = ~V~-
Отсюда получаем парциальные давления:
-	для кислорода О2:
”ог _0,401х8314х(273 + 20)
Р°г ~ V	2
= 488 418 Па «4,884 бар;
-	для азота N9:
1.3.4. ИДЕАЛЬНЫЙ ГАЗ И РЕАЛЬНЫЙ ГАЗ, ЗАКОНЫ, КОТОРЫМ ОНИ ПОДЧИНЯЮТСЯ
175
_ «n, Ru т _ 1,499х8314х(273 + 20)
~ V ~	2
= 1825 783 Па »18,258 бар;
- для аргона Аг:
_ иАг RuТ _ 0,018х8314х(273 + 20) _
РАг _ _ _
= 21924 Па «0,219 бар.
Теперь вычисляем давление смеси:
Рт = Ро2+Рщ +Рдг =4,884 + 18,258 + 0,219 =
= 23,36 бар.
Поскольку в сосуд помещено п кмоль веще-
ства, такое, что
”т = «О2 + «N2 + «Аг =
= 0,401+1,499+0,018 = 1,918 кмоль,
то уравнение состояния идеальных газов, при-
меняемое для смеси, дает давление смеси:
_ nmRuТ _ 1,918х8314х(273 + 20)_
Рт ~ V	2
= 2 336125 Па ® 23,36 бар.
• Поскольку 1 кмоль кислорода имеет мо-
лярную массу А/т0 , равную 32 кг, то масса
кислорода, соответствующая 0,401 кмоль,
равна
то2 =0,401x32 = 12,832 кг.
Точно так же, если молярная масса азота
A/mN =28,01 кг/кмоль, то масса азота, соответ-
ствующая 1,499 кмоль, равна
wN; =1,499x28,01 = 41,986 кг.
Наконец, молярная масса аргона Мт =
=39,95 кг/кмоль и масса аргона, соответствую-
щая 0,018 кмоль, равна
=0,018x39,95 = 0,719 кг.
Отсюда получаем массу газовой смеси:
mrn =тО2 + mN2 +тАг =
= 12,832 + 41,986 + 0,719 = 55,537 кг.
Эта полная масса может быть получена ис-
ходя из суммарного количества вещества
«т=1,918 кмоль, но прежде необходимо опре-
делить среднюю молярную массу смеси:
, ,	«О2 -Л/т,О2 + «N2	+ «Аг '^т,Ах
Мтт = —2--------* 2 * * * * * В--г--2----=
«О2 + «N, + «Аг
_ 0,401x32 + 1,499x28,01+0,018x39,95
1,918
= 28,956 кг/кмоль.
Теперь получим массу газовой смеси:
тт =	= 1,918х 28,956 = 55,537 кг.
• Так как масса кислорода равна 12,832 кг,
то его массовая доля составляет
(%m0 )= 1g’!?2 =23,1%.
v Oj' 55,537
Так как масса азота равна 41,986 кг, то его
массовая доля составляет
Так как масса аргона равна 0,719 кг, то его
массовая доля составляет
(%WAr) =
0,719
55,537
= 1,3%.
• Для вычисления объемной доли нам нуж-
но сначала определить молярный объем, соот-
ветствующий условиям в сосуде, т е. темпера-
туре +20°С и давлению 23,36125 бар, или
2 336 125 Па. Мы уже видели ранее, что для
температуры Т и давления р молярный объем
Vm удовлетворяет соотношению
или
Vm
Ru-T
р
В нашем случае получаем
83!4х(273^0)=	,
m 2336125
Поскольку этот объем занимает 1 кмоль, то
0,401 кмоль кислорода соответствует объем
176
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
v02 =1,0428 x 0,401 = 0,418 м3.
Объем сосуда равен 2 м3, объемная доля
кислорода составляет
(0/“vo2 )= в = 0,209, или 20,9%.
Объем, соответствующий 1,499 кмоль азо-
та, равен
vN, = 1,0428x1,499 = 1,563 м3.
Отсюда объемная доля азота составляет
(%vNj )=	= 0,7815, или 78,16%.
Точно так же объем, соответствующий 0,018
кмоль аргона, равен
VAr =1,0428x0,018 = 0,0187м3.
Отсюда объемная доля аргона равна
(%Удг) =	= 0,00935, или 0,94%.
• Нам осталось вычислить плотность газо-
вой смеси, исходя из плотностей газов, состав-
ляющих смесь, при 0°С и 101 300 Па.
Поскольку плотность кислорода дана при
0°С и 101 300 Па, нужно прежде всего вычис-
лить ее при 20°С и 2 336 125 Па.
Мы знаем, что
Р2 Р1'тг'
где состояние 1 соответствует 0°С и 101 300 Па,
а состояние 2 соответствует 20°С и 2 336 125 Па.
Следовательно, получим:
- для кислорода:
,	2 336125	273
Р 2 о ~ 1,429 х------х---------
2’°2	101300 273 + 20
= 30,70 кг/м3,
- для азота:
P2,Nj
,	2 336 125
= 26,86 кг/м3,
273
273 + 20
- для аргона:
,	2 336 125	273
Р2 Аг -1, Х 101 300 Х 273 + 20 "
= 38,33 кг/м3.
Отсюда получаем плотность для газовой
смеси:
Pm = [(%VO2)p2.O2 + (%VN2 j' P2,N2 + (%VAr )• Р2.АГ ] =
= 0,209 X 30,70 + 0,7815 X 26,86 + 0,00935 x 38,33 =
= 27,76 кг/м3.
Можно проверить этот результат: так как
масса газа в сосуде равна 55,537 кг и объем со-
суда равен 2 м3, то
55,537	/ з
рт=—-— = 27,76 кг/м .
1.3.4.11.	Дополнительные сведения
по химии: число Авогадро, молярная
масса, молярный объем
Мы много раз уже встречались с понятия-
ми молярной массы и молярного объема. Нам
кажется, что нужно дать некоторые пояснения.
Для этого рассмотрим атомы различных
элементов, например атом водорода, атом уг-
лерода и атом железа. Мы видели в п. 1.3.3.2.5.
что размеры атомов очень малы, отсюда легко
заключить, что их масса должна быть также
очень малой. В самом деле, атом водорода име-
ет массу 0,16 10’23 г, атом углерода - 1,99 10'23 г
и атом железа - 9,33-10‘23 г. Скажем в целом,
что массы атома порядка 10‘23 г - это число
чрезвычайно малое и крайне неудобное для ис-
пользования в расчетах. Поэтому, чтобы при-
вести массы вещества к привычным числам,
химики решили выполнять свои расчеты с мас-
сами вещества порядка грамма.
Возьмем, например, атом углерода массой
1,99 1023 г. Химики вычислили, что совокуп-
ность из 602 тысяч миллиардов миллиардов
атомов углерода имела бы массу 12 г. После-
днее число легко использовать, поскольку оно
имеет привычный масштаб и легко “выговари-
вается”. Ученые решили проводить все свои
расчеты на основе групп атомов, состоящих из
602 тысяч миллиардов миллиардов единиц. Для
1.3.4. ИДЕАЛЬНЫЙ ГАЗ И РЕАЛЬНЫЙ ГАЗ, ЗАКОНЫ, КОТОРЫМ ОНИ ПОДЧИНЯЮТСЯ
177
большего удобства это число записывают в виде
6,02-1023 и называют числом Авогадро, иначе,
постоянной Авогадро (NA). Следовательно, по-
лучаем
Na =6,02-1023.
В обычной речи вместо того, чтобы гово-
рить, например, 6,02 1023 атомов углерода (или
любого другого элемента), говорят просто 1
моль атомов углерода (или другого элемента).
“Моль”, впрочем, имеет официальное опре-
деление:
Моль - это количество вещества, содержа-
щее столько структурных единиц, сколько ато-
мов содержится в 12 г углерода-12. Это число
атомов равно

----—— я 6.02-1023
1,99-10 23
(1,99-10-23 есть масса в г одного атома углерода-
12).
Заметим, что постоянная Авогадро пред-
ставляет собой громадное число. Чтобы пере-
считать все атомы, содержащиеся в одном моле
вещества, считая их парами со скоростью одна
пара в секунду, понадобилось бы более 20 мил-
лионов миллиардов лет.
Мы только что видели, что моль атомов уг-
лерода имеет массу 12 г Эта масса одного моля
называется молярной массой атомарного уг-
лерода. Отсюда можно сделать вывод, что мо-
лярная масса атомарного газа выражается в
граммах на моль (или килограммах на кило-
моль). Приведем значения молярных масс ато-
мов некоторых элементов:
-	для углерода (С): 12 г/моль,
-для водорода (Н): 1,00797 г/моль,
-	для кислорода (О): 15,9994 г/моль,
-	для азота (N): 14,0067 г/моль,
-	для хлора(С1): 35,453 г/моль.
Пример
Пусть имеется булавочная головка массой 5
мг. Вычислить число атомов, соответствующее
этой массе, если известна молярная масса ато-
марного железа: 55,8 г/моль.
Решение
Поскольку 1 моль железа имеет массу 55,8 г,
то количество вещества, соответствующее 5 мг,
равно
и = 1х0-’-05 = 0,0000896 моль =
55,8
= 896 -10 7 моль.
Так как один моль содержит 6,02 1023 ато-
мов, то 896 10'7 моля соответствуют
6,02-1023 х 896-10 7
1
- 54-1018 атомов,
или 54 миллиардам миллиардов атомов.
Мы сейчас говорим о моле атомов, но мы
можем точно так же говорить о моле произволь-
ных структурных единиц, например молекул,
ионов, электронов, различных частиц. Поэто-
му, когда говорят о моле, нужно каждый раз
уточнять, идет ли речь о моле атомов, моле мо-
лекул, моле ионов и т.д. Разберем чаще всего
встречающийся случай моля молекул, например
моля молекул воды. Это просто означает, что
рассматривают N молекул воды, т.е. 6,02-1023
молекул воды.
Масса этого числа молекул воды называет-
ся молярной массой воды, при этом молярная
молекулярная масса равна сумме молярных
масс атомов, образующих рассматриваемое ко-
личество молекул.
Пример
Пусть требуется вычислить молярную мо-
лекулярную массу воды, имеющей формулу
туэ
Решение
Молярная молекулярная масса воды (т.е.
масса 6,02 1023 молекул воды) равна сумме мо-
лярных масс атомов ее различных элементов,
т е. сумме масс 2x6,02 1023 атомов водорода Н2
и 1x6,02 1023 атомов кислорода О. Атомная
молярная масса водорода равна 1,00797 г/моль,
кислорода - 15,994 г/моль, поэтому молярная
молекулярная масса воды - обозначим эту мас-
су Мт - будет равна
178
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Мт = 2 х 1,00797 + 1x15,994 =
-18,01534 г/моль.
В большинстве расчетов не учитывают зна-
ки после запятой и пишут округленно:
Мт = 2х1 + 1х16 = 18г/моль.
Молярные массы атомов ПО элементов,
известных в настоящее время, даны в “Перио-
дической таблице элементов”. Зная эти атом-
ные молярные массы, можно рассчитать моляр-
ную массу молекул любого соединения, как мы
это видели в случае воды. Молярные массы
молекул наиболее часто встречающихся газов
приведены в табл. 2.7.1-2. Отметим, что моляр-
ная масса молекул аргона Аг и гелия Не равна
молярной массе их атомов, поскольку речь идет
об одноатомных газах. Что касается хладаген-
тов, читатель должен обратиться к табл. 3.2.7-
2, 3.2.7-3 и 3.2.7-4.
Моль, как это отражено в его определении,
представляет собой количество вещества’, эта
величина обозначается п, и она очень удобна
для использования.
Пример
Рассмотрим реакцию образования аммиака,
используемую при его промышленном произ-
водстве (главным образом, на конечном этапе
получения хладагента R 717). Один моль азота
вступает в реакцию с 3 молями водорода и об-
разует 2 моля аммиака в соответствии со сле-
дующей реакцией:
N2+3H, -»2NH3.
Очевидно, что количество используемого
вещества может быть целым или дробным
кратным моля. В этой реакции могут участво-
вать, например, 0,23 моля N2 и 3x0,23=0,69
моля Н2, что приведет к образованию
2x0,23=0,46 моля аммиака. Переход к массам
в этой реакции, который приводит к “уравне-
нию баланса”, осуществляется очень легко.
Действительно, зная, что молярная масса ато-
мов азота равна 14,0067 г/моль, просто вычис-
лить, что 0,23 моля N2 (молекула газа азота со-
держит 2 атома азота) имеет массу
(14,0067 х2)х 0,23 = 6,44 г.
Точно так же, зная, что молярная масса ато-
мов водорода равна 1,00797 г/моль, можно вы-
числить, что 0,69 моль Н2 (молекула газа водо-
рода состоит из 2 атомов) имеет массу
(1,00797 х2)х 0,69 ~ 1,39 г.
Следовательно, в результате получим массу
6,44 + 1,39 = 7,83 г аммиака,
или, учитывая, что молярная масса молекул
аммиака равна 17,03 г/моль,
17,03x0,46 = 7,83 г.
Если рассматривается вещество в твердом
или жидком состоянии, то знание количества
вещества (т е. числа молей п), участвующего в
процессе, позволяет определить соответствую-
щую массу вещества: достаточно для этого ум-
ножить количество вещества на молярную мас-
су молекул М
Если же вещество находится в газообразном
состоянии, то в основном необходимо знать
объем, поэтому нужно уметь определять его, ис-
ходя из количества вещества. Согласно закону
Авогадро-Ампера, который мы обсуждали в п.
1.3 .4.4, прн одних и тех же температуре и дав-
лении в равных объемах различных идеальных
газов содержится одинаковое число молекул.
Этот закон непосредственно вытекает из зако-
на соответствия объемов газа, открытого в 1808 г
Гей-Люссаком. Этот закон утверждает, что если
два газа вступают в реакцию и образуют одно
или несколько соединений в газообразном со-
стоянии, то объемы газов, вступающих в реак-
цию и получившихся в результате реакции, на-
ходятся в простом соотношении.
Мы уже определяли в том же п. 1.3.4.4 раз-
личные объемы, занимаемые молем газообраз-
ного вещества. Этот объем, который называет-
ся молярным объемом и обозначается Vm, ра-
вен, например, 22,7 л для температуры 0°С и
давления 100 000 Па, 24,8 л для 25°С и 100 000
Па, 31,01 л для 100°С и 100 000 Па. Так как
температуры и давления могут принимать бес-
конечное число значений, то и число значений
для молярных объемов тоже бесконечно. Если
температура в кельвинах равна Т и давление в
паскалях равно р, то для молярного объема про-
извольного идеального газа при этих условиях
1.3.5. СИЛЫ ДАВЛЕНИЯ, ДАВЛЕНИЕ
179
Vm , дм3/моль (м3/кмоль).
р
Если известен молярный объем газа, то
объем V газа, участвующего в процессе, равен
И = нхИт,
где и - количество вещества в молях.
Если рассматривается п молей газообразно-
го вещества при температуре Т и давлении р,
то его масса равна произведению
а его объем - произведению количества вещест-
ва на молярный объем:
Уточним еще раз: рассматриваемый газ
предполагается идеальным, что не всегда име-
ет место. Следовательно, рассчитанное -значе-
ние является лишь осредненным прибли-
женным значением.
Пример
Пусть в баллоне находится 1,1-днфторэтан
(хладагент R152-a, его формула CH,CHF2). Пос-
ле взвешивания, зная массу пустого баллона,
находим, что он содержит 50 г продукта. Рас-
считать внутренний объем этого баллона, если
известно, что давление, показанное маномет-
ром, установленным на баллоне, равно 12 бар
и что температура баллона, находящегося на
солнце, 36,5°С.
Решение
Поскольку известна масса хладагента, со-
держащегося в баллоне, соответствующее ко-
личество вещества п рассчитывается исходя из
молярной массы молекул R152-a. Молекула
R152-a содержит 2 атома углерода, 4 атома во-
дорода и 2 атома фтора, молярные массы кото-
рых равны соответственно 12, 1,00797 и 19 кг/
кмоль. Отсюда молярная масса молекул R152-a
равна
Мт - 4x1,00797 +2 х 12 +2х 19 ® 66 кг/кмоль.
Следовательно, 50 г составляют
0,050 „
-----® 0,000757 кмоль.
66
Определим теперь молярный объем V со-
ответствующий температуре 36,5°С (273+36,5=
= 309,5 К) и давлению 13 бар (12 бар избыточ-
ного давления, показанного манометром, +
+1 бар =13 бар абсолютного давления):
Vm = /^-—= 8314х 309,5 ~ 1,98 м3.
m р 1300000
Следовательно, если один моль молекул при
указанных выше температуре и давлении зани-
мает объем 1,98 м3, то объем занимаемый
0,000757 кмоль, т.е. внутренний объем балло-
на, будет равен
Е =	=0,000757x1,98 =
= 0,001498м3 »1,5 л.
1.3.5. Силы давления, действующие
со стороны твердых тел, а также
в жидкостях или газах; давление
1.З.5.1.	Сила давления, действующая
со стороны твердых тел; давление
Пусть имеется стальной брусок длиной
£=0,20 м, шириной /=0,10 м и высотой р=0,10
м. Плотность стали 8000 кг/м3, поэтому масса
нашего бруска будет равна
m = V • р,
m = 0,002 х 8000 = 16 кг.
Положим теперь этот брусок на слой очень
тонкого, идеально сухого песка так, чтобы бру-
сок лежал на своей самой большой грани, име-
ющей площадь A t=0,02 м2 (рис. 1.3.5-1, слева).
Мы обнаружим, что брусок погрузился в песок
на несколько миллиметров.
Зная массу бруска, легко вычислить силу
давления F}, которая действует на поверхность
А’
F] =/n-g = 16x9,81«157H.
Если теперь положить на песок второй, точ-
но такой же брусок на самую маленькую грань
площадью Л2=0,01м2 (рис. 1.3.5-1, середина),
он погрузится в песок немного глубже, чем в
первом случае, хотя действует сила F2, равная
Ру
Наконец, если возьмем оба наши бруска и
положим их один на другой, как показано на
рис. 1.3.5-1 справа, глубина погружения в пе-
180
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
сок будет та же самая, что и во втором опыте,
хотя сила уже равна 1F2.
Отсюда можно заключить, что во всех трех
случаях на песок действует давление, завися-
щее от двух факторов: силы F, которая называ-
ется силой давления и равна в нашем случае
весу одного или двух брусков, и площади А, на
которую эта сила действует. Кроме того, зак-
лючаем, что давление будет тем больше, чем
больше сила давления и чем меньше площадь,
на которую она действует. Итак, если сила дав-
ления действует равномерно на некоторую пло-
щадь, то можно определить давление р как ча-
стное от деления силы давления F на площадь
А:
F
Р = А'
В Международной системе единиц сила вы-
ражается в ньютонах (Н), площадь - в квадрат-
ных метрах (м2) и давление - в паскалях (Па).
Паскаль соответствует очень маленькому дав-
лению (его можно представить как давление,
оказываемое массой 100 г, равномерно распре-
деленной на площади 1 м2). Вместо него часто
используют миллибар (=100 паскалей) и бар
(=100 000 паскалей).
В случае, представленном на рис. 1.3.5-1,
имеем:
Р\= — = —— = 7850 Па (или 0,0785 бар)
0,02	’
ft=^ =
= 15700 Па (или 0,157 бар)
0,01	v
= 15700 Па (или 0,157 бар)
Сила давления, действующая со стороны
твердого тела, и соответствующее давление на
поверхности являются величинами, с которы-
ми приходится постоянно иметь дело во всех
холодильных установках. Примером может слу-
жить цилиндр компрессора, в котором в каж-
дый момент времени величина силы давления
на поверхность поршня (поверхность сжатия)
является результатом воздействия со стороны
головки шатуна. Поскольку в этом случае точ-
ка приложения силы давления перемещается,
то говорят о динамической силе в противопо-
ложность силам с постоянной точкой приложе-
ния, называемым статическими (случай, пред-
ставленный на рнс. 1.3.5-1).
Пример
Оборудование для производства охлажден-
ной воды, номинальная мощность которого
534 кВт, в работающем состоянии имеет общую
массу 3005 кг. Зная, что оно расположено на 2
рельсах длиной 903 мм и шириной 130 мм, оп-
ределить давление, которое оно создает на фун-
дамент. Расчет провести в предположении, что
оборудование отключено.
Решение
Сила давления F, действующая на 2 рель-
са, равна в нашем случае весу Р оборудования:
F = Р = mg =3005x9,81 = 29479 Н.
Площадь, на которую она действует, равна
А = 2х(0,903 х 0,13)= 0,23478 м2 .
Отсюда находим давление, действующее на
фундамент через рельсы:
F 29 479
р = — = -	— = 125 560 Па ® 1,25 бар.
А 0,23478
р,ж F,/A,
P,-F,/A,
Рис. 1.3.5-1. Опыты, по-
ясняющие определение дав-
ления
Ргж Fg/At
1.3.5. СИЛЫ ДАВЛЕНИЯ, ДАВЛЕНИЕ
181
Эго давление не очень существенно для фунда-
мента из классического бетона. Однако нельзя
упускать из виду, что когда компрессор работа-
ет, то все оборудование в большей или мень-
шей степени приходит в движение. Это влечет
за собой появление дополнительных сил. уве-
личивающих давление.
В разд. 2.5.8 мы увидим, что отсюда выте-
кает необходимость предусматривать меры про-
тив вибрации.
1.3.5.2.	Сила давления, возникающая
в жидкости, давление в точке
жидкости
1.3.5.2.1.	Сила давления, с которой
жидкость действует на элемент
поверхности, находящейся с ней
в контакте. Опыт Паскаля с бочкой
Пусть для проведения опыта приготовлено
оборудование, изображенное иа рис. 1.3.5-2.
Оно включает сосуд, заполненный какой-нибудь
жидкостью, в которую погружен датчик, связан-
ный с манометром. Верхняя часть датчика зак-
рыта очень тонкой упругой мембраной, поэто-
му легко наблюдать, как по мере погружения
датчика в жидкость мембрана деформируется,
все больше и больше прогибаясь вниз. Пока-
зания манометра, соответствующие все возра-
стающим значениям давления, подтверждают
это наблюдение.
Кроме того, если мы изменим ориентацию
мембраны так, чтобы ее центр оставался на том
же расстоянии h от поверхности жидкости, то
давление, показываемое манометром, не изме-
нится. Точно так же не изменится давление,
если мы будем перемещать датчик в горизон-
тальном направлении.
Легко показать существование сил давления
на какой-либо элемент стенки сосуда: для это-
го достаточно проделать в стенке сосуда отвер-
стие и герметично закрыть его упругой мемб-
раной (рис. 1.3.5-2). Мембрана прогнется на-
ружу; Если мы проткнем эту мембрану, то
струйка жидкости начнет вытекать в направле-
нии, перпендикулярном выбранной площадке
стенки.
Из результатов этих опытов можно сделать
следующие выводы.
-	все покоящиеся жидкости действуют с не-
которой силой давления на любые элементы
поверхности, находящейся в контакте с жидко-
стью;
-	сила давления, действующая со стороны
покоящейся жидкости на какой-либо элемент
поверхности, перпендикулярна к этому элемен-
ту' поверхности,
-	для одной и той же площадки эта сила дав-
ления постоянна во всех точках горизонталь-
ной плоскости независимо от ориентации пло-
щадки.
Нам осталось теперь определить величину
силы давления. Для этого рассмотрим снова
наш манометрический датчик. Сила, которая
действует на его центр, является результирую-
щей статических сил, обусловленных весом
столба жидкости, находящегося между повер-
Рис. 1.3.5-2. Определение силы
давления на элемент поверхности,
погруженный в жидкость с плотнос-
тью р, кг/м3
182
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Рис. 1.3.5-3. Опыт Паскаля с бочкой
хностью датчика н свободной поверхностью
жидкости. Масса т (кг) этого столба жидкости
равна его объему V (м3), умноженному на плот-
ность жидкости р (кг/м3). Отсюда получаем
т = V-p.
Так как объем V равен произведению пло-
щади сечения столба жидкости а (равной пло-
щади мембраны датчика) на его высоту И, то
т = a-h-p.
Отсюда вес столба жидкости, т.е. величина
силы давления, равен (в ньютонах)
f = p = a-h-p-g.
Это выражение позволяет легко вычислить
силу давления, действующую либо на элемент
поверхности сосуда, выбранный на дне сосуда
или на его боковой поверхности, либо на пло-
щадку, погруженную внутрь жидкости.
Из предыдущих рассуждений следует, что
величина силы давления на элемент стенки не
зависит от общего количества жидкости, нахо-
дящейся между горизонтальной плоскостью,
проходящей через центр тяжести этого элемен-
та, и свободной поверхностью жидкости. Забав-
ный опыт, известный под названием опыта
Паскаля с бочкой, позволяет показать, как очень
маленькое количество жидкости может вызвать
значительные силы давления.
Пусть имеется обычная бочка, наполненная
вином (рис. 1.3.5-3). Предположим, что одна из
бочечных досок имеет отверстие площадью а.
закрытое пробкой и находящееся на расстояния
по вертикали й=0,5м от верхней крышки боч-
ки. Если р - плотность вина и g - ускорение
силы тяжести, то сила давления, действующая
на пробку, равна
f = a-h-p-g = a-0,5-p-g=0,5a-p-g .
Предположим теперь, что к бочке придела-
ли очень тонкую трубку диаметром примерно
11 мм и высотой 9,5 м и заполнили эту трубку
вином. Несмотря на очень маленькое количе-
ство добавленного вина (меньше 1 литра), сила
давления действующая на пробку, равна теперь
f = a-h'-p-g = a-10-p-g = 10a-p-g ,
т.е. сила возросла в 20 раз и достаточна, чтобы
выбить любую пробку. Если бы пробка отсут-
ствовала, этой силы было бы достаточно, что-
бы образовать щели, раздвинув бочечные дос-
ки.
1.3.5. СИЛЫ ДАВЛЕНИЯ, ДАВЛЕНИЕ
183
1.З.5.2.2.	Сила давления, с которой
жидкость действует на горизонтальное дно
сосуда, в котором она находится;
гидростатический парадокс
Мы только что получили, что сила давления,
действующая на малый элемент поверхности а,
вычисляется по формуле
f = a-h-p-g.
Если дно сосуда горизонтальное, то рассто-
яние h от дна до свободной поверхности жид-
кости будет постоянным. Если мы разделим дно
на п элементов с площадью ар а2,... ап, то сила
давления на каждый элемент будет равна
/1 = <h hpg,
/2 = а2 hp-g,
fn =anhp-g.
Отсюда будем иметь суммарную силу дав-
ления
Z +/2 +- + fn =(°i +°2 +--- + an)\h-p-g)
и, положив
Z+/2+••• + /„ =L/ = ^
ах + а2+... + а„ =^а = А,
получим
F =A-h-p-g.
Заметим, что сила давления, действующая
на горизонтальное дно сосуда, не зависит ни от
количества жидкости, которая в ием содержит-
ся, ни от формы сосуда.
Это означает, что если стенки сосуда точно
вертикальные, то сила давления, действующая
на дно, в точности равна весу воды, находящей-
ся в сосуде (рис. 1.3.5-4,а).
Если сосуд имеет форму усеченного конуса,
расширяющегося кверху (рис. 1.3.5-4,0, то
сила давления меньше веса воды, которая со-
держится в сосуде. Наоборот, если сосуд имеет
форму усеченного конуса, расширяющегося
книзу (рис. 1.3.5-4,в), то сила давления, дей-
ствующая на дно, больше веса жидкости, со-
держащейся в этом сосуде - в этом случае го-
ворят о “гидростатическом парадоксе”. Тем не
менее, во всех трех случаях, если дно сосуда
имеет ту же площадь, жидкость одна и та же и
ее высота одинакова, то сила давления, действу-
ющая на дно сосуда, в точности одинакова. Да-
лее мы увидим, каково объяснение этого кажу-
щегося парадокса.
1.З.5.2.З.	Результирующая сил давления,
действующих со стороны покоящейся
жидкости на боковые стенки сосуда,
в котором она содержится
Мы будем предполагать, что у рассматри-
ваемых сосудов горизонтальное и плоское дно
(рис. 1.3.5-5).
Заметим прежде всего, что результирующая
сил давления, действующих со стороны жидко-
сти на стенки (боковые и дно) сосуда, равна весу
жидкости. Чтобы это показать, достаточно под-
весить пустой сосуд на динамометре и запол-
нить его водой. Разности показаний соответ-
ствует величина результирующей сил веса жид-
кости, и легко подсчитать, что эта сила равна
Рис. 1.3.5-4. Сила давления F,
действующая на дно каждого сосу-
да, одинакова. В случае “в” сила
давления больше веса жидкости а
184
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Рис. 1.3.5-5. Определение результирующей сил давления, действующих на боковые стенки сосуда, содержащего покоя-
щуюся жидкость
объему нашей жидкости умноженному на ее
удельный вес.
Мы уже видели раньше, что каждый эле-
мент плошади стенки сосуда находится под дей-
ствием силы давления, перпендикулярной к это-
му элементу.
В случае цилиндрического сосуда результи-
рующая г сил f действующих на два симмет-
ричных элемента боковой стенки, равна нулю
(рис. 1.3.5-5.а). Следовательно, полная резуль-
тирующая R всех элементарных сил f тоже рав-
на нулю. Отсюда сила давления, действующая
на дно сосуда, равна весу жидкости.
В случае сосуда в форме усеченного конуса
параллелограмм сил показывает, что элемен-
тарная результирующая г направлена либо вниз
(рис. 1.3.5-5,б), либо вверх (рис. 1.3.5-5,в). То
же самое будет, следовательно, и для результи-
рующей R всех сил, действующих на боковые
стенки. Это позволяет заключить, что:
- в случае сосуда в форме усеченного кону-
са, расширяющегося кверху, вес Р содержащей-
ся в сосуде жидкости равен сумме силы давле-
ния F, действующей на дно сосуда, и результи-
рующей R сил, действующих на боковые стен-
ки. Другими словами,
P=F+R,
или
F=P-R.
т.е. в этом случае сила давления, действующая
на дно сосуда, меньше веса жидкости в сосуде;
- в случае сосуда в форме усеченного кону-
са, сужающегося кверху, вес Р содержащейся в
сосуде жидкости равен разности между силой
давления F, действующей на дно сосуда, и ре-
зультирующей R сил, действующих на боковые
стенки. Отсюда получаем
P=F-R,
т.е.
F = P + R-.
что говорит о том, как мы уже отмечали выше,
что сила давления, действующая на дно сосуда
в форме усеченного конуса, сужающегося в вер-
хней части, будет больше веса содержащейся в
нем жидкости.
В обоих случаях вес Р жидкости равен весу
в объеме усеченного конуса ABEF, тогда как
сила давления, действующая на дно сосуда, рав-
на весу столба жидкости ABCD (рис. 1.3.5-6).
В первом случае результирующая R направле-
на вниз и равна весу жидкости в объеме, обра-
зованном двумя заштрихованными треугольни-
ками ADF и ВСЕ, тогда как во втором случае
(рис. 1.3.5-6, справа) результирующая R направ-
лена вверх и равна весу жидкости в вообража-
емом объеме, образованном заштрихованными
треугольниками AFD и ВЕС.
1.З.5.2.4. Давление в точке внутри
жидкости, основной закон гидростатики
Мы определили в п. 1.3.5.2.1 силу давления
F, с которой жидкость действует на элемент по-
верхности а. Будем считать, что, по определе-
1.3.5. СИЛЫ ДАВЛЕНИЯ, ДАВЛЕНИЕ
185
Рис. 1.3.5-6. Вычисление результирующей R сил давле-
ния. действующих на боковые стенки сосуда в форме усе-
ченного конуса
&Р = Р1 -Р2 = hl -p-g~h2 -P'g =
= P-g(^i-Л2)=р-^-АЛ.
Это соотношение выражает основной закон
гидростатики, который утверждает следую-
щее:
“Разность давлений между двумя любыми
плоскостями в однородной покоящейся жидко-
сти равна произведению удельного веса жид-
кости у=р g на разность уровней АЛ рассмат-
риваемых двух плоскостей”.
нию, давление р} в горизонтальной плоскости
1 (рис. 1.3.5-7) равно частному от деления силы
давления на площадь рассматриваемой повер-
хности.
Следовательно,
Р\= —.
а
Для величины силы давления на глуби-
не Л] мы получим
F\ =a-hx-p-g .
Из этого следует, что давление в плоскости
7 равно
а Л, p g
Pi =---1---~ = hx pg, Па,
a
где h} выражено в м, p - в кг/м3 и g - в м/с2.
Точно так же давление в плоскости 2, нахо-
дящейся на глубине Л2, равно
Pz = hi'P-g, Па.
Отсюда разность давлений между любыми
двумя плоскостями
Рис. 1.3.5-7. Разность давлений между двумя плоско-
стями в покоящейся жидкости
Отсюда следует, что
Др = у • АЛ, Па,
где удельный вес у выражается в Н/м3 и раз-
ность уровней - в м.
Произведение у АЛ может рассматриваться
как вес столба жидкости сечением, равным еди-
нице площади, и высотой, равной разности
уровней двух рассматриваемых плоскостей.
Пример
Пусть имеется емкость в форме прямоуголь-
ного параллелепипеда, основанием которого
служит квадрат со стороной 4 см, а его высота
равна 30 см. Эту емкость помещают в термо-
стат, где поддерживается температура -40°С.
Затем наполняют ее до высоты 25 см хладаген-
том, в данном случае R 717 (аммиаком). Изве-
стно, что давление в термостате равно нормаль-
ному атмосферному давлению (т.е. 101 325 Па),
удельный объем аммиака в жидком насыщен-
ном состоянии при +20°С равен 1,64 дм3/кг и
его коэффициент расширения а = 2.110’3 1/К.
Требуется определить:
-	силу давления на дно емкости,
-	разность давлений между дном емкости и
поверхностью жидкости,
-	силу давления, действующую на верти-
кальные стенки.
Решение
•	Мы знаем, что сила давления F', действую-
щая на горизонтальное дно сосуда площадью
А, равна
F' = A-h-p-g,
186
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
где в нашем случае
Л =0,04x0,04 = 0,0016м2,
h - 0,25 м,
g = 9,81 м/с2.
Что же касается плотности хладагента
R 717 при -40°С, то нам нужно вычислить
ее, исходя из плотности р20 при +20°С. В п.
1.3.3.1.2.2 мы получили, что плотность р2 жид-
кости при температуре 12 в зависимости от ее
плотности р, при температуре выражается
следующим образом:
ления F, действующая на дно емкости, состав-
ляет
F = F' + F' = 2,71+162,12 = 164,83 Н.
Сила давления, обусловленая атмосферным
давлением, уравновешена равной, но противо-
положно направленной силой давления, дей-
ствующей снизу, со стороны подставки, на ко-
торой стоит емкость (со стороны стола, напри-
мер), на несмоченную поверхность дна емкос-
ти.
•	Так как сила давления, действующая на дно
емкости, равна 164,83 Н, то соответствующее
давление равно
Рь =
F
А
164,83
0,0016
= 103 019 Па.
где а - коэффициент абсолютного расширения
рассматриваемой жидкости.
В нашем примере удельный объем аммиа-
ка при +20°С равен у+20= 1,64 дм3/кг, отсюда его
плотность при +20°С равна
р+2о=Л+2О=Хб4=о>бО9кг/дм3-
Теперь вычисляем плотность р^, аммиака
при —40°С:
Р-40 — Р+20
1 + at+2о
1 + al_4Q
= 0,609
1+(0,0021)х(+20)'
1 + (0,0021)х(-40)
= 0,69 кг/дм3,
или 690 кг/м3.
Теперь уже можно рассчитать силу давле-
ния, действующую на дно емкости и обуслов-
ленную весом хладагента:
F' = 0,0016х 0,25 х 690x9,81 = 2,71 Н.
Так как давление на поверхность жидкости
равно 101 325 Па, то сила давления со сторо-
ны воздуха на поверхности равна
F" = р- А = 101325x0,0016 = 162,12 Н.
Поскольку жидкости передают полностью
давления, которые к ним приложены, и две рас-
сматриваемые площади равны (поверхность
жидкости и дно емкости), то полная сила дав-
Поскольку на поверхность жидкости дей-
ствует давление ph, равное 101 325 Па, то раз-
ность давлений между дном емкости и поверх-
ностью жидкости составляет
Др = pb-ph =103 019-101325 = 1694 Па.
Очевидно, это значение можно получить
непосредственно:
—= 1694 Па.
0,
•	Вычислим теперь силу, действующую на
одну из вертикальных стенок. Мы знаем уже.
что поскольку глубина изменяется, то нужно
рассматривать элементы поверхности.Поэто-
му, чтобы вычислить силу давления, действу-
ющую на прямоугольную стенку со сторона-
ми 4 и 25 см, можно разбить эту площадь на
Рис. 1.3.5-8. Разбиение одной из вертикальных стенок
емкости на элементарные площадки для расчета силы дав-
ления на эту стенку
1.3.5. СИЛЫ ДАВЛЕНИЯ, ДАВЛЕНИЕ
187
5 прямоугольников со сторонами 4 и 5 см (рис.
1.3.5-8) и рассчитать силы давления/;,. ../5, дей-
ствующие в центре каждого элемента поверх-
ности:
а\ = а2 = а3 = а4 = а5 = а =
= 0,05x0,04 = 0,002 м2.
Силы давления, которые действуют в цент-
ре каждого элементарного прямоугольника, рав-
ны:
/1 =«i 'h\-P'g,
f-, -a2-h2-p-g,
/з Л-P-g^
f4=a4-h4'P-g’
fs =a5-hs-p-g.
Поскольку a1=a9=a3=a4=a5=a, полная сила
давления, действующая на вертикальную стен-
ку, находящуюся в контакте с хладагентом, рав-
на
F = £/ = a'P-g(hi +h2 +h3 + h4 +h5)-
Заметим, что h2=3h}, h^Shy, h4=lh} и
h=9hv
Получаем
F = a-p-g(25hl)=25a-h}-p-g.
Следовательно,
F = 25 x 0,002 x 0,025 x 690 x 9,81 = 8,46 H.
Впрочем, можно показать, что эта сила дав-
ления имеет то же значение, какое имела бы,
если бы давление хладагента на любой глуби-
не было равным давлению в центре рассмат-
риваемой вертикальной поверхности.
В нашем случае центр этой вертикальной
поверхности находится на расстоянии 25/2=
=12,5 см от верхнего уровня жидкости. Давле-
ние во всех точках горизонтальной плоскости,
находящейся на этом расстоянии, равно
р = h-p-g =0,125x690x9,81 = 846 Па.
Если предположить, что давление одинако-
во на всей рассматриваемой вертикальной стен-
ке площадью Л=0,04x0,25=0,01 м2, то соответ-
ствующая сила давления будет тогда равна
F = р -А = 846x0,01 = 8,46Н.
1.З.5.2.5.	Теорема Паскаля
Речь здесь идет о том, как в жидкости пе-
редается изменение давления.
Пусть имеется устройство, изображенное на
рис. 1.3.5-9. Оно состоит из двух поршней и
Р2, которые могут перемещаться в двух емкос-
тях, соединенных между собой и заполненных
заданной жидкостью. Это устройство представ-
ляет собой гидравлический пресс, очень широко
используемый в промышленности для различ-
ных целей, например для испытаний материа-
лов на сопротивление сжатию, для утилизации
автомобилей, непригодных к использованию, и
т.д.
Если сила давления, приложенная к порш-
ню Рр равна Fj, то соответствующее давление,
передаваемое жидкости, будет равно
Так как жидкости практически несжимаемы
и, кроме-того, давление между двумя плоско-
стями в жидкости равно произведению удель-
ного веса на разность уровней, то, учитывая,
что удельный вес и разность уровней не изме-
няются, приходим к выводу, что разность дав-
лений остается той же самой, следовательно,
давление, возникающее в одной точке, полнос-
тью передается в другую точку.
Отсюда следует, что давление р} будет так-
же действовать и на поршень Р2. Поскольку
площадь большого поршня равна А2, то сила
давления, которая будет к нему приложена, со-
ставляет
Рис. 1.3.5-9. Передача изменения давления через жид-
кость на примере гидравлического пресса
188
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
F,	А
Лг = Pi 'А = А 'Л = у Л = Fi
Из этих рассуждений можно сделать следу-
ющие выводы:
-	покоящаяся жидкость передает полностью
и во все точки любое изменение давления, воз-
никающее в произвольной точке жидкости. Это
утверждение известно как теорема Паскаля;
-	если на жидкость в некоторой точке дей-
ствует сила давления F}, жидкость передает ее
в любую другую точку, при этом величина силы
умножается на отношение площадей повер-
хностей, на которые эта сила действует.
Отсюда понятен интерес к подобным уст-
ройствам, поскольку, например, если отноше-
ние площадей равно 150, то достаточно прило-
жить к маленькому поршню силу 100 Н, чтобы
большой поршень сжимал с силой, равной
15 кН.
1.З.5.2.6.	Результирующая сил давления,
действующих в покоящейся жидкости
на тело, в нее погруженное;
теорема Архимеда
Мы уже говорили в п. 1.3.5.2.1, что покоя-
щаяся жидкость действует с силой давления на
любой элемент поверхности, находящийся с
ней в контакте. Эта сила тем больше, чем боль-
ше расстояние от горизонтальной плоскости,
проходящей через точку' приложения этой силы,
до свободной поверхности жидкости.
Рассмотрим теперь тело произвольной фор-
мы (рис. 1.3.5-10), погруженное в сосуд с за-
данной жидкостью. В соответствии с нашим
предыдущим рассуждением иа каждый элемент
поверхности действует сила давления, величи-
на которой тем больше, чем дальше рассмат-
риваемый элемент от свободной поверхности
жидкости.
Очевидно, что в этих условиях результиру-
ющая всех сил давления, действующих на по-
верхность тела, погруженного в жидкость, на-
правлена вверх. Опыт, изображенный на рис.
1.3.5-10, показывает, что:
-	направление действия этой результирую-
щей вертикальное (ось пружины всегда парал-
лельна контрольной нити с грузиком),
-	результирующая сил давления является си-
лой, направленной снизу вверх (растяжение пру-
жины уменьшается и показание динамометра
соответствует меньшей величине в том случае,
когда тело погружено в жидкость);
-	величина этой результирующей не зави-
сит от положения тела, погруженного в жид-
кость.
Эта результирующая сил называется вы-
талкивающей (архимедовой) силой, и центр
ее приложения, или центр давления, совпада-
ет с центром тяжести погруженного тела, если
оно однородно (так же как и жидкость, кото-
рая, как правило, однородна). В противном
случае центр давления и центр тяжести нахо-
дятся в разных точках.
Опыт показывает также, что центр давления
находится в центре тяжести вытесненной жид-
кости.
Все эти рассуждения дают нам возможность
сформулировать теорему Архимеда в следую-
щем виде:
“Если твердое тело полностью погружено в
покоящуюся жидкость, то на него со стороны
жидкости действует выталкивающая сила, на-
правленная снизу вверх, величина ее равна весу
жидкости в объеме, равном объему погружен-
ного тела”.
Можно сказать по-другому, что величина
силы выталкивания равна весу вытесненной
воды. Из такой формулировки следует, что если
тело не полностью погружено в жидкость, на-
пример плавает, то выталкивающая сила рав-
на весу погруженного тела, поскольку в этом
случае плавающее тело находится в равнове-
сии, следовательно, вес вытесненной жидкости
равен весу тела.
Если тело погружено в жидкость полностью
или частично, то уровень жидкости в сосуде
поднимется на величину, равную объему по-
груженного тела, деленному на площадь сече-
ния сосуда (предполагаем, что она одинакова по
высоте сосуда). Так как высота жидкости воз-
растет, то сила давления, действующая на все
элементы поверхности, находящейся в контак-
те с жидкостью, также возрастет. Отсюда ре-
зультирующая всех сил давления, действующих
1.3.5. СИЛЫ ДАВЛЕНИЯ, ДАВЛЕНИЕ
189
нить со свинцовым
грузом
Рис. 1.3.5-10. Схема опыта, иллюстрирующего возникновение сил Архимеда. Результирующая сил давления является
выталкивающей силой, точка ее приложения С (центр давления) совпадает с центром тяжести G тела, погруженного в
жидкость, если тело и жидкость однородны
на стенки сосуда, увеличится на величину веса
вытесненной жидкости.
Пример
Рассмотрим снова емкость в форме парал-
лелепипеда, описанную в примере п. 1.3,5.2.4;
следовательно, ее высота равна 30 см и она за-
полнена аммиаком до высоты 25 см. Опустим
теперь в аммиак полый стальной шарик вне-
шним диаметром 2 см при температуре ~40°С.
Обнаружим, что шарик будет в равновесии
внутри аммиака. Требуется найти толщину
стенки шарика, если плотность стали при 0°С
равна 7870 кг/м3 и коэффициент линейного рас-
ширения стали 1=1,4- 10'5 1/К.
Решение
Так как шарик находится в равновесии внут-
ри аммиака, это означает, что сила Архимеда
F, действующая на шарик, равна его весу Р.
Вычислим обе эти силы. Сила Архимеда рав-
на весу вытесненного R717, объем которого ра-
вен объему погруженной сферы, или
^nh3 =|я(0,02)3=4,1-10-6 м3
Отсюда сила Архимеда равна
F = Hsh, ’Pnh3 =
= 4,1 • 10 б х 690 х 9,81» 0,02775 Н
(плотность аммиака pNH была рассчитана в п.
1.3.5.2.4).	3
Определим теперь вес шарика. Для этого
нужно вначале рассчитать плотность стали при
-40°С и объем шарика.
Мы уже видели в п. 1.3.3.1.1.4, что, зная
плотность р] твердого тела при температуре /р
можно вычислить его плотность при темпера-
туре/2:
(1+ЗЦ А
р2 = р. ------- .
H\l + 31tJ
В нашем случае р1=7870 кг/м3, /]=0°С,
/2=-40°С, 1=1,4-10'5 1/К и, следовательно,
0^=7870
1 + 3x1,4-10 5 х(о)
1 + Зх1,4-10~ 5 х(-40)
® 7886 кг/м3.
190
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Обозначим через Re внешний радиус шари-
ка и через Я - внутренний радиус. Получим
объем стали:
и ее вес:
Р = Va  Ра.-40 • g = у ~ )' Ра,-40 ' g-
Так как должно быть P=F, то
-Л,3)- pa^-g = 0,002755,
отсюда получаем R;» 9,706 мм.
Тогда толщина стенки шарика равна
е = Re - Rt = 10 - 9,706 = 0,294 мм.
Добавим, что шарик симметричен (хотя и
неоднороден) по отношению к своему геомет-
рическому центру, R717 однороден, значит
центр тяжести сферы и центр давлений совпа-
дают.
Можно также сказать, что кажущийся вес
шарика равен нулю.
1.З.5.З.	Сила давления, возникающая
в газе; давление в точке газового
объема
1.З.5.З.1.	Сила давления, действующая
со стороны свободного газа, в данном
случае воздуха, на элемент поверхности,
находящейся в контакте с газом;
существование атмосферного давления
Прежде всего уточним, что под свободным
газом понимают любой газ, не заключенный в
какой-либо сосуд.
Мы уже использовали в опыте на рис. 1.3.5-
2 манометрический датчик для демонстрации
существования силы давления внутри жидко-
сти. Будем по-прежнему использовать этот дат-
чик, но теперь положим его просто на стол и
отсоединим от него циферблат, так чтобы ок-
ружающий воздух мог проникать в трубку и
датчик (рис. 1.3.5-11). Мы обнаружим, что мем-
брана остается совершенно плоской, каково бы
ни было положение датчика. Наоборот, если мы
создадим частичное разрежение в датчике, от-
сасывая часть содержащегося в нем воздуха, то
мембрана прогнется в большей или меньшей
степени в зависимости от того, мало или мно-
го молекул воздуха осталось.
Этот опыт дает возможность сделать вывод
о существовании силы давления, действующей
со стороны воздуха на любые предметы повер-
хности, находящиеся в контакте с ним. В пер-
вой части опыта мембрана остается плоской из-
за того, что силы давления, действующие на
каждую сторону мембраны, равны, и, следова-
тельно, их равнодействующая равна нулю.
Если бы этот опыт проводился на некоторой
высоте, то можно было бы заметить, что для
того же разрежения внутри датчика прогиб
мембраны был бы менее выраженным. Это до-
казывало бы, что сила давления уменьшается
по мере удаления от поверхности земли.
Силы давления, с которыми атмосферный
воздух действует на все поверхности, находя-
щиеся в контакте с ним, являются значитель-
ными. Для того чтобы продемонстрировать эти
силы, немецкий ученый Отто Герике осуще-
ствил в 1654 г. знаменитый опыт, который на-
частичное
разрежение
манометрический
датчик

Рис. 1.3.5-11. Схем*
опыта для демонстрации
существования атмосфер-
ного давления
1.3.5. СИЛЫ ДАВЛЕНИЯ, ДАВЛЕНИЕ
191
зывается опытом с “магдебургскими полушари-
ями”. Он заключался в следующем. Герметич-
но соединили два железных полушария со стен-
ками достаточной толщины, чтобы противосто-
ять расплющиванию силами давления воздуха,
когда будет создано разрежение внутри шара.
Эти силы давления настолько велики, что для
полусфер диаметром 35 см понадобилось зап-
рячь не менее 12 лошадей с каждой стороны,
чтобы разъединить полусферы.
Так как воздух действует с некоторой силой
давления на любую поверхность, находящую-
ся с ним в контакте, то, если мы обозначим че-
рез F величину силы, действующей на поверх-
ность Л, соответствующее давление будет рав-
но частному от деления силы давления на пло-
щадь. Говоря о давлении воздуха, т.е. об атмос-
ферном давлении, и обозначив его ра, получим
где F измеряется в Н и А - в м2.
Мы научимся измерять это давление в п.
2.6.3 и увидим, что на уровне моря нормаль-
ное атмосферное давление приближенно рав-
но 1,013 бар, или 101 300 Па, значит, сила дав-
ления, которая действует на каждый квадрат-
ный метр поверхности, равна 101 300 Н.
1.З.5.З.2.	Сила давления со стороны газа,
находящегося в замкнутом пространстве,
на элемент поверхности; давление
в некоторой точке внутри газа
В п. 1.3.3.2.5 речь шла об изменениях со-
стояния вещества с точки зрения кинетической
теории. Мы видели, что газообразное состоя-
ние характеризуется интенсивным движением
молекул. Так, например, при температуре 0°С
каждая молекула водорода испытывает около
10 млрд соударений в секунду, средняя длина
свободного пробега молекулы между двумя
столкновениями равна 0,2 мкм, или, тоже в
среднем, 200-300 собственным диаметрам мо-
лекул. Если принять, что средняя скорость мо-
лекулы равна 1700 м/с и каждый кубический
сантиметр газа содержит несколько миллиар-
дов миллиардов молекул, то легко понять, что
каждый элемент стенки, находящийся в контак-
те с газом, подвергается непрерывной бомбар-
дировке. Следовательно, в любой момент вре-
мени очень большое число молекул соударяет-
ся с каждым элементом поверхности, контак-
тирующей с газом, будь то элемент стенки со-
суда или другой поверхности, находящейся
внутри рассматриваемого газа.
Совокупность всех соударений на элемент
поверхности S дает в качестве результирующей
силу F, называемую силой давления.
Когда надувают ртом детский воздушный
шарик, то молекулы окружающего воздуха по-
ступают в замкнутый объем, образованный обо-
лочкой шара. Чем больше молекул воздуха на-
ходится в шарике, тем больше число соударе-
ний этих молекул со стенкой шарика, следова-
тельно, тем больше сила давления, действую-
щая на каждый элемент поверхности. Шарик
начинает надуваться, только когда сила внут-
реннего давления/ достаточна для противодей-
ствия, с одной стороны, упругим силам сопро-
тивления/^ материала оболочки и, с другой сто-
роны, силе внешнего давления/, обусловлен-
ной атмосферным давлением (рис. 1.3.5-12).
Можно представить себе другой, на этот раз
автоматический способ накачки шарика. Для
этого поместим его под колпак вакуумного на-
соса (рис. 1.3.5-13), предварительно завязав
горло шарика, в котором осталось немного воз-
духа. Если мы создадим разрежение под кол-
паком, мы обнаружим, что чем сильнее падает
давление под колпаком, тем больше возраста-
ет объем шарика. Молекулы воздуха, содержа-
щиеся в шарике, действуют на стенки шарика
с силой давления величина которой меньше,
Рис. 1.3.5-12. Результирующая Рсил давления/,/и/у
действующих иа элемент стенки А шарика при возраста-
нии, по сравнению с внешним для шарика объемом, числа
молекул воздуха в единице внутреннего объема
192
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Рис. 1.3.5-13. РезультирующаяFсил давления/,/ nfv действующих на элемент поверхности Л шарика, если умень-
шить, по сравнению с внутренним объемом шарика, число молекул воздуха в единице внешнего объема
чем в случае, изображенном на рис. 1.3.5-12,
поскольку число молекул воздуха на единицу
объема шарика теперь меньше. Сила сопротив-
ления/, стенки шарика остается той же, но сила
внешнего давления f2 разреженного воздуха
постоянно уменьшается, поэтому результирую-
щая F сил /р f2 и/, обеспечивает увеличение
внутреннего объема шарика.
Предыдущие рассуждения позволяют нам
сделать вывод, что результирующая сил давле-
ния направлена изнутри наружу и, с другой сто-
роны, она перпендикулярна поверхности стен-
ки. Это легко показать, погружая шарик в воду.
Мы обнаружим, что если проколоть оболочку,
то вблизи отверстия цепочка пузырьков возду-
ха, выходящего из шарика, образует угол 90° с
рассматриваемым элементом поверхности.
Экспериментальные исследования с покоя-
щимся газом приводят к обобщению основно-
го принципа гидростатики (1.3.5.2.4) при усло-
вии, что размеры емкости, в которой находит-
ся рассматриваемый газ, не слишком велики
(максимальные размеры примерно как у ком-
наты), что практически всегда имеет место для
обычных сосудов и емкостей.
Такое обобщение позволяет нам сделать
очень важный вывод.
Действительно, пусть имеется пробирка, в
которой будет собираться аммиак при темпера-
туре окружающей среды 20°С, причем этот хла-
дагент изолирован от окружающего воздуха с
помощью, например, нафтенового масла, с ко-
торым этот хладагент не смешивается (рис.
1.3.5-14).
Если мы примем в первом приближении,
что можно пренебречь изменением плотности
аммиака между двумя точками А и В, находя-
щимися на расстоянии 0,20 м, то применение
принципа гидростатики позволяет написать,
что
Др = Рл ~Рв =ДА-р-^Па.
При 20°С и атмосферном давлении (кото-
рое действует в точке А) плотность аммиака р
(взята из диаграммы энгалытия-давление) око-
ло 0,72 кг/м3. Следовательно, получаем
р^ - ря = 0,20 х 0,72 х 9,81 = 1,41 Па.
Относительное изменение давления газа
между точками А и В очень мало (порядка
0,001%). Отсюда можно сделать вывод, что:
масло
Рнс. 1.3.5-14. Экспериментальное устройство, позволя-
ющее рассчитать перепад давления газа, находящегося в
небольшом сосуде
1.3.5. СИЛЫ ДАВЛЕНИЯ, ДАВЛЕНИЕ
193
давление газа практически одинаково во
всех точках емкости, которая его содержит,
при условии, что размеры этой емкости не
слишком большие.
Так как давление связано с силой давления
F, действующей на элемент поверхности Л, со-
отношением
F - р-А,
то можно заключить, что сила давления, дей-
ствующая на любой элемент неизменяющейся
поверхности, постоянна.
Если мы вернемся к нашему шарику, сфе-
рическая форма, которую он принимает, в дей-
ствительности подтверждает этот вывод. Это
легко понять, если обратиться к броуновскому
движению молекул: число соударений с любым
элементом стенки очень велико, как мы это уже
видели, и каждый из этих элементов получает
количество ударов, в среднем одинаковое за
одно и то же время и при условии, что площа-
ди элементов равны. Данное рассуждение спра-
ведливо, однако, только если рассматриваемый
элемент поверхности достаточно велик, чтобы
получить большое число соударений молекул за
одну секунду. Это выполняется для датчиков
манометров, что можно легко продемонстриро-
вать на механической модели: если достаточно
большое число маленьких свинцовых дробинок
будет падать на чашу почтовых весов, то мы
обнаружим, что стрелка показывает постоянное
значение, как будто на эту чашу помещен неко-
торый груз, действующий с такой же силой. На-
оборот, на микроскопическом уровне сила дав-
ления, обусловленная соударениями молекул с
элементами поверхности, имеющими размеры
порядка размеров молекул, изменяется очень
сильно из-за того, что значительно изменяют-
ся число и интенсивность соударений.
Поскольку газ, заключенный в некоторой
емкости, занимает весь ее объем, сила давле-
ния действует на все стенки емкости, включая
и верхнюю. И, как в случае жидкости, резуль-
тирующая этих сил давления равна весу газа,
содержащегося в емкости.
Пример
Пусть имеется открытый цилиндр внутрен-
ним диаметром 25 см, помещенный в изотер-
мическую термостатическую полость при ат-
мосферном давлении, равном 101 300 Па. В на-
чале опыта температура в полости равна -50°С.
Цилиндр заполняют иа три четверги хладаген-
том R22 той же температуры и закрывают квад-
ратной стальной пластиной со стороной 30 см
и массой 5 кг. Требуется определить массу до-
полнительного груза, который нужно поместить
на пластину, чтобы сосуд оставался закрытым,
когда температура в полости возрастет до
+20°С.
Решение
Если обратиться к диаграмме h, 1g р для R22
(см. рис. 1.3 .6-42), то обнаружим, что давление
должно упасть примерно до 0,64 бар, или
64 000 Па, чтобы R22 закипел при температу-
ре -50°С. Так как давление равно 101 300 Па,
т е. значительно выше этой величины, то R22
находится в жидком состоянии.
Наоборот, когда температура R22 станет
равной +20°С, из той же диаграммы или, бо-
лее точно, таблицы для R22 (см. табл. 1.3.6-2)
мы найдем, что давление (абсолютное) достиг-
нет примерно 9,1 бар, или 910 000 Па. Так как
соотношение, связывающее давление р с силой
давления F, действующей на поверхность пло-
щадью А, имеет вид
F
Р = Т
то сила давления F, действующая на нижнюю
поверхность крышки сосуда площадью
л<72
А =-----
4
3,14x0,252
4
= 0,0491 м2,
равна
F = р-А =910 000x0,0491 ~ 44 681Н.
Сила давления F, действующая со стороны
воздуха на верхнюю поверхность крышки, рав-
на:
F' = ра-А = 101 300x0,0491«4 974Па
(не учитывается площадь выступающей за края
сосуда поверхности пластины-крышки, потому
что атмосферное давление равно с обеих сто-
рон).
194
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
В условиях равновесия сумма сил, действу-
ющих в направлении сверху вниз (вес крышки
и искомый вес груза плюс сила давления, обус-
ловленная атмосферным давлением), равна
сумме сил, действующих снизу вверх (сила дав-
ления, обусловленная давлением внутри сосу-
да). Следовательно, если обозначить через тс
массу крышки и через ms - массу груза, то по-
лучим
F' + (»ic+»iJ)-g=F,
отсюда
F-F'
ms =-----тс
44 681-4 974
9,81
- 5 » 4 043 кг.
Следовательно, речь идет об очень большом
грузе, который позволит нам преодолеть силы,
возникающие в баллоне с хладагентом. Исхо-
дя из этого недопустимо хранить такие балло-
ны в слишком теплом помещении, держать их
на солнце, неосмотрительно нагревать их (в том
числе и паяльной лампой), например, чтобы
быстрее опорожнить.
1.З.5.З.З.	Результирующая сил давления,
действующих со стороны покоящегося газа
на тело, погруженное в него; теорема
Архимеда, кажущийся вес тела
Опыт, изображенный на рис. 1.3.5-7, позво-
лил нам показать существование выталкиваю-
щей силы как результирующей сил давления, с
которой каждая жидкость действует на поверх-
ность тела, погруженного в нее. Можно было
бы повторить этот же опыт точно так же, заме-
нив жидкую среду на газообразную. Мы бы
пришли к следующему выводу, который состав-
ляет содержание теоремы Архимеда для газов:
“На все твердые тела, полностью погружен-
ные в газ, действует со стороны этого газа вы-
талкивающая сила в направлении, противопо-
ложном направлению веса вытесненного газа”.
Рассмотрим тело объема И, подвешенное в
полости, содержащей данный газ. Если плот-
ность погруженного тела, предполагаемого од-
нородным, равна р, а плотность газа р', то вы-
талкивающая сила F, действующая снизу
вверх на погруженное тело, равна, согласно
теореме Архимеда,
F = V-p'-g.
Вес же погруженного тела равен
P = E-pg.
В результате получаем
P-F = V-g-(p-p'\
Итак, если р больше р', т.е. плотность по-
груженного тела больше плотности газа, то вес
Р будет больше выталкивающей силы F, и, на-
оборот, если р меньше р', тело, погруженное в
этот газ, поднимается под действием результи-
рующей силы, равной разности между силой
Архимеда и своим собственным весом. Тах
происходит, например, если детский шарик на-
полнить этиленом (плотность по отношению к
воздуху равна 0,97) и поместить в воздушную
среду или наполнить воздухом и поместить в
среду углекислого газа (плотность по отноше-
нию к воздуху равна 1,53). Если, наоборот, тело
погружено в менее плотный газ, чем само тело,
то оно будет опускаться под действием резуль-
тирующей силы, равной разности между сво-
им собственным весом и выталкивающей си-
лой. Так будет, например, если детский шарик,
наполненный кислородом (плотность по отно-
шению к воздуху равна 1,1), поместить в воз-
душную среду. В предыдущих рассуждениях мы
пренебрегали весом оболочки шара, однако
если этот вес значителен или если он незначи-
телен, но плотность содержащегося в шарике
газа лишь немного ниже плотности окружаю-
щего газа (например, для шарика, заполненно-
го этиленом), то вес оболочки и газа, который
в ней содержится, может стать больше силы
Архимеда.
Теорема Архимеда применяется, очевидно,
ко всем телам, помещенным в воздушную сре-
ду. Это означает, что, когда мы взвешиваем ка-
кой-либо предмет, его измеренный вес не яв-
ляется реальным весом, это только кажущийся
вес, т.е. реальный вес, уменьшенный на вытал-
кивающую силу. Разность, однако, настолько
мала, что, она, как правило, не учитывается, за
исключением особых случаев очень точного
взвешивания, когда нужно вводить поправку на
выталкивающую силу воздуха.
1.3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
195
1.3.6.	Паровые компрессионые
холодильные машины,
использующие фазовые изменения
1.3.6.1.	Основные сведения
Для ясного понимания работы холодильной
установки необходимо знать два основных за-
кона термодинамики и основные процессы,
происходящие в газе в ходе холодильного цик-
ла. Именно эти вопросы мы будем изучать на
следующих страницах, после того как дадим
несколько предварительных определений.
1.3.6.1.1.	Термодинамическая система
1.3.6.1.1.1.	Определение
“Термодинамической системой” называют
совокупность материальных тел макроскопи-
ческих размеров, т.е. содержащих достаточно
большое число структурных элементов (напри-
мер, порядка величины числа Авогадро), кото-
рые могут исследоваться как одно целое. Зна-
чит, это часть окружающего мира обычного для
нас масштаба, в отличие от микроскопических
систем или космологических систем. Примером
может быть некоторое количество хладагента,
мысленно отделяемое от его внешнего окруже-
ния, в качестве которого можно взять трубопро-
вод, цилиндр, испаритель и т.д., в которых на-
ходится хладагент. Эти элементы называются
внешней средой. Каждая система должна быть
прежде всего полностью определена: в преды-
дущем случае, например, можно было выбрать
в качестве системы совокупность “газ + ци-
линдр + поршень”.
Термодинамическая система называется
изолированной, когда поверхности, которые ее
отделяют от внешней среды, таковы, что сис-
тема не может обмениваться энергией или ве-
ществом с этой внешней средой.
Если возможен обмен только энергией, но
не веществом, то такую систему называют за-
крытой. Если возможны обмены как энергией,
так и веществом, то система называется откры-
той.
1.3.6.1.1.2.	Термодинамические параметры
“Термодинамические параметры” данной
системы - это параметры, которые позволяют
определить ее состояние, их также называют
параметрами состояния. Различают два типа
параметров: не зависящие от массы рассмат-
риваемого вещества (например, давление и тем-
пература), которые называются интенсивными
параметрами, и зависящие от массы вещества
(например, объем), называемые экстенсивны-
ми. Такое разделение дает возможность легче
описывать совокупность систем. Например, ког-
да объединяют две одинаковые системы в одну;
то каждый из экстенсивных параметров этой
совокупности будет иметь удвоенное значение
по сравнению с тем, что было до объединения,
в то время как интенсивные параметры не из-
менятся.
Четыре термодинамических параметра, ко-
торые позволяют определить состояние задан-
ной системы, это:
-	количество вещества, т е. число молей «
химических соединений, составляющих систе-
му,
-	объем V,
-	давление р,
-	температура Т.
Эти параметры, как правило, изменяются со
временем, но если в данный момент времени t
они сохраняют одно и то же значение во всех
точках системы, то говорят, что система нахо-
дится в состоянии равновесия, которое может
быть изменено только в результате внешнего
воздействия. Наоборот, когда равновесие отсут-
ствует, т.е. когда система изменяется, говорят,
что она находится в неустойчивом состоянии.
1.3.6.1.1.3.	Процессы, начальное состояние,
конечное состояние, цикл
Если в некоторый момент времени состо-
яние системы определяется параметрами состо-
яния «р р}, И] и Гр а в момент t2=t}+At эти па-
раметры принимают значения п2, р2, V, и Т2,
то говорят, что происходит термодинамический
процесс. В некоторых процессах переменными
величинами являются только два из указанных
выше параметров, при этом один из них мо-
жет оставаться постоянным: если это темпера-
тура, то говорят об изотермическом процессе;
если давление - об изобарном; если объем -
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
196
об изохорном процессе. Заметим, что существу-
ют также адиабатические процессы, в ходе ко-
торых энтропия остается постоянной, и изоэн-
тальпийные процессы, в которых неизменна эн-
тальпия. Наоборот, если изменяются все пара-
метры состояния, то говорят о политропном
процессе. Каждый из этих процессов будет рас-
смотрен более подробно в пп. 1.3.6.2.2 и
1.З.6.2.З.
В процессах, о которых говорилось выше,
параметры п}, р}, Vx и Т} определяют состоя-
ние системы в начале процесса: они называют-
ся параметрами начального состояния. Пара-
метры п2, р2, V2 и Т2 определяют конечное со-
стояние. Если в результате процесса или ряда
процессов конечное состояние совпадает с на-
чальным, т.е. если п^=п}, p2=pv и Т^=Т},
то говорят о замкнутом процессе, или цикле, в
отличие от незамкнутого процесса, в котором
начальное состояние не совпадает с конечным.
В частном случае холодильной машины термо-
динамическая система, с которой происходят
изменения, образована чаще всего некоторым
количеством неизменяющегося вещества. Если,
например, взять состояние хладагента непос-
редственно перед компрессором (рис. 1.3.6-1)
в качестве начального состояния, то система со-
вершит цикл, если после прохождения компрес-
сора, конденсатора, терморегулятора и, наконец,
испарителя рассматриваемое количество хлада-
гента возвращается на вход компрессора (ко-
нечное состояние) с теми же параметрами, что
и в начальном состоянии.
Если процесс может развиваться в зависи-
мости от нашего желания в прямом или в об-
ратном направлении, проходя через одну и ту
же последовательность состояний, то говорят,
что процесс обратим. Такой процесс на самом
деле образован непрерывным рядом бесконеч-
но близких состояний равновесия. В случае же
необратимого процесса невозможно перейти из
конечного состояния в начальное через ту же
последовательность промежуточных состояний,
которая была в процессе перехода от начального
состояния в конечное. Наконец, если все про-
межуточные состояния являются состояниями
равновесия, говорят о квазистатическом про-
цессе; однако такой процесс остается чисто те-
оретическим, поскольку для того, чтобы проме-
жуточные состояния были состояниями равно-
весия, скорость процесса должна быть беско-
нечно малой, т.е. стремиться к нулю.
1.3.6.1.1.4.	Соглашение о знаке
Мы видели, что в случае холодильной уста-
новки рассматривают в основном систему, об-
Рис. 1.3.6-1. Пример цикла, совершаемого системой (в данном случае хладагентом) в паровой компрессионной холо-
дильной машине. Речь идет здесь о закрытой системе, поскольку с окружающей средой она обменивается только энергией
1.3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
197
разованную некоторым количеством вещества
(например, п молями хладагента). Условились
считать:
-	количества тепла или работы, сообщенные
окружающей средой системе, положительными,
-	количества тепла или работы, сообщенные
системой окружающей среде, отрицательными.
1.З.6.1.2.	От энергии к анергии
через энтальпию, энтропию и эксергию
Ниже рассматривается ряд понятий, некото-
рые из которых имеют прямое отношение к пер-
вому или второму началу термодинамики и ко-
торые во всяком случае должны были бы по-
явиться только после формулировки этих начал.
Однако мы решили, что было бы более разум-
но, с точки зрения стройности изложения, при-
нять именно этот план: не будем забывать, на-
пример, что понятие энергии является интуи-
тивным, а энтропии - абстрактным и что они
были восприняты человечеством лишь недав-
но и с большим трудом.
1.3.6.1.2.1.	Энергия, ее различные формы
Понятие энергии относится ко всем резуль-
татам проявления действия силы или движения,
вызывающего эти результаты или вызываемо-
го ими. Следовательно, это очень широкое по-
нятие, связаное прежде всего с работой силы,
точка приложения которой перемещается. Су-
ществует очень много форм энергии, среди ко-
торых наиболее часто встречаются:
-	механическая энергия, к которой относят
потенциальную (гравитационную, упругую,
магнитную или электростатическую) и кинети-
ческую энергию;
-	электрическая энергия;
-	химическая энергия
-	гидравлическая энергия;
-	атомная энергия;
-	тепловая энергия, которая соответствует,
как мы это видели в п. 1.3.3.2.5, движению мо-
лскул и, значит, является результатом этого дви-
жения.
Среди этих различных форм энергии спе-
циалистов по холодильной технике больше все-
го интересуют механическая и тепловая энер-
гия, которые обычно называются просто рабо-
той и теплотой, хотя эти два понятия обозна-
чают во всяком случае не формы энергии, а,
скорее, способы ее передачи. В своей замеча-
тельной книге “Теплота и беспорядок”1, пре-
красно переведенной F. Gallet, P.W. Atkins пи-
шет: “Нагреть тело означает передать ему энер-
гию особым способом (используя разность тем-
ператур между этим телом и более горячим те-
лом). Охладить тело означает отнять энергию,
отводя ее с помощью разности температур с
более холодным телом. Это замечательное от-
крытие, что тепло не является формой энергии:
это особый способ передачи энергии. Это в рав-
ной мере верно н для работы: произвести ра-
боту означает изменить энергию, не прибегая
к разности температур. Например, нужно про-
извести работу, чтобы поднять какой-либо груз
или чтобы автомобиль поднялся на вершину
холма. Как и тепло, работа не является формой
энергии: это только особый способ передачи
энергии”.
Вот почему в ходе нашего изложения мы не
должны использовать выражения типа “тепло
превратилось в работу”, следует говорить “энер-
гия отбирается от источника путем отвода теп-
ла, затем преобразуется путем совершения ме-
ханической работы”.
Однако мы примем тот же вывод, что и
Р. W. Atkins, а именно: “строгость, тем не менее,
очень утяжелит наше изложение, и в дальней-
шем мы пожертвовали ею ради ясности; мы
позволим себе использовать выражения типа
“тепло передано системе”, но мы будем по-
мнить, что при этом следует всякий раз мыс-
ленно добавлять: “но это только для простоты
выражения”.
1.3.6.1.2.2.	Взаимные превращения между
энергией-теплом и энергией-работой
а)	Превращение тепла в работу
Тепловые двигатели представляют собой
наиболее известный пример машин, способных
превращать энергию-тепло в энергию-работу.
В случае двигателя внешнего сгорания - это,
например, старинные паровозы - при сжига-
ния топлива в топке выделяется тепло, переда-
1 “Chaleur et desordre” (Ed. Belin)
198
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
ющееся среде, в данном случае пару, который,
имея достаточное давление, толкает поршень в
цилиндре, затем с помощью системы шатун -
маховик заставляет вращаться колесо.
В случае двигателя внутреннего сгорания -
это, например, четырехтактные двигатели ав-
томобилей - сгорание смеси воздуха и бензина
непосредственно в цилиндре дает возможность
толкать поршень и, вследствие этого, с помо-
щью системы шатун - коленчатый вал вращать
колеса.
б)	Превращение работы в тепло
Это превращение может осуществляться
различными способами. Прежде всего с помо-
щью трения: если зимой у нас замерзают руки,
мы можем сообщить им тепло, энергично по-
тирая одну о другую, следовательно, мускулы
совершают работу. Но когда холодно ногам, мы
“топаем” ногами по земле: эти повторяющие-
ся удары позволяют превратить работу муску-
лов в тепло. Наконец, когда мы накачиваем ве-
лосипедную камеру с помощью ручного насо-
са, мы обнаруживаем, что насос нагрелся: ра-
бота, совершаемая мускулами, частично затра-
чивается на подачу воздуха под давлением в
камеру, частично превращается в тепло. Мы
увидим в п. 1.3.6.2.1, что в точности то же са-
мое происходит в паровой компрессионной хо-
лодильной машине.
в)	Эквивалентность тепла и работы
С 1840 г. английский физик Джоуль провел
большое количество опытов, которые позволи-
ли ему рассчитать механический эквивалент
теплоты. В самом известном из его опытов (см.
рис. 1.3.6-2) используется калориметр, запол-
ненный водой, в котором может вращаться сме-
ситель с лопатками. Это вращение происходит
за счет опускания двух одинаковых грузиков.
В результате опыта определяются:
-	с одной стороны, количество тепла, выде-
ляемого при вращении смесителя с лопатками,
если известно, насколько повысилась темпера-
тура воды, ее удельная теплоемкость н значе-
ние теплоемкости по воде для калориметра; это
количество тепла обозначим Q\
-	с другой стороны, работа, совершаемая
при падении двух грузиков с некоторой высо-
ты; эту работу обозначим №.
Очевидно, в опыте, изображенном на рис.
1.3.6-2, не так легко определить с высокой точ-
ностью работу, совершаемую вне калориметра,
в частности в соединительной муфте, а также прн
трении нитей, на которых подвешены грузики, о
барабан. Джоуль получил такой результат:
Рис. 1.3.6-2. Схема опыта, осуществ-
ленного Джоулем в 1845 г. и позволивше-
го ему рассчитать механический эквива-
лент теплоты.
а - подвижные лопатки; а' - непод-
вижные лопатки; а - соединительная муф-
та; h - высота, с которой падают грузики
М; t - термометр; R - рукоятка маховика
смесителя
1.3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
199
— ® 431 кгсм/ккал,
Q
где килограмм-сила-метр использован в каче-
стве единицы полезной работы. Поскольку сей-
час в качестве единицы работы используют
джоуль и 1 кгс-м = 9,81 Дж, то, обозначив че-
рез J это отношение, получим
— = J = 431x9,81 = 4228 Дж/ккал =
= 4,228 Дж/кал.
Этот результат можно считать блестящим
для того времени, так как современные иссле-
дования показывают, что точный эквивалент
равен
W
— = J = 4,1855 Дж/кал.
Наоборот, обозначив через А тепловой эк-
вивалент работы, получим
— = А = —-— = 0,2389 кал/Дж.
W 4,1855
Как мы уже отмечали в п. 1.1.1.2 (Единицы
Международной системы), официальной едини-
цей как для работы, так и для теплоты в насто-
ящее время является джоуль (Дж).
г) Начальное и конечное состояния
Эти понятия относятся к незамкнутым тер-
модинамическим процессам, т.е. процессам, в
которых конечное состояние отличается от на-
чального. Рассмотрим опыт Джоуля (рис. 1.3.6-
2). Увеличение температуры воды происходит
за счет работы смесителя (обозначим ее Но
можно было бы достичь той же конечной тем-
пературы, не приводя в движение смеситель, а
путем нагрева, т.е. сообщая некоторое количе-
ство тепла (обозначим его Q2). Наконец, ту же
конечную температуру воды можно получить
частично за счет более медленного вращения
смесителя, совершая при этом работу W3
(И/3<И/]), частично путем подвода, но в мень-
шем количестве, тепла Q3 (03<02).
В этом случае получим
^=02=^+03,
отсюда следует принцип начального и конечно-
го состояний:
“В любом термодинамическом процессе ал-
гебраическая сумма W+Q работы, совершенной
над системой, и количества полученного ею
тепла зависит только от начального и конечно-
го состояний и не зависит от того, каким спо-
собом осуществлялся процесс”.
Это утверждение подводит нас непосред-
ственно к понятию внутренней энергии, кото-
рое будет обсуждаться далее.
1.3.6.1.2.3. Внутренняя энергия системы
Согласно принципу начального и конечно-
го состояний алгебраическая сумма W+Q мо-
жет быть положительной - в этом случае сис-
тема приобретает больше энергии от внешней
среды, чем отдает, или отрицательной - в этом
случае система отдает больше энергии во вне-
шнюю среду, чем получает из нее.
Отсюда понятно, что можно ввести новую
функцию, называемую “внутренней энергией”,
которая определяет энергетическое состояние
системы в данный момент времени. Если обо-
значить через Uj начальную внутреннюю энер-
гию системы в состоянии 1 и если W+Q пред-
ставляет сумму (алгебраическую) совершенной
над системой работы и полученного ею тепла,
то ее конечная внутренняя энергия CZ, в состо-
янии 2 будет равна
(72=(71+(^+0)
или
W + Q = U2-U} =А(7.
Член U2-U} определяет изменение внутрен-
ней энергии системы.
Уравнение
u2=u]+(w+q)
показывает, что вычислить конечную внутрен-
нюю энергию U2 можно, только зная началь-
ную внутреннюю энергию Uv Поскольку нет
экспериментального способа измерить эту ве-
личину, мы должны сделать вывод, что внут-
ренняя энергия системы определяется с точно-
стью до произвольной постоянной, т е. только
изменения внутренней энергии доступны для
определения в эксперименте. Функция внутрен-
8—1369
200
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
ней энергии U системы зависит лишь от состо-
яния системы (в отличие, например, от работы
или теплоты, которые, каждая по отдельности,
зависят от того, каким образом протекал про-
цесс перехода из начального состояния в конеч-
ное) и поэтому называется “функцией состоя-
ния”.
Пример
Рассчитать изменение внутренней энергии
АГ/ 1 кг воды, взятой при температуре +20°С,
если она превращается в пар при 100°С. Ат-
мосферное давление предполагается нормаль-
ным и равным 101 330 Па.
Решение
Определим прежде всего термодинамичес-
кие параметры, определяющие начальное со-
стояние 1 и конечное состояние 2 системы (рис.
1.3.6-3)
Для начального состояния имеем: Wj=l кг
воды,р1=101 330 Па. К, =0.001 м3 и 11=20°С.
Для конечного состояния имеем: тр=] кг во-
дяного пара, р2=101 330 Па, Г'2= 1,673 м3
(объем, занимаемый 1 кг водяного пара при
100°С и давлении 101 330 Па; приведен в таб-
лицах водяного пара, см. табл. 1.3.3-12).
Затем определим полученное системой теп-
ло Q и совершенную над ней работу W.
Подведенное тепло
Для нагрева 1 кг воды от +20°С до +100°С
подводится количество тепла Qx, такое, что
совершаемая
работа
А
подводимое
тепло Q
Рис. 1.3.6-3. Опыт, рассматриваемый в примере расче-
та изменения внутренней энергии системы
конечное
состояние 2
2, - тх  се • (/2 -1]) = 1 х 4,2 х (100- 20) =
= 336кДж,
где се - средняя удельная теплоемкость воды
между 0 и 100°С.
Далее, для испарения воды необходимо ко-
личество тепла Q2, такое, что:
()2 = тх -lv = 1х 2258 = 2258 кДж,
где lv - скрытая теплота парообразования воды
при давлении 101 330 Па.
Отсюда полное количество тепла, получен-
ное системой, равно
0 = 2 + Q-, = 336 + 2258 = 2594 кДж =
= +2 594 000 Дж.
Совершенная работа
Для перехода из начального состояния, в
котором объем равен 0.001 м3, в конечное со-
стояние, в котором объем равен 1,673 м3, водя-
ной пар должен оттеснить атмосферу и, следо-
вательно, совершить работу. Эта работа, по аб-
солютной величине, рассчитывается по форму-
ле
М =	2-^1),
где р - давление (в Па), которое нужно преодо-
леть, т.е. атмосферное давление. (Эта формула
для работы, совершенной газом или над газом,
когда изменяется его объем, будет объяснена в
п. 1.3.6.2.2.1.)
Отсюда совершенная работа:
|1К| = 101 330(1,673-0,001) =
= 101 ЗЗОх 1,672 »169 424 Дж.
Поскольку работу совершает газ над внеш-
ней средой, то эта работа для газа будет отри-
цательной, т.е.
1Г =-169424 Дж.
Отсюда изменение внутренней энергии &U
системы, т е. алгебраическая сумма тепла Q и
работы И7, равно
\С -Q+W = 2 594 000-169 424 ж 2,42106 Дж.
1.3.6.1.2.4. Энтальпия
Мы только что видели, что изменение внут-
ренней энергии системы выражается соотноше-
нием
1.3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
201
&U = Q + W,
Мы также отмечали (см. п. 1.3.6.1.2.3) что
работа сил давления дается соотношением
|1Р| = рАИ,
которое в общем случае можно записать в виде
W = -р-ЛУ.
На самом деле W положительна, когда V
уменьшается, т.е. когда АР7 отрицательно, - в
этом случае над системой совершается работа.
Наоборот, если V возрастает, то А И положитель-
но, это означает, что система совершает работу
над внешней средой. Следовательно, можно
записать, что
\U = Q-p\V,
или
Q = Ли + р  AV.
Предположим, что давление поддерживает-
ся постоянным в течение процесса, переводя-
щего систему из состояния / в состояние 2. В
этом случае имеем
й,2 =И)1,2 +р(аП1,2 >
или, по-другому,
eu = t/2-Ci+p(c2-c1)=
= (t/2+p-C2)-(Ci+p-C1).
Если положить (7]+р V^/7) и U2+p V^=H2,
то получим
Й,2=Я2-Я1 = ЛН.
Определенная таким образом функция Н
называется энтальпией; это также функция со-
стояния, поскольку она получается из других
функций состояния (из внутренней энергии и
произведения р- Р)-
Энтальпия системы, следовательно, равна
сумме ее внутренней энергии и механической
работы сил давления.
Ниже, при изучении энтальпийной диаграм-
мы (см. п. 1.3.6.2.4), мы увидим что расчет пре-
вращений (хладагента), проходящих в системе,
в ходе цикла значительно упрощается, если ис-
пользовать в качестве параметра энтальпию,
поскольку только ее изменения нас будут инте-
ресовать. Этим объясняется, кстати, почему
энтальпия, соответствующая давлению насы-
щения при температуре 0°С, условно выбира-
ется как начало отсчета.
1.З.6.1.2.5. Энтропия
а)	Понятие и определение
Карно считал (неправильно, как мы виде-
ли), что тепло представляет собой некоторую
среду, лишенную массы. Он назвал ее тепло-
родом. Однако, хотя выводы, которые Карно
сделал исходя из понятия теплорода, оказались
точными, его рассуждения не стали от этого
менее ошибочными в том смысле, что тепло-
род не является средой, это только особый спо-
соб передачи энергии. Однако, дополненный
вторым началом термодинамики, подход, осно-
ванный на использовании понятия теплорода,
позволяет ввести понятие энтропии с помощью
аналогии с водой. Действительно, можно срав-
нить движение между двумя источниками с
температурами Т} и 7’2 теплорода (тепловая
энергия), совершающего работу (механическая
энергия) в некоторой тепловой машине, с дви-
жением воды, совершающей ту же работу (ме-
ханическая энергия) между двумя уровнями с
высотами й, и й2.
Однако теплород не может быть полностью
превращен в работу (второе начало термодина-
мики, см. п. 1.3.6.1.4), часть теплорода будет в
некотором смысле обесцененной, как говорят,
деградированной, т е. если снова обратить ра-
боту в тепло, количество полученного теплоро-
да будет меньше, чем было вначале. То же са-
мое происходит с расходом воды, падающей на
колесо первой мельницы, расположенной выше
всех остальных. Расход воды станет меньше из-
за разбрызгивания, когда вода попадет на ко-
леса второй мельницы ниже по течению. Вдо-
бавок, потеряв в высоте по сравнению с началь-
ным уровнем, вода будет обладать меньшей
потенциальной энергией. Мы вскоре увидим,
что определение изменения энтропии применя-
ется, строго говоря, только к процессам, про-
ходящим при постоянной температуре. Теоре-
тически это не позволяет нам рассуждать так,
как мы сделали выше, поскольку там мы пред-
полагали наличие двух разных температур Тх
202
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Рис. 1.3.6-4. Графическое представле-
ние элементарного количества тепла dq
как произведения абсолютной температу-
ры на изменение ds параметра состояния,
называемого энтропией
и Т2. Следовательно, в принципе надо рассмат-
ривать очень большую систему (например, оке-
ан), к которой можно подводить или отводить
значительное количество тепла, не изменяя тем-
пературу системы. Заметим, что современная
теория может расширить рамки определения
изменения энтропии системы, температура ко-
торой изменяется.
Математическую формулировку понятия
энтропии дал Клаузиус, который в 1851 г., ис-
ходя из другой аналогии, заметил, что если
можно представить на диаграмме изменение
механической работы, а следовательно, меха-
нической энергии dW (отданной или получен-
ной, например, газом от поршня) как произве-
дение двух сомножителей (давления р и изме-
нения объема dV). то также можно представить
иа диаграмме изменение количества тепла, а
следовательно, тепловой энергии dq как произ-
ведение двух сомножителей. Клаузиус нашел,
что одним из этих двух сомножителей являет-
ся термодинамическая температура Т (эквива-
лент давления), другим - эквивалент измене-
ния объема, которому дали название “энтропия”
(обозначается ds). Отсюда получаем, что
dq = Tds (рис. 1.3.6-4).
Следовательно,
, dq
ds (для 1 кг газа)
dQ
(или «о = -у- для m кг газа).
Если температура постоянна, то изменение
энтропии равно частному от деления количе-
ства тепловой энергии, полученной или отдан-
ной, а значит, участвующей в процессе (в об-
ратимом процессе), на абсолютную температу-
ру, при которой происходит этот процесс (сле-
Л<7
довательно, Ду = —). Если температура пере-
dq
менная, то из предыдущего уравнения as = —
и уравнения, уже встречавшегося выше для эн-
тальпии, а именно
Q,.2=u2-ux+p{v2-v^,
учитывая, что
U2 =U} =m-cv(T2-T})
ИЛИ
«2-«1 =cv(7’2-7i),
получим в дифференциальной форме для еди-
ницы массы
dq = cv-dT + p-dv,
где v - удельный объем.
Отсюда
, dT dv
ds =cv  — + p ~,
и, так как p v=R Т (см. п. 1.3.4.3, примечание
3), получаем
1.3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
203
или
А	р'т
5-, -5, = cv -In— +R -In — .
р V,
Так как удельные объемы пропорциональ-
ны объемам, то
Т V
s2-s} = cv -In —+ 7?„ In—,
Тх р V}
(изменение энтропии As выражается в кДж/
(кг К) и может быть рассчитано, если известны
Ти V).
Так как
Pi '^2 _ 2k
А Тх
и Rp-cp -cv (см. п. 1.3.1.4.4), получаем, что
S-,-Sy = cv -In—- + с„ -In —
А Р
(изменение энтропии As выражается в кДж/
(кг К) и может быть рассчитано, если известны
р и И) и
s2 -5] = с -In— -R -In—
р т\ р р}
(изменение энтропии As выражается в кДж/
(кг-К) и может быть рассчитано, если известны
7 ир).
В предыдущих уравнениях удельные тепло-
емкости при постоянном давлении с и посто-
янном объеме cv должны быть равны средним
значениям в диапазоне температур Т, и Т2. Ве-
личина 5 не является абсолютной, ее значение
представляет состояние вещества в какой-то мо-
мент времени и отсчитывается от некоторого
произвольно выбранного начального состояния.
В диаграммах или таблицах для хладагентов
всегда указываются относительные значения
энтропии для заданного состояния хладагента
в установке, и, следовательно, нет необходимо-
сти решать предыдущие уравнения. Эти диаг-
раммы и таблицы учитывают также изменение
удельной теплоемкости в рассматриваемом ди-
апазоне температур.
Зависящая от разных параметров состояния
(давление, объем, температура), энтропия сама
является функцией состояния в той же степе-
ни, что и внутренняя энергия, или энтальпия.
Примеры расчета энтропии приведены в пп.
1.3.6.2.3.3 и 1.З.6.2.З.7.
б)	Деградация энергии, термодинамическая
вероятность состояния
Рассмотрим термодинамическую систему
вместе с той частью внешней среды, с которой
система обменивается теплом. Такая совокуп-
ность образует изолированную систему, энтро-
пия ее никогда не уменьшается: она остается
постоянной, если эта совокупность участвует в
обратимом процессе, и возрастает в зависимо-
сти от времени в случае необратимого процес-
са, что означает производство энтропии.
Производство энтропии создает трудности
для превращения тепловой энергии в механи-
ческую с минимальными потерями; теплота,
следовательно, представляет собой деградиро-
ванную форму энергии, энтропия же определяет
степень деградации этой энергии.
Понятие энтропии связано также с поняти-
ем вероятности. Здесь уже требуется рассмот-
рение не макроскопических проявлений тепло-
ты, а их микроскопического происхождения, т е.
беспорядочного и хаотичного движения частиц.
Такое движение является состоянием, к которо-
му стремится всякое упорядоченное движение.
Другими словами, преобразование какого-либо
вида энергии в тепловую энергию тем более
вероятно, чем труднее осуществить обратный
переход.
Такие рассуждения привели Людвига Боль-
цмана к мысли связать энтропию S некоторого
состояния с термодинамической вероятностью
Р этого состояния с помощью формулы
S = £lgP,
где коэффициент к - это постоянная Больцма-
на, о которой мы уже говорили (см. п. 1.3.4.3,
примечание 5).
Эта формула написана в качестве эпитафии
на могиле Больцмана на Центральном кладби-
ще в Вене.
Наконец, понятие энтропии позволяет дать
количественную оценку способу, с помощью
которого запасается энергия: когда она запаса-
204
1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
ется при высокой температуре, то энтропия бу-
дет относительно малой и качество энергии -
высоким, когда же такое количество энергии за-
пасается при низкой температуре, его энтропия
велика и качество энергии низкое.
Вот как пишет об этом Р. W. Atkins в своей
книге “Теплота и беспорядок”1: “Такой подход
к рассмотрению энтропии как величины, даю-
щей количественную оценку способа, которым
запасается энергия, имеет громадное практи-
ческое значение. Первое начало [термодинами-
ки] утверждает в действительности, что энер-
гия изолированной системы (и. может быть,
всей Вселенной) постоянная (и. может быть, ну-
левая). Следовательно, когда мы сжигаем горю-
чие ископаемые - уголь, нефть или ядерное топ-
ливо, мы не уменьшаем нашего запаса энергии
С этой точки зрения никогда не будет энерге-
тического кризиса: энергия Вселенной не из-
меняется. Однако каждый раз, когда мы сжи-
гаем кусок утля или несколько капель нефти или
когда вызываем деление ядра атома урана, мы
увеличиваем энтропию Вселенной (поскольку
все эти процессы являются стихийными); дру-
гими словами, каждое из этих действий вно-
сит свой вклад в снижение качества энергии во
Вселенной. Чем больше ресурсов потребляет
общество, тем более неумолимо возрастает эн-
тропия Вселенной, а качество энергии все боль-
ше продолжает снижаться. Нас ждет не энер-
гетический, а, скорее, энтропийный кризис. Со-
временная цивилизация основана на все воз-
растающем ухудшении запасов энергии во Все-
ленной. Нет необходимости экономить энер-
гию: природа наделена ею достаточно: что мы
должны делать, так это экономно распоряжать-
ся ее качеством. Самая большая проблема в
том, чтобы найти способы заставить нашу ци-
вилизацию действовать и развиваться, ограни-
чивая производство энтропии: именно сохране-
ние качества энергии есть наш долг перед бу-
дущими поколениями”.
1 “Chaleur et desordre” (Ed. Belin).
1.3.6.1.2.6.	Эксергия и анергия1
а)	Определение
Различные формы энергии могут быть раз-
делены на две группы: первая включает фор-
мы энергии, способные переходить без какого-
либо ограничения в любую другую форму (та-
ковы. например, механическая энергия - потен-
циальная или кинетическая - и электрическая
энергия), а ко второй группе относятся такие
формы энергии, переход которых в другие фор-
мы может произойти только частично (это внут-
ренняя и тепловая энергия).
Вся энергия или даже часть энергии, кото-
рую можно превратить в другие формы, назы-
вается эксергией.
Наоборот, внутреннюю энергию, запасен-
ную в окружающей среде, невозможно превра-
тить в механическую или электрическую с по-
мощью какой-либо тепловой машины. Конеч-
но. окружающая среда является резервуаром
энергии, но только единственной ее формы, ко-
торую нельзя превратить в эксергию. Такая
форма энергии называется анергией. Если в
ходе какого-либо цикла, например цикла Кар-
но (см п. 1.3.6.2.2.9), подводится тепловая
энергия, то из того, что можно назвать эксер-
гией, в лучшем случае получаем полезную ра-
боту, которую .можно еще раз использовать.
Остаток, т е. тепловая энергия, выбрасываемая
в окружающую среду (в случае тепловой маши-
ной), - это анергия.
Следовательно, можно сказать, что вся энергия
состоит частично из эксергии и частично из
анергии, причем одна из этих частей может
быть равна нулю. Отсюда
1 Понятия “эксергия’’ и “анергия” в отечественной на-
учно-технической литературе начали использоваться срав-
нительно недавно, а в зарубежной литературе были введе-
ны еще в 50 60-х гг. 3. Рантом. 'Зги термины используются
при решении широкого круга технических и технико-эконо-
мических задач на основе единой термодинамической тео-
рии. В настоящей книге читатель встретится с этими поня-
тиями в дальнейшем лишь два-три раза. Тем, кто хотел бы
глубже разобраться в принципиальных особенностях, сопро-
вождающих преобразования одних форм энергии в другие,
советуем обратиться к следующим книгам: БродянскийВМ.
Эксергетнческий метод термодинамического анализа. М.:
Энергия, 1973; Шаргут Я., Петела Р. Эксергия. М.’. Энер-
гия. 1968. -Примеч. пер.
1.3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
205
Рис. 1.3.6-5. Диаграмма потоков эксергии и анер-
гии в обратимой холодильной машине с механичес-
ким или электрическом приводом
обратимая
холодильная
машина
энергия = эксергия + анергия.
Исходя из этого первое начало термодина-
мики (см. и. 1.3.6.1.3) можно сформулировать
следующим образом:
“Во всех процессах сумма эксергии и анер-
гии сохраняется постоянной”.
Это верно только для суммы эксергии и
анергии, но не для каждого слагаемого в от-
дельности.
Если речь идет об обратимых и необрати-
мых процессах, то второе начало термодина-
мики (см. п. 1.3.6.1.4) позволяет заключить,
что:
•	во всех необратимых процессах происходит
превращение эксергии в анергию;
•	эксергия остается постоянной только в обра-
тимых процессах;
•	невозможно превратить анергию в эксергию.
Так как все реальные процессы необрати-
мы, то запас эксергии понемногу уменьшается
в ходе осуществления процесса, следовательно,
анергия увеличивается. Такое неизбежное пре-
вращение вносит новое содержание в понятие
энергии. Потому что, если первое начало тер-
модинамики является просто законом сохра-
нения энергии, то нужно отметить, что в раз-
личных технических процессах, таких, как на-
гревание, охлаждение, переработка сырья, ис-
пользуется не энергия, а эксергия, которая после
использования превращается в бесполезную
анергию.
Понятие эксергии особенно полезно для оп-
ределения эффективности перехода одной фор-
мы энергии в другую в ходе некоторого процес-
са. Исследования потоков эксергии и анергии
позволяют выявить источники потерь, что даст
возможность при необходимости повысить
КПД. Для окружающей среды эксергию пола-
гают равной нулю.
б)	Потоки эксергии и анергии в паровой
кампрессионой холодильной машине'
Задачей такой машины является направле-
ние в окружающую среду потока нежелатель-
ной анергии, которая появляется в охлаждае-
мом объеме, и обеспечение притока необходи-
мой для этого эксергии.
В паровой компрессионной холодильной
машине энергия подводится посредством уст-
ройства с механическим или электрическим
приводом. Рис. 1.3.6-5 представляет потоки эк-
сергии и анергии, существующие в такой об-
ратимой холодильной машине.
Получаем
W = Ex0 =
Т
где W - работа, поглощенная 1 кг хладагента,
кДж/кг;
1 См. также: “Эксергия в холодильной технике”
(L’exergie en refrigeration, G.Rigot, Revue Pratique du Froid,
1986, N 632, p.50; 1987, N 638, p.95).
206
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Рис. 1.3.6-6. Эксергетическая диаграмма
монохлордифторметана (R22)
Ех0 - эксергия, возвращаемая охлажденным
объемом, кДж/кг;
Qo ~ количество тепла, поглощенного ох-
лаждаемым объемом, кДж/кг;
Те - абсолютная температура окружающей
среды, К;
То - абсолютная температура испарения, К.
Поток анергии Ап0 из охлаждаемого объе-
ма поступает во внешнюю среду при темпера-
туре Те в форме теплового потока Qc:
Qc=Ano=^-Qo+W.
-'о
В случае необратимой холодильной маши-
ны необходимо учитывать различные потери
эксергии. Если для данной системы обозначим
через Exj. подводимый поток эксергии и через
Ехс отводимый поток эксергии, то баланс эк-
сергии запишется в виде
Ех, = Ех„ +Ехп,
J	с	р
где Ехр - это поток эксергии, потерянный в
результате различных необратимых процессов.
Отсюда эксергетическая эффективность
системы равна
Ехс , Ех
Лех = —= 1--------•
EXf Exj-
Эксергетическая эффективность показыва-
ет, какая доля эксергии полезно использована
из общего количества подведенной эксергии. В
предельном случае обратимой машины (рис.
1.3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
207
Рис. 1.3.6-7. Эксергетическая диа-
грамма аммиака (R717)
1.3.6-	5) т]ех=1 и, следовательно, член (1-г)^)
представляет потери, которые нужно будет су-
меть избежать.
Удельная эксергия е данного хладагента
может быть рассчитана исходя из его энталь-
пии h и энтропии 5 для некоторого состояния,
при этом hu и su означают соответственно эн-
тальпию и энтропию хладагента, находящего-
ся в равновесии с окружающей средой, т.е. при
температуре 7^=290 К. Отсюда получаем
e = /z-/z„-Tu(s-su).
Для упрощения вычисления используются
диаграммы1, подобные изображенным на рис.
1.3 .6-6 и 1.3 .6-7 для R22 и аммиака. Такие ди-
1 Эти диаграммы взяты из “Справочных материалов по
тепло- и холодильной технике” (DKV - Arbeitsblatter fur die
Warme- und Kaltetechnik”, Ed. C.F. Muller, Karlsruhe, 1991).
аграммы, кроме того, очень полезны для ана-
лиза изменения эксергии в ходе холодильного
цикла.
1.3.6.	1.3. Первое начало термодинамики
Рассмотрим систему, в которой происходит
незамкнутый процесс (т.е. не циклический),
переводящий ее из состояния 1 в состояние 2,
проходящий разными путями (рис. 1.3.6-8):
-	1А2, в ходе которого количество тепла, ко-
торым система обменивается с внешней средой,
и совершаемая над системой работа равны со-
ответственно Qa и Wa,
-	1В2, в ходе которого эти величины равны
соответственно Qb и
-	1С2, в ходе которого эти величины равны
соответственно Qc и Wc.
Итак, если количества тепла Qa, Qbn Qcn
работы Wa. Wh и Wc, которыми система обме-
208
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Р А
1 (начальное состояние)
Рис. 1.3.6-8. Переход системы из начально-
го состояния 1 в состояние 2 различными путя-
ми (А, В или С)
нивается с окружающей средой для осуществ-
ления одного из процессов т4, В или С, зависят
от пути, по которому идет процесс, то их сум-
ма, определяющая изменение внутренней энер-
гии \U=U2-U} системы (см. п. 1.3.6.1.2.3), за-
висит не от выбранного пути, а только от на-
чального состояния 1 и конечного состояния 2.
Получаем
дг/ = и2-U} = Wa +Qa = Wb+Qb = WC +QC
ИЛИ
U2 ~U\ = ^1-»2 +й->2-
Эта формула обобщает то, с чем мы много-
кратно сталкивались в п. 1.3.6.1.2, и выражает
суть первого начала термодинамики, которое
само содержит следующие три закона.
•	Принцип начального и конечного состояний,
который можно сформулировать так:
“Если закрытая система, над которой внеш-
ная среда совершает механическую работу W и
которой сообщает тепло Q, переходит из состо-
яния 1 в состояние 2, то алгебраическая сумма
^1->2 + £?!--> 2
указанных работы и тепла зависит только от ее
начального состояния 1 и ее конечного состоя-
ния 2, но не зависит от промежуточных состо-
яний”.
•	Принцип эквивалентности, также называе-
мый принципом Майера, который можно сфор-
мулировать следующим образом:
“Если закрытая система, над которой внеш-
ная среда совершает механическую работу W и
которой сообщает тепло Q, возвращается в свое
начальное состояние, т.е. совершает замкнутый
процесс, или цикл, то:
-	когда над ней совершается работа (W>0),
она отдает тепло (<2<0);
-	когда она получает тепло (Q>Q), она со-
вершает работу
Работа и тепло, участвующие в обмене, бу-
дучи выраженными в одних и тех же единицах,
равны по абсолютной величине.
Из предыдущей формулы
^2	~ ^1->2 + Q\ >2'
поскольку U=U2, можно получить
+ 2)11Ик.па = 0
или, выражая работу и тепло в одних и тех же
единицах,
М=|е|.
Мы уже видели в п. 1.3.6.1.2.2 в, что из опы-
та Джоуля можно вывести
W	.
— = J' = 4,1855 Дж/кал.
Принцип эквивалентности применительно
к паровой компрессионной холодильной маши-
не записывается в виде
^+Хе=°,
1.3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
209
где W- механическая энергия, поступающая от
компрессора к системе, следовательно, со зна-
ком “плюс”;
- сумма количеств тепла,
участвующих в обмене, а именно:
Qo - количество тепла, полученного систе-
мой в испарителе, следовательно, со знаком
“плюс”,
Qc - количество тепла, отданного системой
в конденсаторе, следовательно, со знаком “ми-
нус”.
Тогда принцип эквивалентности записыва-
ется в виде
W+Qo-qc =0
или
Qc-Qo +w.
Итак, в паровой компрессионной холодиль-
ной машине количество тепла, удаляемого из
конденсатора, равно количеству тепла, погло-
щаемого испарителем от охлаждаемой среды и
увеличенного на тепловой эквивалент работы
сжатия.
• Закон сохранения энергии, который форму-
лируется следующим образом:
“Внутренняя энергия изолированной систе-
мы постоянна”.
Действительно, если система изолирована,
то она ничем не обменивается с окружающей
средой, значит. <1=0 и 0=0
Формулы
или
- (И' + 0)
дают
и2 - (/, 0.
т.е. U2=U}, что и выражает неизменность внут-
ренней энергии системы.
Заметим, что первое начало термодинами-
ки запрещает существование “вечного двигате-
ля первого рода”, т.е. утверждает, что невоз-
можно создать машину, которая непрерывно со-
вершала бы работу, ничего не беря из окружа-
ющей среды. Действительно, в соответствии с
принятым соглашением о знаке, будем иметь
№<0, и так как 0=0 по предположению, то АС7
должна быть меньше нуля, значит, U2<U}, что
влечет за собой непрерывное уменьшение внут-
ренней энергии, в то время как эта энергия ог-
раничена. Для непрерывного повторения цик-
ла нужно, чтобы для этого цикла W+Q=0; но
так как Q=0, то W может быть равно только
нулю. Отсюда следует невозможность совер-
шать работу над окружающей средой. Идея
“вечного двигателя” привлекала к себе многие
поколения изобретателей, которые пытались
создать машину, способную произвести работу
из ничего. Поэтому начиная с 1775 г. Париж-
ская академия наук отказалась от рассмотре-
ния подобных предложений.
1.3.6.1.4. Второе начало термодинамики
Основы второго начала термодинамики бы-
ли заложены в 1824 г. Карно в его книге “Раз-
мышления о движущей силе огня и о машинах,
способных развивать эту силу”, о которой мы
уже говорили, и исторически второе начало,
обычно называемое принципом Карно-Клаузи-
уса. возникло раньше первого начала. Однако
окончательные формулировки второго начала
дали позже Клаузиус и Кельвин, для того что-
бы уточнить направление необратимых процес-
сов, о чем первое начало умалчивает. Действи-
тельно, рассмотрим пример с водой. Мы зна-
ем. что если 1 кг воды при 40°С смешать с 1
кг воды при 20°С, то получится 2 кг воды при
температуре 30°С. Однако первое начало не
запрещает уменьшение температуры холодной
воды с 20 до 10°С и соответственно увеличе-
ние темперагуры горячей воды с 40 до 50°С.
Такое изменение никогда не наблюдается, от-
сюда возникает необходимость принять второе
начало, определяющее направление изменений
в необратимых процессах.
Существуют две различные, но эквивален-
тные формулировки второго начала термодина-
мики.
Формулировка Клаузиуса:
“Невозможен самопроизвольный или неком-
пенсированный переход теплоты от тел с низ-
кой температурой к более нагретым”.
210
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Такая формулировка подразумевает, что пе-
редача тепла может произойти, если имеется
обмен энергией с внешней средой. В случае с
паровой компрессионной холодильной маши-
ной от внешней среды поступает механическая
энергия от компрессора.
Формулировка Кельвина:
“Система с однотемпературным циклом, т е.
контактирующая только с источником тепла, не
может совершать работу”.
Эта формулировка применяется в основном
к тепловым машинам. Она подразумевает, что
для осуществления цикла с возможностью про-
изводства работы необходимо, чтобы система
обменивалась теплом по меньшей мере с дву-
мя источниками (двухтемпературный цикл)
при разных температурах. Один нз ннх назы-
вается источником тепла при температуре
(>Г2), из которого двигатель берет количество
тепла а другой - источником холода при
температуре Г2, ему двигатель отдает количе-
ство тепла О2 Разность <2|-<22 превраща-
ется в работу.
Принцип действия паровой компрессионной
холодильной машины непосредственно вытека-
ет из применения второго начала термодинами-
ки к двухтемпературному циклу (рис. 1.3.6-9).
В такой машине из источника холода при тем-
пературе То извлекается количество тепла <2(),
которое передается, благодаря затрате работы
W, совершаемой внешней средой, источнику
тепла с температурой Тс (>Т0). Общее количе-
ство тепла, передаваемое источнику тепла, рав-
но Q=Q0+w.
Производительность холодильной машины
будет тем лучше, чем больше количество тепла
Qo, отведенного от источника холода, при дан-
ной величине затраченной работы И7. Следова-
тельно, можно определить коэффициент холо-
допроизводительности е, который называется
также коэффициентом полезного действия,
таким образом,
£,g0__ go
Qc-Q0
С другой стороны, существует теорема, ко-
торая называется теоремой Карно, утвержда-
ющая. что все обратимые циклы, проходящие
между одними н теми же источниками, имеют
один и тот же коэффициент полезного действия.
В частности, в обратимом двухтемпературнам
цикле Карно (см. п. 1.3.6.2.2.9), используемом
в холодильной машине, получаем
е = -А_
с Тс-То’
однако это значение коэффициента никогда не
достигается на практике, так как реальные цик-
лы никогда не бывают обратимыми.
В более общем смысле, второе начало тер-
модинамики утверждает, что невозможно со-
здать вечный двигатель второго рода, т.е. нео-
граниченно производить работу с помощью
теплового двигателя, который поглощает теп-
ло от одного источника. Это означает, напри-
мер, что невозможно, чтобы корабль, плаваю-
щий в море, черпал тепло из этого неиссякае-
мого теплового источника, каким оно являет-
Рис. 1.3.6-9. Применение второго начала
термодинамики к паровой компрессионной хо-
лодильной машине
1,3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
211
ся, для того чтобы совершать работу, а после
использования тепла выбрасывал в море бло-
ки льда. Именно отсутствие второго источника
делает невозможным такой способ.
Понятие энтропии, которое мы объясняли
в п. 1.3.6.1.2.5 и которое для лучшего понима-
ния мы изучали отдельно, непосредственно
вытекает из второго начала термодинамики,
поскольку в общем случае холодильной маши-
ны энтропия характеризует снижение качества
части тепла, взятого от горячего источника и
отданного холодному источнику; т е. передава-
емого с некоторого уровня температуры на уро-
вень более низкий.
До сих пор мы говорили лишь о разности
между энтропиями в двух состояниях, причем
абсолютное значение энтропии в заданном со-
стоянии известно только с точностью до про-
извольной постоянной. Естественно исследо-
вать, каким может быть значение этой посто-
янной для некоторого состояния, взятого в ка-
честве точки отсчета. Этот вопрос является со-
держанием третьего начала термодинамики.
1.З.6.1.5. Третье начало термодинамики
Изучение различных ситуаций, когда совер-
шается работа при низкой температуре, каса-
ющихся, в частности, коэффициентов расши-
рения и сжатия вещества, позволило физику
Вальтеру Нернсту сформулировать следующее
утверждение:
“Энтропия любого тела стремится к нулю,
когда температура приближается к абсолютно-
му нулю”.
Уточненное позднее Максом Планком, это
утверждение стало третьим началом термо-
динамики, у которого существует и другая фор-
мулировка. данная Больцманом и эквивалент-
ная формулировке Нернста'.
“Энтропия S системы связана с вероятнос-
тью Р состояния системы соотношением
S’ = fclgP”.
Если вещество заморожено при абсолютном
нуле, ему соответствует единственное термоди-
намическое состояние, следовательно, Р=1, что
дает по предыдущей формуле S=Q. Этот резуль-
тат находится в согласии с утверждением Нер-
нста.
1.З.6.2. Цикл паровой компрессионной
холодильной машины
и термодинамические диаграммы
1.З.6.2.1. Принцип действия паровой
компрессионной холодильной машины
и фазовые превращения
1.3.6.2.1.1. Простая холодильная машина
Если капнуть на ладонь немного эфира, то
мы сразу почувствуем холод: для своего испа-
рения эфир черпает тепло из внешней среды, в
частности, от кожи. Переход вещества из жид-
кого состояния в газообразное осуществляется,
следовательно, как мы это уже подчеркивали в
п. 1.3.3.2.2, путем поглощения тепла из внеш-
ней среды.
В холодильной машине извлекают пользу из
этого явления, заставляя циркулировать в уст-
ройстве, называемом испарителем (однако
было бы более точно назвать его парообразо-
вателем), жидкость, которая превращается в пар
при температуре на несколько кельвинов (АГ— 10
К) ниже температуры, которую требуется под-
держивать в охлаждаемой камере. И для пре-
вращения в пар эта жидкость (называемая хла-
дагентом в случае паровой компрессионной
холодильной машины, изучаемой в этой главе)
должна поглощать тепло из камеры, в которой
находится испаритель с циркулирующей жид-
костью, тем самым поддерживая низкую тем-
пературу в этой камере.
В примере, изображенном на рис. 1.3.6-10,
заданная температура в холодильной камере
равна -5 °C и температура парообразования
должна быть примерно на 10 К ниже. Выберем
ее равной -15°С.
В том же п. 1.3.3.2.2 мы отмечали, что тем-
пература парообразования зависит от давления
насыщенных паров этой жидкости, которое рав-
но давлению на ее поверхности. Следователь-
но, подбирая это давление, мы можем сделать
так, чтобы хладагент превращался в пар при
любой температуре (хотя она должна быть за-
ключена в некоторых пределах, зависящих от
используемого хладагента). Давление, которое
нужно поддерживать (следовательно, давление
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
212
Хладагент переходит из 100%-го газообразного состояния в 100%-е жидкое состояние
Компрессор, совершающий
работу IV
Контур
охлаждающей воды
участок
t»=15’C
Испаритель
Область перегрева
в трубопроводе
е
Область
парообразования
^o=Pn=Pi =2|9 бар
tувеличивается
от t10=-15*C до ^=0’0
Хладагент переходит
из состояния на 81% жидкого и на 19% газообразного
в 100%-е газообразное состояние
нтур низкого давлени
р9=Ло=рс=2.9 бар
<9=fio=fc=-15-C
анальный
участок
Область
конденсации
Р5=Р4=Рс =
=11,9 бар
tS=t4=tc=
=+30’С
Область переохлаждения
Р7 =Р5 =11,9 бар
t уменьшается
от f7=30°C до U=20‘C
Р уменьшается
от Р7 =11,9 бар до Р8
=2,9 бар и t
уменьшается от 17=20’0
до
Дополнительный
э
м-с

Контур высок
явления
/ Начальная область
'	снятия перегрева
’ /	(предконденсация)
/	Р4=Р3=Р2=11,9бар
it уменьшается от t2=68°C до t4=30"
Конденсатор,
отдающий ко-
личество тепла Qe
в контур водяного
охлаждения
Регулирующий
вентиль
УамёрТ.'поддёржйваёмая.........
при температуре t (например, -5°С)
Испаритель, поглощающий 1
количество тепла Qn
Область сжатия
Р повышается
от Р=2,9 бар
—до Р2=11,9 бар
t повышается от
t^O’C до Г2=68’С
Pe=R=2,9 бар ”
f=f=-15°C
8 9
ф
Рис. 1.3.6-10. Схема простейшей паровой компрессионной холодильной машины и фазовые превращения на упрощен-
ном примере (в частности, без учета потерь давления в трубопроводах) изменения давлений и температуры хладагента R22

гА
насыщенных паров), легко определить, если за-
дана температура: давление приведено либо в
таблице для данного хладагента (см., напри-
мер, табл. 1.3.6-2), либо на диаграмме энталь-
пия-давление (см., например, рис. 1.3.6-41) для
этого хладагента. В примере, изображенном на
рис. 1.3.6-10, выбранным хладагентом являет-
ся монохлордифторметан (R22), и соответству-
ющая таблица или диаграмма указывает, что
давление насыщенных паров, отвечающее тем-
1.3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ} МАШИНЫ
213
пературе -15°С, равно 2.9 бар. Запомним это
значение, мы к нему позже еще вернемся.
Как только жидкий хладагент превратится
в пар, он будет обладать некоторым количе-
ством тепла. Чтобы хладагент мог продолжать
извлекать тепло из охлаждаемого объема, не-
обходимо, чтобы он поступал в испаритель не
имея запаса тепла, следовательно, он должен
быть жидким. Эту проблему’ можно решить дву-
мя способами: или выбросить во внешнюю сре-
ду газообразный хладагент с запасенным теп-
лом и направить в испаритель свежий хлада-
гент из резервуара, или создать устройство, что-
бы попытаться вновь использовать газообраз-
ный хладагент, а для этого необходимо изъять
у него накопленное тепло, значит, перевести его
из газообразного состояния в жидкое. Так как
первое решение слишком неудобное (особенно
с точки зрения защиты окружающей среды и
стоимости сырья), то выбирают второе реше-
ние. Когда хладагент находится в газообразном
состоянии, его направляют в устройство, назы-
ваемое конденсатором, в котором он отдает
тепло охлаждающей среде (на рис. 1.3.6-10 это
вода, но может быть и воздух) и конденсирует-
ся, переходя снова из газообразного состояния
в жидкое (см. еще раз п. 1.3.3.2.2).
Легко догадаться, что для того, чтобы про-
изошло охлаждение, температура охлаждаю-
щей среды должна быть на несколько кельви-
нов ниже температуры конденсации. Другими
словами, температура охлаждающей воды или
воздуха зависит чаще всего от параметров, зна-
чения которых нельзя выбирать по своему же-
ланию. Чтобы привести конкретные числа,
предположим, что мы располагаем водой для
охлаждения, имеющей температуру + 15°С. Так
как мы оценили, что разность между темпера-
турой конденсации и начальной температурой
охлаждающей среды должна быть примерно 15
К, то это означает, что температура конденса-
ции должна быть 15+15=ЗО°С. Это значение мы
приняли в случае, изображенном на рис. 1.3 .6-
10. Поскольку выбранным хладагентом являет-
ся R22, то таблица или диаграмма энтальпия-
давление для этого хладагента дает нам значе-
ние давления насыщенных паров, соответству-
ющего этой температуре, равное 11,9 бар. Это
число означает, что если в конденсаторе будет
давление 11,9 бар. то конденсация произойдет
при температуре 30°С. Выходя из конденсато-
ра. хладагент, опять ставший жидкостью, готов
снова превратиться в пар, поглощая тепло во
время прохождения через испаритель, и цикл
повторяется вновь.
Для того чтобы этот цикл мог осуществлять-
ся. требуется предусмотреть два других, совер-
шенно необходимых устройства: во-первых,
компрессор, позволяющий перейти от давления
2,9 бар в контуре низкого давления к 11,9 бар
в контуре высокого давления, во-вторых, регу-
лирующий вентиль, позволяющий перейти от
давления 11,9 бар в контуре высокого давления
к 2.9 бар в контуре низкого давления. Границы
этих двух контуров уточнены на рис. 1.3.6-10.
Чтобы в деталях узнать принцип действия
холодильной машины, проследим на рис. 1.3.6-
10 путь хладагента, начиная с точки 1 перед
компрессором.
Точка 1. Рис. 1.3.6-10 показывает, что в точ-
ке 1 хладагент является на 100% газообразным,
его давление равно давлению в испарителе, или
2,9 бар (в действительности из-за потерь в тру-
бопроводе давление немного ниже этого значе-
ния, но мы этого не будем принимать в расчет),
и его температура равна 0°С. Заметим, что на
участке между точкой 10. которая отмечает вы-
ход из испарителя (следовательно, температу-
ра в ней равна -15°С), и точкой 1 температура
возросла на 0-(-15)= 15 К. Это возрастание
произошло из-за перегрева хладагента на уча-
стке между испарителем и компрессором. Пе-
регрев происходит в два этапа. Между точкой
1 и точкой 11 легко представить себе часть тру-
бопровода, идущего от выхода из испарителя
до стенки камеры. Эта часть трубопровода на-
ходится, следовательно, в контакте с воздухом,
имеющим температуру камеры, или -5 °C, ко-
торый будет повышать на несколько кельвинов
температуру хладагента, например от -15°С до
-9°С. Заметим, что отрезок трубопровода 10-
11 вносит вклад, хотя и небольшой, в производ-
ство холода, поскольку температура хладаген-
та там возрастает.
214
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Что касается отрезка трубопровода 11-1,
расположенного за пределами охлаждаемой
камеры, то воздух, с которым этот трубопровод
контактирует, имеет, как правило, температуру
окружающей среды и поступление тепла от ок-
ружающего воздуха к хладагенту будет более
значительным, поскольку, с одной стороны, тем-
пература окружающего воздуха выше, и, с дру-
гой стороны, расстояние между точками 11 и 1
больше.
В нашем примере возрастание температуры
между точками 11 и 1 равно 9 К, тогда темпе-
ратура хладагента в точке 1 непосредственно
перед входом в компрессор равна -9+9=0°С.
Вполне естественно спросить, почему бы не
изолировать отрезок трубопровода 11-1. Одна-
ко опыт показывает, что такая теплоизоляция
не будет эффективной для трубопроводов ма-
лого диаметра, что имеет место в нашем при-
мере. Поэтому трубопровод чаще всего не изо-
лируют, кроме некоторых случаев, когда опаса-
ются последствий конденсации влаги на его
наружной поверхности.
Несмотря на возрастание температуры меж-
ду точками 10 и 1, давление не изменяется
(лишь немного уменьшается за счет потерь на-
пора в трубопроводе). Мы вернемся к этому в
п. 1.3.6.2.4 при изучении диаграммы энталь-
пия-давление.
Точка 2. Хладагент в ней находится в газо-
образном состоянии, его давление равно 11,9
бар и температура равна +68°С. Следователь-
но, при прохождении через компрессор хлада-
гент остается в газообразном состоянии, дав-
ление возрастает от 2,9 до 11,9 бар и темпера-
тура изменяется от 0 до +68°С. Согласно вто-
рому началу' термодинамики (см. п. 1.3.6.1.4)
переход хладагента с низкого уровня темпера-
туры (0°С) на уровень повышенной температу-
ры (+68°С) может произойти только с помощью
работы W, совершаемой компрессором. Одна-
ко это повышение температуры не является на-
шей целью, так как прежде всего нам нужно,
чтобы компрессор поднял давление паров хла-
дагента до такой величины (11,9 бар), чтобы их
конденсация произошла при выбранной тем-
пературе (ЗО°С). Работа компрессора будет изу-
чаться подробнее в разд. 3.1.1.
Точка 3. Можно утверждать, судя по рис.
1.3.6-10, что хладагент, не поступив еще в кон-
денсатор, находится в газообразном состоянии.
Между точками 2 и 3 хладагент движется по
трубопроводу, находясь в контакте с окружаю-
щим воздухом, температура которого, допустим,
+15°С. Температура хладагента, следовательно,
немного уменьшается в зависимости от пере-
пада температур окружающей среды и хлада-
гента, а также от длины трубопровода. В на-
шем примере падение температуры порядка
10 К, так что в точке 3 хладагент будет нахо-
диться при температуре 68-10=58°С. Это па-
дение температуры называется “начальным
снятием перегрева”, потому что оно сменится
“дополнительным снятием перегрева”, которое
происходит внутри конденсатора между точка-
ми 3 и 4.
Точка 4. На первом участке конденсатора,
т.е. между точками 3 и 4, хладагент уже начи-
нает отдавать тепло охлаждающей среде (в при-
мере на рис. 1.3.6-10 речь идет о воде), но кон-
денсация, собственно говоря, еще не наступи-
ла. Между точками 3 и 4 теплообмен относи-
тельно велик, поскольку температура хладаген-
та уменьшилась от +58 до +30°С, давление ос-
тается равным 11,9 бар (без учета потерь на-
пора). Полное охлаждение хладагента осуще-
ствляется между пунктами 2 и 4, где темпера-
тура уменьшается от +68°С на выходе из ком-
прессора до +30°С на входе в участок конден-
сатора, в котором, собственно, и происходит
конденсация.
Точка 5. Она отмечает выход из той части
конденсатора, в которой происходила собствен-
но конденсация. Действительно, между точка-
ми 4 и 5 происходит конденсация хладагента
при постоянной температуре 30°С. Температу-
ра конденсации обычно обозначается tc, следо-
вательно, имеем tc =+30°С. Что касается соот-
ветствующего давления, мы уже видели, что
оно равно 11,9 бар. Во время конденсации хла-
дагент отдает охлаждающей среде количество
тепла Qc, равное сумме количества тепла Qo,
поглощенного в испарителе, и теплового экви-
валента работы сжатия И7(см. п. 1.3.6.1.3, прин-
цип эквивалентности применительно к холо-
дильной машине). Получим отсюда
1.3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
215
В точке 5 хладагент, отдав охлаждающей
воде количество тепла Qc, переходит из 100%-
го газообразного состояния в 100%-е жидкое.
Поскольку в ходе конденсации температура ос-
тается постоянной, то температура в точке 5 по-
прежнему равна 30°С и давление также оста-
ется постоянным (11,9 бар). Заметим, что кон-
денсаторы будут подробно обсуждены в разд.
3.1.3.
Точка 6. Она соответствует выходу из кон-
денсатора, хотя между точками 5 иб конденса-
ция хладагента больше не происходит. На са-
мом деле этот третий участок конденсатора ну-
жен для “начального переохлаждения” хлада-
гента, которое позволяет увеличить производ-
ство холода (см. п.1.3.6.4.1.2). В примере, при-
веденном на рис. 1.3.6-10, переохлаждение на
третьем участке конденсатора снижает темпе-
ратуру хладагента примерно на 7 К прн сохра-
нении давления постоянным. Следовательно, на
выходе из конденсатора, т.е. в точке б, хлада-
гент полностью жидкий, его давление равно
11,9 бар и его температура равна 30-7=23°С.
Заметим, что если нужно получить более глу-
бокое переохлаждение, то предусматривают
после конденсатора или персохладитель, или
теплообменник (см. п.1.3.6.4.1).
Точка 7. Хладагент поступает на вход регу-
лирующего вентиля. Так как между точками 6
и 7 температура хладагента только на несколь-
ко кельвинов выше температуры воздуха, в ко-
тором находится трубопровод, то температура
хладагента снижается лишь ненамного, в на-
шем случае мы предположим, что на 3 К. Сле-
довательно, в точке 7 температура хладагента
равна 23-3=20°С. По-прежнему пренебрегаем
небольшим уменьшением давления за счет по-
терь напора на участке трубопровода 6-7, тог-
да давление в точке 7 равно 11,9 бар. Итак,
можно сказать, что хладагент на участке меж-
ду точками б и 7 переохладился на 10 К.
Точка 8. Мы уже говорили, что температу-
ра парообразования определяет давление паро-
образования. Поскольку оно равно в нашем ча-
стном случае 2,9 бар, то роль регулирующего
вентиля заключается в обеспечении снижения
давления хладагента с 11,9 бар в контуре вы-
сокого давления до 2,9 бар в контуре низкого
давления. Это падение давления, или расшире-
ние, сопровождается частичным парообразова-
нием жидкого хладагента, при этом тепло, не-
обходимое для обеспечения этого парообразо-
вания, не поступает от внешней среды, а берет-
ся от самого хладагента. Это приводит к сни-
жению его температуры. Вот почему в нашем
примере прохождение хладагента через регули-
рующий вентиль приводит к двум следствиям:
-	прежде всего падает его давление от 11,9
до 2,9 бар;
-	затем температура уменьшается от +20 до
-15°С.
Мы отметили на рис. 1.3.6-10, что на выхо-
де из регулирующего вентиля хладагент пред-
ставляет собой на 81% жидкость и на 19% газ.
Эти значения, очевидно, различны для разных
установок в зависимости от хладагента и т.д.
Указанные выше проценты взяты с диаграммы
энтальпия-давление рассматриваемого хлада-
гента, в нашем случае с диаграммы для R22
(см. рнс. 1.3.6-42). Устройство регулирующего
вентиля описано в п.3.1.5.2.1.
Точка 9. Регулирующий вентиль всегда на-
ходится непосредственно перед испарителем,
длина трубопровода между точками 8 и 9 очень
мала, отсюда следует, что в точке 9 давление и
температура те же, что и в точке 8, а именно
давление 2,9 бар и температура -15°С. Что ка-
сается хладагента, его фазовый состав непос-
редственно перед входом в испаритель тот же
самый: 81% жидкой и 19% газообразной фазы.
Точка 10. Между точками 9 и 10 мы имеем
дело с испарителем: 81% хладагента, жидкого
на входе в испаритель, полностью переходит в
газообразное состояние, поглощая во время это-
го изменения количество тепла Qo, поступаю-
щее из камеры, поддерживаемой при темпера-
туре -5°С. Между точками 9 и 10 давление ос-
тается постоянным и равным давлению испа-
рения, обычно обозначаемому р№ равному, сле-
довательно, в нашем примере 2,9 бар. Темпе-
ратура также остается постоянной, и, по-
скольку она обычно обозначается t0, получа-
216
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
ем ?0=-15°С. На рис.1.3.6-10 мы изобразили
испаритель, охлаждающий воздух, но можно
было бы также говорить об испарителе, охлаж-
дающем жидкость. В этом случае испаритель
погружен в полость, содержащую охлаждаемую
жидкость (например, молоко). В некоторых слу-
чаях испаритель может быть помещен в коак-
сиальную трубу большего диаметра, в которой
протекает вода, рассол и т.д. Эти жидкости ох-
лаждаются хладагентом и затем могут посту-
пать, например, в батареи для охлаждения воз-
духа, расположенные достаточно далеко (это
пример установок для кондиционирования воз-
духа). Мы вернемся к более подробному изу-
чению испарителей в разд. 3.1.2.
Точка II. Между точками 10 и II хладагент
перегревается, о чем мы уже говорили, точно
так же, как между точками И и 1. Когда хла-
дагент придет в точку 1, он снова поступает в
компрессор и цикл повторяется.
Примечание 1
Численные значения для холодильной ма-
шины, работающей на R22 и изображенной на
рис. 1.3.6-10, существенно упрощены для об-
легчения понимания принципа ее работы. Пол-
ное описание холодильной машины дано в
1.3.6.2.1.2.
Примечание 2
Для контура, который идет от регулирующе-
го вентиля до компрессора через испаритель,
используется название “контур низкого давле-
ния”, потому что давление (2,9 бар) в нем ниже
давления в контуре высокого давления (11,9
бар). На самом деле давление 2,9 бар не явля-
ется таким уж низким по абсолютной величи-
не и в нашем примере оно выше атмосферного
давления. Это означает, что контур низкого дав-
ления находится при избыточном давлении и
он должен быть совершенно герметичным (оче-
видно, это относится и к контуру высокого дав-
ления) во избежание утечки хладагента из внут-
ренних систем установки во внешнюю среду
(атмосферу). Любая потеря хладагента не толь-
ко уменьшает производительность установки,
но, кроме того, если утечка значительна, может
создать опасную атмосферу в помещении, где
произошла утечка (в случае аммиака такая ат-
мосфера взрывоопасна и уже через 30 минут
нс пригодна для дыхания), и, во всяком случае,
приводит к недопустимому загрязнению окру-
жающей среды. Отметим, что в некоторых ус-
тановках давление в контуре низкого давления
может быть ниже атмосферного. Если в нашем
примере температура внутри камеры была бы
не -5, а -25°С, пришлось бы выбрать темпе-
ратуру парообразования, например, равную
-50°С, которой для R22 соответствует давление
0,64 бар. В этом случае в контуре низкого дав-
ления создается разрежение и его герметич-
ность должна препятствовать проникновению
воздуха, влага в котором разрушает контур, не
говоря о множестве других неприятностей.
Примечание 3
Холодильная машина может поставляться
заводом в готовом к использованию виде: та-
ков, например, оконный кондиционер. Однако
часто заказывают отдельно, с одной стороны,
компрессор и конденсатор (они составляют
группу сжатие - конденсация) и, с другой сто-
роны, один или несколько испарителей (вмес-
те с регулирующими вентилями) - так посту-
пают, например, в случае холодильных складов.
Иногда все элементы заказываются отдельно,
тогда искусство техника-холодильщика состоит
в сборке этих элементов на месте с целью со-
здания “холодильной установки” (в отличие от
“холодильной машины”), при этом расчет ус-
тановки, т е. определение характеристик комп-
рессора, конденсатора и т.д., расчет трубопро-
водов и других параметров входит в обязанно-
сти конструкторского бюро.
1.3.6.2.1.2. Реальная холодильная машина
Холодильная машина, изображенная иа рис.
1.3.6-10, содержит только четыре основных эле-
мента (компрессор, конденсатор, регулирую-
щий вентиль и испаритель), что не мешает ей
работать вполне удовлетворительно. Лучшее
доказательство этому - небольшие оконные кон-
денсаторы, которые часто используют, чтобы
летом освежать воздух в помещении. Они не
содержат никаких других элементов, но впол-
не справляются со своей задачей.
1.3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
217
Однако для торговых или промышленных
холодильных машин, которые должны работать
в более напряженных условиях, необходимо
предусматривать множество устройств и допол-
нительных приспособлений.
Названия и расположение наиболее часто
применяемых дополнительных устройств пока-
заны на принципиальных схемах основных хо-
лодильных установок, представленных на рис.
с 1.3.6-11 по 1.3.6-14.
Для того чтобы дать сейчас читателю воз-
можность ближе познакомиться с общей кар-
тиной работы обычной небольшой холодильной
установки, мы кратко опишем торговую уста-
новку, имеющую два испарителя: один - для
морозильника при температуре -20°С, другой -
для холодильной камеры при +5°С (рис. 1.3.66-
11).
Как и в случае, изображенном на рис. 1.3 .6-
10, основными элементами установки являют-
ся испаритель А морозильника, испаритель В
холодильной камеры, компрессор С, конденса-
тор D и терморегулирующие вентили ТЕ. Ус-
тановка имеет, кроме того, ресивер Е.
На выходе из ресивера хладагент проходит
через фильтр-осушитель DX и через смотро-
вое окно SGI. Ручные запорные вентили ВМ,
размещенные с каждой стороны фильтра, по-
зволяют в случае необходимости его заменить.
Перед каждым из регулирующих вентилей
ТЕ находится электроклапан EVR, управляе-
мый с помощью реле температуры К.Р 61.
Температурное реле открывает или закрывает
элекгроклапан в зависимости от температуры,
регистрируемой датчиком F.
Рис. 1.3.6-11. Пример торговой холодильной установки, содержащей два испарителя, один из которых (А) служит для
морозильника при -20°С, другой (В) - для холодильной камеры при +5°С (Danfoss).
С - компрессор; D - конденсатор; Е - ресивер; ТЕ - терморегулирующий вентиль; DX - фйпяр-осушитель; SGI -
смотровое окно для жидкости; ВМ - ручной запорный вентиль; EVR - электроклапан, или магнитный клапан, или элект-
ромагнитный клапан; КР 61 - температурное реле; NRV - обратный клапан; KVP - регулятор давления испарения; KVL -
пусковое реле; МР - дифференциальное реле давления; КР 15 - комбинированный регулятор высокого/низкого давления;
KVR - регулятор давления конденсации; NRD - клапан перепуска; М - двигатели вентиляторов испарителей
218
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Рис. 1.3.6-12. Пример торговой холодильной установки, содержащей теплообменник и систему оттаивания испарится
с помощью горячих газов (U.S. Reco).
1 - вентиль компрессора; 2 - обратный клапан; 3 - шумоглушитель в нагнетательном трубопроводе; 4, 5 и 6 - регуля-
торы давления конденсации и их манометры; 7 — регулятор подачи горячих газов, позволяющий поддерживать постоян-
ное давление в резервуаре и в испарителе; 8 - запорный вентиль со сферическим клапаном; 9 - обратный клапан; 10 -
простой предохранительный клапан; 11 - микронный фильтр, осушитель и поглотитель кислот, 12 - гигроскопическое
смотровое окно; 13 - микронный фильтр; 14 - электроклапаи; 15 - регулирующий вентиль с температурным реле; 16 -
обратный клапан, защищающий от противотока хладагента при оттаивании; 17- электроклапаи; 18- регулятор, управля-
ющий горячими газами; 19 - электроклапаи+фильтр; 20 - микронный фильтр; 21 - электроклапаи для подачи горячих
газов; 22 - регулятор расхода горячих газов; 23 - противоточный клапан; 24 - регулятор перепуска; 25 - указатель уровни
хладагента; 26 - двойной предохранительный клапан; 27 - микронный фильтр; 28 - регулятор; 29 - электроклапаи; 30 -
смотровое окно; 31 - теплообмеииик/переохладитель жидкости- 32 - микронный фильтр; 33 - вибропоглотитель
Обратный клапан NRV расположен на вса-
сывающем трубопроводе, идущем от более хо-
лодного испарителя. Клапан предотвращает
попадание хладагента обратно в испаритель во
время остановки компрессора.
Регулятор давления испарения KVP уста-
новлен на всасывающем трубопроводе, идущем
из испарителя В. Его задача заключается в под-
держании постоянного давления испарения,
соответствующего температуре на 8-10 К ниже
температуры, требуемой для холодильной каме-
ры.
На входе в компрессор находится пусковое
реле KVL, которое обеспечивает защиту двига-
теля компрессора от перегрузок во время запус-
ка.
Дифференциальное реле давления МР оста-
навливает компрессор, если не достаточно дав-
ление масла.
Реле давления КР 15 служит для одновре-
менной регулировки высокого/низкого давле-
ния с целью защиты установки от слишком низ-
кого давления всасывания и слишком высоко-
го давления нагнетания в компрессоре.
Наконец, так как давление в трубопроводе
для жидкости должно быть достаточным для
всех условий работы, чтобы жидкий хладагент
должным образом проходил через регулирую*
А4АВК
: 3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
T-14LS
516
ручная
задвижка
80000
микронный
фильтр на
всасывающем
k трубопроводе
V-8096
п роти во кислотный
микронный
фильтр-осушитель
MI-30
гигроскопи-
ческое
смотровое
окно 84-TS
Г>\ регулятор
\Я* / управления
'*' оттаиванием
конденсатор
виброгаситель
нанометр высокого
амтальный клапан
602 клапан ресивера
RH2O0
РЕСИВЕР
КОМПРЕССОРЫ
S-91O5
масляный
фильтр
S-9110
указатель
уровня
масла
М-30
шумоглуши-
тель
209
обратный клапан,
полностью герметичный
LI-49
указатель
уровня
ХОДКОСТИ
7771
вентиль
манометр!
М-583
нагнетательный
клапан
01 RB3 злектооклапан
RE-15
регулирующий
вентиль с темпера-
турным реле
107 поворот
микро-
клапан
900
вампинпар
со сфер*-
S-9109
масляшй
бак
203
вентиль-
барашек
RSD-1
микроклагмы
репадом
давления
3700
отделитель
иещкости
М-599
всасывающий
клапан
A9SE
регулятор для
уменьшения
производи-
тельности
ГАЗ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ
ОБОЗНАЧЕНИЯ	ЖИДКОСТЬ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ
ММ ЖИДКОСТЬ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ
ММ ГАЗ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ
МАСЛО
_______	_____	линия управления низким давлением
34А
специальный клапан
для горячих газов
А4АВ
алектрокпапан
длярегут*»-
ванмя еькешге

A9SE
регулятор высокого
давления жидкости
ТМ-107
84-TS
разворот
не 160*
СК-4А
еаретмый
клапан с мо-
давления
левой поте-
рей онорлм
тройник
S-5500
масло-
отделитель
тройник
редуктора
клапан для загравки
и слива
9270
Рис, 1.3,6-13. Пример промышленной холодильной установки с двумя компрессорами, работающими параллельно (U.S. Reco)
220
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Рис. 1.3.6-14. Пример промышленной холодильной установки с циркуляционным насосом (U.S. Reco).
А4А регуляторы для управления давлением; В-6601, В-6602 и В-6603 - двойные предохранительные клапаны; СК-
4А - обратные клапаны; О 510 и О 511 манометры; LI-48 - смотровые окна для жидкости; LL - поплавковый указатель
уровня; RSF микронные фильтры; RVDS-15 и RCDS-25 - ручные регулирующие вентили; S4-A и S8-F -электроклапаны.
V-8048, V-8096 и V-8400 - фильтры-осушители-поглотители кислог, VES-15 и VES-20 - ручные запорные вентили свар-
ные; 145A-SW, 146A-SW, 147A-SW, 153B-SW, 161B-SW, 251B-SW и 253B-SW - ручные запорные вентили фланцевые.
300-ВЕ, 320-СЕ и 340-ВЕ ручные регулирующие вентили; 7761 и 7771 вентили для подсоединения манометров.
В трубопроводе, помеченном стрелкой 1, циркулируют влажные пары хладагента, поступившие из испарителей. Внут-
ри отделителя жидкости происходит разделение жидкой и газообразной фаз, компрессор (стрелка 2) всасывает только
пары
щий вентиль, предусмотрен регулятор давле-
ния конденсации KVR и клапан перепуска NRD,
управляющий перепадом давления.
1.3.	б. 2.1.3. Специальные холодильные машины
По существу, это:
-многоступенчатые холодильные машины,
т е. такие, в которых сжатие хладагента произ-
водится с помощью нескольких последователь-
ных компрессоров, что позволяет получить по-
вышенное давление нагнетания, не слишком
перегружая компрессоры, а также дает прием-
лемую степень сжатия;
- каскадные холодильные установки, со-
ставленные из нескольких холодильных машин,
т. е. смонтированные таким образом, что испа-
ритель первой машины охлаждает конденсатор
второй машины и т.д. В этом случае можно до-
стичь очень низких температур парообразова-
ния.
Принципиальные схемы для этих установок
так же как их расчет, приведены в пп. 1.3.6.4.3
и 1.3.6.4.4.
1.3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
221
1.З.6.2.2.	Диаграмма давление -
объем р, V
Диаграмма давление-объем, которую также
называют диаграммой Клапейрона, позволяет
представить графически изменения состояния
газа и, следовательно, определить графически
работу, участвующую в процессе, т е. работу,
совершенную над газом окружающей средой
или совершенную газом над окружающей сре-
дой.
В частном случае холодильных машин ди-
аграмма Клапейрона оказывается очень полез-
ной, потому что с ее помощью можно предста-
вить работу, которую внешняя среда соверша-
ет над системой в ходе цикла, а также работу
компрессора.
1.3.6.2.2.1.	Графическое представление работы
Мы отмечали в п. 1.1.1.2, что, по определе-
нию, работа равна произведению силы на пе-
ремещение в направлении действия силы. Что-
бы проиллюстрировать это понятие, предста-
вим себе буксир, который тянет баржу и разви-
вает при этом силу 2000 Н на расстоянии 3 км.
Работа, совершаемая буксиром, равна
W = Д'/= 2000x3000 = 6 106 Дж.
На рис. 1.3.6-15 эта работа представлена
заштрихованной областью.
Рассмотрим теперь поршень компрессора,
перемещающийся в цилиндре (рис. 1.3.6-16).
Если поршень перемещается на элемент дли-
ны dl и если допустить, что приложенная к нему
сила F не успевает за это время измениться, то
совершаемая в ходе перемещения работа рав-
на dW, так что
dW = F-dl.
Кроме того, мы видели в п. 1.3.5.1, что сила
F связана с давлением р, действующим на пло-
щадь Л, соотношением
F = pA,
где А представляет в нашем случае площадь
поверхности поршня. Если учесть, что при пе-
ремещении поршня на длину dl объем газа из-
меняется на dV так, что
dV=A-dl
или
А
то элементарное изменение работы будет рав-
но
dW = р-А- — = p-dV
А '
Рис. 1.3.6-15. Графическое
представление работы, совер-
шаемой силой F при перемеще-
нии иа расстояние I
222
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Рис. 1.3.6-16. Графическое представление работы, совершаемой внешней средой над газом в случае сжатия (положи-
тельная работа, слева), и работы, совершаемой газом над внешней средой в случае расширения (отрицательная работа,
справа)
что и показывает возможность представления
работы в виде произведения давления на объем.
Эта элементарная работа изображена на
рис. 1.3.6-16 в виде полоски 34cd. В случае
сжатия (рис. 1.3.6-16, слева) работа, которую
нужно совершить, чтобы перевести газ из со-
стояния 1 в состояние 2, равная W„. графичес-
ки представлена заштрихованной областью,
лежащей ниже кривой 1-2. Получаем
е2
WX2=-]p-dV.
Знак минус объясняется следующим обра-
зом: в случае сжатия объем газа, ограничен-
ного поршнем, уменьшается. Это означает, что
dV отрицательно, значит, Wn положительна.
Над газом, т е. системой, совершается работа,
и, как мы условились в п. 1.3.6.1.1.4, в таком
случае работа положительна.. В общем случае
работа будет положительной, если процесс
осуществляется справа налево, а в случае цик-
ла - если он осуществляется против часовой
стрелки (рис. 1.3.6-17).
При расширении (см. рис. 1.3.6-16, справа)
работа, совершаемая сжатым воздухом при пе-
реходе из состояния 1 в состояние 2, по-прежне-
му представляется заштрихованной областью,
лежащей ниже кривой 1-2. Получаем
1F12 = -1 p-dV.
El
Так как объем возрастает, то dV положи-
тельно и, значит, 1Т]2 отрицательна, что со-
гласуется с утверждением, приведенным в
п.1.3.6.1.1.4: на этот раз газ совершает работу.
В общем случае работа отрицательна, если
процесс проходит слева направо, а в случае цик-
ла - если он проходит по часовой стрелке (рис
1.3.6-17).
В случае цикла полная работа может быть
разложена на множество работ. Например, на
рис. 1.3.6-17 внизу слева процесс 1А2 соответ-
ствует положительной работе, представленной
областью а!А2Ь, в то время как процесс 2В1
соответствует отрицательной работе, представ-
ленной областью Ь2В1а. Алгебраическая сум-
ма площадей этих областей дает положитель-
ную площадь (работу), представленную облас-
тью 1А2В. Очевидно, обратный результат по-
лучим для цикла, проходящего по часовой
стрелке и изображенного на рис. 1.3.6-17 вни-
зу справа.
1.3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
223
Рис. 1.3.6-17. Знак работы, совершенной силами давления. Слева: работа положительна (процесс происходит справа
налево и цикл - в направлении против часовой стрелки); справа: работа отрицательна (процесс происходит слева направо
и цикл - в направлении часовой стрелки).
1.3.6.2.2.2.	Изменения состояния газа
на диаграмме Клапейрона
Основные изменения состояния, которым
может подвергаться газ, следующие:
-	изобарный процесс, протекающий при по-
стоянном давлении;
-	изохорный процесс, протекающий при по-
стоянном объеме;
-	изотермический процесс, протекающий
при постоянной температуре;
-	адиабатный или изоэнгропийный (т е. про-
ходящий при постоянной энтропии) процесс, в
ходе которого отсутствует теплообмен с внеш-
ней средой;
-	политропный процесс, в ходе которого из-
меняются все параметры: давление, объем, тем-
пература - и происходит обмен теплом с внеш-
ней средой.
Условия, в которых происходят данные про-
цессы, представлены на рис. 1.3.6-18, а соот-
ветствующие изменения состояния - на рис.
1.3.6-19.
Уточним, что в случае изотермического
процесса температура газа должна быть все
время равна температуре внешнего источника
тепла. Для этого необходимо, чтобы, с одной
стороны, положение изменялось бесконечно
медленно, и, с другой стороны, теплообмен дол-
224
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Рис. 1.3.6-18. Условия осуществления различных процессов в газе:
а - изобарный процесс; б - изохорный процесс; в - изотермический процесс; г - адиабатный процесс
Рис. 1.3.6-19. Представление на диаграм-
ме Клапейрона различных частных случае»
изменения состояния газа из начального со-
стояния 1
жен осуществляться через поверхность с очень
высокой теплопроводностью. На рис. 1.3.6-18,в
теплообмен происходит через дно цилиндра.
В случае адиабатного процесса (рис. 1.3.6-
18,г) положение поршня изменяется бесконеч-
но медленно, так что постоянно имеется рав-
новесие между давлением газа и давлением,
действующим на поршень. В случае сжатия
произведенное тепло идет исключительно на
снижение температуры газа.
1.3.6.2.2.3.	Изобарный процесс
Представим себе процесс, происходящий
при постоянном давлении в условиях, изобра-
женных на рис. 1.3.6-18,а. Соответствующее
изменение состояния представлено на рис.
1.3.6-20, оно подчиняется закону Гей-Люссака
(см. п. 1.3.3.1.3), а именно
К V.
— = — = const.
Г,
Диаграмма на рис.1.3.6-20 непосредствен-
но показывает работу, совершенную в ходе из-
менения состояния:
W = ~P
что можно записать в виде
W = pVl-pV2.
Мы видели в п. 1.3.4.8, что
p-V = m-Rp-Т.
Отсюда следует, что
W^m-R^-T,).
Кроме того, количество тепла, участвующее в
обмене с внешней средой при изобарном изме-
нении состояния, равно (см. п. 1.3.1.4)
Q = m-cp(T2 -Г,).
В п. 1.3.6.1.3 было получено, что первое на-
чало термодинамики выражается формулой
&U=Q+W.
Следовательно, можно рассчитать измене-
ние внутренней энергии:
1.3 6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
22 >
Рис. 1.3.6-20. Изобарное изменение состояния на диа1 -
рамме р, I7
температуры + 10°С при постоянном давлении.
Рассчитать количество тепла, которое нужно
подвести к газу, совершаемую при этом рабо-
ту. изменение его внутренней энергии и конеч-
ный объем газа
Решение
• Количество тепла, которое нужно поОвес-
ти к газу, выражается формулой
0 = т-ср^2 -7,).
Следовательно, нам необходимо начинать с
определения массы газа. Уравнение состояния
идеального газа записывается в виде (см.
п.1.3.4.3)
р  Г = т  Rp  7',
отсюда получаем
КП = т- ср(Т2 -Т\ ') + т  Rp(71 -Т2) =
= m-cp{l\ -T\)-mRp(l\ -1\) =
= т (Т2-Т}~) (ср -Rр ).
Примечание
Во всех термодинамических расчетах при-
менительно к холодильным установкам удель-
ные теплоемкости при постоянном давлении с
и постоянном объеме с используемые в вычис-
лениях, являются теоретическими средними
теплоемкостями срт и cvm в рассматриваемом
диапазоне температур. Так как величины с и
cv изменяются в зависимости от температуры
и давления, то их вычисление по диаграммам
(например, на рис. 1.3.3-24) или по компьютер-
ным программам довольно затруднительно.
Поэтому в большинстве случаев довольствуют-
ся значениями с и с , взятыми из обычных
справочников, где они приведены, как прави-
ло, при температуре 0°С или 30°С и давлении
1 бар. Для большей ясности мы будем придер-
живаться этого подхода, помня, что допускает-
ся определенная ошибка, которая, тем не менее,
приемлема в большинстве обычных расчетов в
холодильной науке и технике.
Пример
Пусть имеется цилиндр, содержащий 3,1
дм3 аммиака (R717) при температуре -10°С и
давлении 2,9 бар. Требуется нагреть этот газ до
или
(2,9 х100000)х 0,0031
т =  --------т—'----;— = 0.007 кг
488,2 х (273-10)
(по поводу расчета удельной газовой постоян-
ной^ см. п.1.3.4.3, примечание 3).
Что касается расчета удельной теплоемкос-
ти, то можно поступить следующим образом.
Из таблиц, дающих характеристики аммиака,
находим, что показатель адиабаты равен 1,31
при 0°С для малых давлений. Отсюда
Мы видели в п. 1.3.1.4.4, что выполняется
также соотношение
S Cv = Rp ,
где
= 0,488 кДж/(кг • К).
Следовательно, можно легко рассчитать ве-
личину с ;
ср = 2,05 кДж/(кг • К).
Это значение будем считать постоянным для
нашего диапазона температур, хотя, конечно,
расчет был бы точнее, если бы использовалось
226
I. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
среднее значение с между -10 и +10°С. Отсю-
да количество тепла, которое нежно подвести,
равно
О = 0.007 х 2,05 х [(273 + К))- (273 -10)] =
= 0,287 кДж.
Мы увидим в п. 1.3.6.2.3.1. что можно гра-
фически определить количество подводимого
тепла по диаграмме 7, 5 (температура - энтро-
пия). Определение энтропии рассматривалось
в п.1.3.6.1.2.5.
• Работа, совершаемая газом, равна
W = т • Rp (д - Т2 ) = 0,007 х 0,488 х (263 - 283) =
= -0,068 кДж,
знак минус означает, что газ совершает работу
над внешней средой.
•	Изменение внутренней энергии газа рав-
но
MJ =£>+№ =0,287-0,068 = 0,219 кДж.
Используя уже сделанные вычисления, по-
лучим
И- 'и-яДг,-?,) Я	0,488
Q тср(Т2-Т,) ср 2,05	’	'
Отсюда можно заключить, что в этом про-
цессе 23,8% тепла, подведенного к газу, исполь-
зуются на совершение работы, остальные
76,2% идут на увеличение внутренней энергии
газа. Для другого хладагента будет, очевидно,
Другое значение (для R22, например, 14% ),
причем эта доля будет всегда одна и та же во
всех изобарных процессах для заданного газа,
поскольку она равна отношению двух констант,
характеризующих этот газ.
•	Конечный объем газа легко подсчитать.
Действительно, по закон}' Гей-Люссака получа-
ем
Г2 Т}
или К = V, •	= 0,0031X — = 0,00333 м3.
7j	283
Этот результат можно было бы, очевидно
вычислить и в начале нашего упражнения.
Зная начальный и конечный объемы газа
можно теперь найти, что
1Г =-Дк,-||)=
= -(2,9 х 100000) (0.00333 - 0,0031) =
= -68,3 Дж = -0,0683 кДж,
т. е. получилось значение, очень близкое к том)
которое мы уже вычислили.
Работа, совершаемая газом, представлена
графически на рис. 1.3.6-21. Изменение состо-
яния происходит слева направо, следовательно,
эта работа, в соответствии с нашей договорен-
ностью, отрицательна.
1.3.6.2.2.4. Изохорный процесс
Пусть имеется газ, ограниченный непод-
вижным поршнем (см. рис. 1.3.6-18,6). Если
имеется теплообмен с внешней средой, то из-
менение состояния будет изображаться так, как
показано на рис. 1.3.6-22. Поскольку объем не
изменяется, то газ подчиняется закону Шарля
(см. п. 1.3.3.1.4), а именно
— = — = const.
Г2 Тх
Поскольку в этом процессе =^’ то Ра‘
бота W равна нулю, как это сразу же видно из
рис. 1.3.6-22.
Рис. 1.3.6-21. Графическое представление работы, рас-
считанной в примере изобарного изменения состояния
1.3.6 ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
ч.
227
£) = ™-с,,(7’,-7'.).
Масса газа вычисляется, гак в предыдущем
примере, а именно
р-Г (4хЮ0000)х0,001
488.2 х (273+ 10)
= 0.003 кг.
Относительно значения с мы сделаем тс же
предположения, что и в предыдущем примере,
в котором мы видели, что
Рис. 1.3.6-22. Изохорное изменение состояния иа диаг-
рамме р, V
Количество тепла, участвующего в обмене,
равно
2 = w-cv(7'2 -7]),
где cv- удельная теплоемкость при постоянном
объеме.
Так как, кроме того,
\U = Q+W
и W = 0, получаем
ас =6.
Это означает, что изменение внутренней
энергии газа равно количеству тепла, участву-
ющего в обмене во время процесса. Если дав-
ление возрастает (процесс 1-2 на рис. 1.3.6-22),
то к газу подводится тепло и внутренняя энер-
гия газа возрастает. В противоположном слу-
чае (процесс 2-7) давление уменьшается, газ
отдает некоторое количество тепла во внешнюю
среду и его внутренняя энергия тоже уменьша-
ется. Количество тепла, участвующего в обме-
не, может быть также представлено на диаграм-
ме Т, s (см.п.1.3.6.2.3.4).
Пример
Пусть имеется цилиндр с неподвижным
поршнем, содержащий 1 дм3 аммиака при тем-
пературе 0°С и давлении 4 бара. Требуется вы-
числить количество тепла, которое нужно под-
вести к газу, чтобы увеличить давление на 1
бар. Какова будет при этом температура газа?
Решение
Количество подведенного к газу тепла рав-
Отсюда cv=l,56 кДж/(кг-К).
Остается только определить конечную тем-
пературу Л газа в соответствии с законом Шар-
ля:
7’2 =7) ^- = (0+ 273)^-^
Рх	4
(давления могут быть выражены в барах, по-
скольку имеем дело с отношением давлений).
Отсюда следует, что
Т2 = 341,25 К.
Тогда количество тепла, подводимого к газу,
равно
Q = 0,003 х 1,56 х (341,25 - 273) = 0.319 кДж.
Следовательно, внутренняя энергия газа
возрастает на 0,319 кДж.
1.3.6.2.2.5. Изотермический процесс
Условия осуществления изотермического
процесса указаны на рис. 1.3.6-18,в. Так как из-
менение состояния происходит при постоянной
температуре, то оно подчиняется закону Бойля-
Мариотта (см.п. 1.3.4.2), а именно
Р2
Кривая, соответствующая уравнению
р-1 -const, представлена на диаграмме Клапей-
рона отрезком равнобокой гиперболы (рис.
1.3.6-23).
Поскольку в изотермическом процессе тем-
пература не изменяется, то изменение внутрен-
ней энергии газа равно нулю. Следовательно,
но
так как
228
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Рис. 1.3.6-23. Изотермическое изменение состояния на
диаграмме р, V
^U=Q+W,
то
Q = -w,
значит, количество тепла, участвующее в про-
цессе, равно совершаемой работе. Другими сло-
вами, если внешняя среда отдает тепло систе-
ме (Q положительно), то газ совершает работу'
над внешней средой (И7отрицательно), т. е. дав-
ление уменьшается и объем возрастает. Если же
работу совершает внешняя среда, то, наоборот,
давление возрастает и обьем увеличивается.
Работа, совершаемая в изотермическом про-
цессе, на рис. 1.3.6-23 представлена заштрихо-
ванной областью 12Ьа, ограниченной отрезком
гиперболы. Если перенести полученную фигу-
ру на миллиметровую бумагу, то легко найти
ее площадь. Для того чтобы получить ее рас-
четным путем, вспомним (см. п. 1.3.6.2.2.1),
что
>2
W = -\p-dV.
>•1
Так как, кроме того,
p-V = m-Rp Т,
m-R -Т
р=------—
V
то, следовательно,
7 dV
IP = - m-R-T — .
J p у
Отсюда получаем
И,	V,
И7 =-m-Я  T In^-= m-Я,-T• In-1-=
р I' р И2
И	V,
= р} -In—= р2 -V2 -In—,
1 1 v2 2 2 v2
так как рх • V} =р2 V2=m-Rp-Т
Кроме того, поскольку'
Vi Рх '
получаем также
= „Tin—= А-^-1п—=
Pi	Pi
= P2-^2-in — -
Pl
Пример
Пусть имеется цилиндр, содержащий 1 дм-'
аммиака при температуре 0°С и давлении 4
бара. Этот газ изотермически расширяется до
давления 3 бара. Требуется определить конеч-
ный объем газа, а также работу, совершаемую
газом.
Решение
Мы имеем
И, =0,001 м3,
^2=?>
Pl = 4 х 100 000 = 400 000 Па,
р2 = 3 х 100 000 = 300 000 Па.
В соответствии с законом Бойля-Мариотта
можно записать, что
jz, = V} О- = 0,001х *000^- = 0,00133 м3.
2	1 р2	300 000
Для расчета работы, совершаемой газом,
имеем
IP =m-RB-Pin—,
р у ’
v 1
где m - масса газа, уже вычисленная в преды-
дущем примере (0,003 кг). Отсюда получаем
1.3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
229
И' = 0,003 X 488,2 X 273In 0,001 = -116 Дж.
0,00133
Мы можем получить это также другим спосо-
бом:
W = А -И 1пЬ- = 400 000X0.001 1п-^^- =
V2	0,00133
= -116 Дж,
или
И' =	-Г, In—= 300 000 X
Р\
300 000
ХО.ОО1333 In-------= -116 Дж.
400 000
Как мы уже отмечали, этот результат может
быть легко получен графически, если начертить
на миллиметровой бумаге отрезок равнобокой
гиперболы, соответствующий
Pi1! =	~ Р^ ~ 400.
В ходе этого изотермического процесса газ
совершает работу за счет подведенного тепла
Q. Следовательно, это тепло равно
Q = -W =-(-116) =116 Дж.
Знак плюс указывает на то, что речь идет о
тепле, полученном системой.
1.3.6.2.2.6. Адиабатный (июзнтропийный)
процесс
Условия осуществления адиабатного про-
цесса даны на рис. 1.3.6-18.г. Вспомним, что
при таком изменении состояния газ, заключен-
ный под поршнем, будет сжиматься или расши-
ряться без какого-либо теплообмена с внешней
средой. Совершаемая работа компенсируется
исключительно изменением внутренней энер-
гии газа. Такое изменение состояния не подчи-
няется больше закону Бойля-Мариотта, а удов-
летворяет закону Пуассона:
РГ11 = Рг^2 =Р^’\
СР
где у = — - показатель адиабаты, уже встре-
cv
чавшийся нам. Мы сделаем относительно него
те же предположения, которые принимались в
предыдущих примерах с целью упрощения, а
именно: мы предположим, что величина у по-
стоянна в рассматриваемом диапазоне парамет-
ров.
Поскольку
Pl A
И
Pi'l\ = m-Rp-T2,
то можно также записать, что
Zl=аЛ = a/а=(лЛ = Л Y
Р^2	ЛЛ '
Аналогичные вычисления позволяют записать
у-1	1	у_
L-JpA'1	и aJzlV1
'А UJ ’ ц	и Р2 Л)
В ходе всего адиабатического изменения
состояния имеет место одновременное измене-
ние трех параметров состояния: р, Си Т.
На рабочей диаграмме (диаграмме p.V)
уравнение Пуассона
р -I" = const
представляет собой кривую с наклоном боль-
шим. чем у изотермы (рис. 1.3.6-24).
Поскольку в адиабатном процессе нет ни-
какого теплообмена с внешней средой (посто-
янная энтропия), то получаем
Рис. 1.3.6-24. Адиабатное изменение состояния на диа-
। рамме /л Г и сравнение адиабаты с изотермой для сжатия
230
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
0 = 0.
Следовательно, с учетом того, что
\U =W+Q,
отсюда имеем
AU = W.
Так как
MJ = m-cv(T2-l\)
или
Ц = Pi} '
Р2 I Pl )
Из таблиц характеристик R22 следует, чтс
при 30°С и низких давлениях показатель у ра-
вен 1,177. Мы используем это значение, хотя
оно будет только приближенным. Тогда полу-
чим
(это соотношение выводится из двух уравнений:
^ = У и cp~cv~Rp),
то, следовательно, можно написать, что
m'RvZ	\	1 Z	\
w = —^(Т2-Т})=—-(р2.г2-р>.у, .
у-1	у-1
Работу можно рассчитать также исходя из
следующих равнозначных уравнений:
У-1 u J
У-1 <Р1 )
1г=ал[КГ_1].
у-1 И2 J
Пример
Пусть имеется цилиндр, содержащий 1 кг
монохлордифторметана (R22) при температуре
0°С и давлении 2,96 бар. Газ сжимают в адиа-
батном процессе до давления 11,92 бар. Требу-
ется определить конечный объем газа, его ко-
нечную температуру, а также совершенную ра-
боту.
Решение
Из закона Пуассона имеем
Г, (11,92
Г, ~ V 2,96
и, следовательно,
= 3,27
2 3,27 
Определим теперь . Мы знаем, что
= m-Rp-Tl.
Отсюда
=1Х,6 20x2,3
1 р 100 000
Расчет А приведен в п.1.3.4.3 (примечание
3):	”
R = -^-
р М ’
1 ш
и, так как молярная масса R22 равна 86,48 кг
кмоль, получаем
Rp = ЦЙ = 96,14 Дж/<кг'к>-
Если известен начальный объем Р}, то
0,0887	з
К, =-------= 0,02712 м ,
3,27
Для температуры имеем
у-1	1.177-1
h. _ Г_ fIL9!?Т1Т = J 733
Т} [ a J [ 2,96 J ’	
Следовательно,
f-T=—
IM Pi
Т2 = 1,233  Г, = 1,233 х 273 = 377 К,
и, значит.
1.3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
231
Г2 =337-273 = 64°С.
Кроме того, легко убедиться, что
Pi-V2 =m-Rp-T2,
ИЛИ
(11,92х 100 000)х0,02712 =
= 1x96,2x337 = 32327.
Расчет совершаемой работы:
W =	(Т2 -7]) = -1Х—’2 (337-273) =
(y-l)V2	17 1,177-Г	7
= 34 784 Дж.
Мы можем использовать и другие известные
формулы, например:

(2,96 х 100 000) х 0,0887 Г 373	'
(1,177-1)	[ 273-1
= 34 774 Дж. '
Различие между этими двумя значениями
возникло потому, что вычисления были прибли-
женными. Изменение внутренней энергии си-
стемы (в данном случае повышение примерно до
34 780 Дж) является следствием увеличения тем-
пературы. Запомним, что при адиабатическом
сжатии температура газа возрастает, а при ади-
абатическом расширении уменьшается.
Работа может быть определена графически
на миллиметровой бумаге, если начертить кри-
вую
р. г1’177 = 17109 = const,
поскольку для р} и в частности, получаем
р} И,1’177 =(2,96x100 000) х 0,0887й77 =
= 17 109.
Пример такого графического определения
показан на рис. 1.3.6-24.
Примечание 1
В этом примере расчета мы использовали
основную формулу
р• V -m-Rp-T
для определения объема И, хладагента R22 при
давлении 2,96 бар и температуре 273 К. Одна-
ко эта формула справедлива, как мы видели в
п. 1.3.4.3 (примечание 6), только для идеальных
газов, что ие всегда имеет место для хладаген-
тов, и в частности для R22. Найденный объем
Ир равный
И! = 0,0887 м3
для 1 кг R22 при 2,96 бар и 273 К, является
лишь приближенным. Расчет действительной
величины значительно сложнее и требует ис-
пользования специальных формул типа приве-
денной в примечании 6 п. 1.3.4.3, которая тоже
является приближенной, хотя и более точной,
чем основная формула, написанная выше. По-
чти всегда используют таблицы, в которых при-
ведены термодинамические характеристики
рассматриваемой среды, рассчитанные с боль-
шой точностью с помощью вычислительной
техники. Мы обсудим их на примере диаграм-
мы энтальпия - давление в п. 1.3.6.2.4, но по-
лезно уже сейчас провести сравнение.
Если бы мы обратились к результатам п.
1.3.6.2.4.3, то обнаружили бы, что удельный
объем R22 для тех же условий, что и вышеука-
занные, т. е. для температуры 0°С и давления
2,96 бар, равен
Vj =0,08343 м3/кг.
Это реальная величина, тогда как в преды-
дущем упражнении по формуле идеального газа
получено, что
И, = 0,0887 м3
для 1 кг или что удельный объем равен 0,0887
м3/кг, т. е. это значение является лишь прибли-
женным.
Отсюда можно сделать вывод что реальный
удельный объем R22 в вышеуказанных услови-
ях меньше на
0,0887-0,08343 _
0,0887	" ’
теоретического удельного объема, вычисленно-
го исходя из уравнения состояния идеальных
газов. Отсюда заключаем, что объем V2, полу-
ченный в упражнении, является тоже теорети-
9—1369
232
1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
веским (мы увидим в п. 1.3.6.2.4.3, что v2=
=0,02425, а не 0,02712 м3/кг).
Вычисленное значение работы И7 является
также приближенным. Исходя из истинного
значения равного
И, = 0,08343 м3,
получим реальное значение для работы изоэн-
тропного сжатия :
(2,96x100 000)х 0,08343
И7 = ------7-------------X
(1,177-1)
(337	)
Х 273 -1Г32 708
уменьшение по-прежнему составляет 5,9% по
отношению к теоретическому значению рабо-
ты изоэнтропного сжатия.
Примечание 2
Как мы уже отмечали в п. 1.3.6.2.2.3, стро-
гий расчет должен проводится с учетом изме-
нения удельных теплоемкостей ср и cv в зави-
симости от температуры и давления. Такие рас-
четы проводятся исходя из следующих уравне-
ний:
1.3.6-27 для R22. Но расчет этих параметров
может также проводиться с помощью компью-
терных программ.
1.3.6.2.2.7. Политропный процесс
Четыре случая изменения состояния, кото-
рые мы только что описали, на самом деле яв-
ляются только частными случаями более обще-
го процесса изменения состояния, определяемо-
го уравнением
p-Vn = const.
Действительно (рис. 1.3.6-28),
p=const для и=0 (изобара),
p-K“=const для п=оо (изохора),
р-1-const для и=1 (изотерма),
р- =const для и=у (адиабата).
Кривая, соответствующая уравнению
p-Vn = const,
называется политропой, коэффициент п - по-
казателем политропы. В зависимости от значе-
ния п можно построить различные политроп-
ные кривые. Значение п может быть или мень-
ше у, например в случае воздушных компрес-
соров, для которых у= 1,4 и и<у, или больше у.
что имеет место в случае компрессоров для хла-
дагентов: для R22, например, у= 1,177 и п в слу-
чае степени сжатия 4 равен приблизительно
1,21. В холодильных машинах сжатие всегда
имеет политропный тип, соответствующая кри-
вая является отрезком гиперболы. Уравнения
для расчета политропного процесса те же, что
и для адиабатного процесса с той разницей, что
везде показатель адиабаты у нужно заменить на
показатель политропы п. Отсюда получаем
Рх • v\ = Рг • vi = const,
где а - изоэнтропная скорость звука для рас-
сматриваемого хладагента.
Определение перечисленных выше парамет-
ров часто проводится с помощью диаграмм1,
подобных изображенным на рис. 1.3.6-25-
Т (	(17
Эго означает, что
1 Эти диаграммы взяты из “Справочных материалов
по тепло- и холодильной технике” (DKV-Arbeitsblatter fur die
Warme- und Kaltetechnik, Ed. C.F. Muller, Karlsruhe, 1991).
и-1
Т2 = 7’/^ "
I Pi J
Отсюда получаем также
1.3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
233
Рис. 1.3.6-25. Удельная теплоемкость с
монохлордифторметана (R22) для области пе-
регретого пара
Температура t, 'С
Работа может быть определена расчетным
путем:
pi W'
Как и в случае других изменений состояния,
можно графически определить работу, соверша-
емую в ходе политропного процесса, начертив
соответствующую кривую (рис. 1.3.6-29).
234
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Рис. 1.3.6-26. Показатель изоэнт-
ропы у монохлордифторметана (R22)
в области перегретого пара
причем последнее выражение имеет то преиму-
щество, что в нем используется величина
п-1
Г ”
Ipi J
как правило, уже рассчитанная для определе-
ния отношения температур Т2/Тх.
Для количества тепла Q, участвующего в
процессе, получаем
п-1
Для облегчения расчетов Т2 и У2 по извест-
ному отношению давлений в степени (п-1)/п
или (и-1) можно воспользоваться табл. 1.3 .6-1.
Примечание 1
Говоря об изоэнтропном или политропном
сжатии, полезно отметить, что температура в
конце сжатия является функцией отношения
показателей
У-1
У
или
и-1
п
следовательно, чем меньше эти отношения, тем
меньше увеличение температуры в конце сжа-
тия. Для адиабатного сжатия R22, у которого
у= 1,177, мы видели, что при температуре вса-
сывания 0°С конечная температура сжатого
пара равна 64°С (на самом деле она еще не-
много выше, примерно на 4 К, поскольку рас-
четы не были очень строгими из-за упрощаю-
щих предположений относительно величины у).
Для реального сжатия, следовательно полит-
1.3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
235
Рис. 1.3.6-27. Скорость звука
для монохлордифторметана (R22) в
области перегретого пара
ропного, при тех же исходных данных, что и в
примере п. 1.3.6.2.2.6, нужно показатель адиа-
баты у=1,177 заменить на показатель политро-
пы п. принимаемый равным 1,21 для R22. Если
степень сжатия близка к 4, получим темпера-
туру в конце сжатия Т2, равную
и-1	1,21 1
( 11,92^21“ _
1^ 2,96 J
= 347,8 К
или
Т2=74,8°С.
Учитывая, что значение п задано прибли-
женно, можно оценить, что температура в кон-
це сжатия будет немного ниже 90°С. Это явля-
ется вполне допустимым значением для совре-
менных материалов.
^2 =^i|—" =273
\ Pi )
Для сведения читателей на рис. 1.3.6-30
приведена разность температур всасываемой и
нагнетаемой сред для одноступенчатого комп-
рессора открытого типа с воздушным охлажде-
нием в зависимости от степени сжатия рс/р0 для
двух хладагентов.
Если взять теперь компрессор, работающий
на аммиаке, для которого у имеет большее зна-
чение 1,31), то легко заключить, что показа-
тель п будет большим (примерно 1,35). Это по-
влечет за собой высокие температуры в конце
сжатия. Исходя из температуры всасывания
0°С, давления паров 2,36 бар (что соответству-
ет температуре испарения -15°С) и давления
конденсации 11,67 бар (соответствует темпера-
туре конденсации +30°С), получим температу-
ру в конце политропного сжатия 140°С, илн
реальную температуру около 150°С.
236
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Рис. 1.3.6-28. Представление на диаграмме р.Гразлич-
ных политроп и частных случаев (л=0 - изобара, п=х -
изохора, и=1 - изотерма и и=у - адиабата). Заштрихован-
ная область соответствует области политропного сжатия в
холодильных машинах
Рис. 1.3.6-29. Графическое определение работы, со-
вершаемой в ходе политропного процесса
Отсюда понятно, почему для установки, ра-
ботающей с высоким показателем у, существу-
ет опасность перегрева компрессора. Избежать
этого можно, разместив на входе в компрессор
терморегулирующий вентиль впрыска, позволя-
ющий охлаждать всасываемые пары с помо-
щью впрыска жидкого хладагента, который,
испаряясь, поглощает часть тепла из пара.
Примечание 2
Если в адиабатном или политропном про-
цессе известны давление pv температура 7\ и
объем V\ для состояния 7 и давление р2, тем-
пература Т2 и объем И2 для состояния 2, то по-
Рис. 1.3.6-30. Разность температур Аг всасываемой и
нагнетаемой сред для одноступенчатого компрессора от-
крытого типа, охлаждаемого воздухом, в зависимости от
степени сжатия
казатель адиабаты у или политропы п рассчи-
тывается из следующих уравнений:
= (lg A -lgP2) = lg(Pi/Pz)
(lgF,-lgI/) lg(K,/A2)
ИЛИ
^Info/p^ln^),
У
и
п = _ OgA -lg/>2) = !g(Pi/P2)
(lgF,-lgr2) lg(F,/K2)
ИЛИ
—— ln(A I Рг} = Infa /T2}.
n
1.3.6.2.2.8. Теоретическое значение работы
компрессора в расчете на килограмм
хладагента, участвующего в процессе, за один
оборот коленчатого вала компрессора
Работа компрессора холодильной машины
будет обсуждаться в разд. 3.1.1. Тем не меиее
мы уже сейчас определим работу компрессора
1.3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
237
Таблица 1.3.6-1
Значения отношений Ц/Кг и T2/Ti для политропного процесса в зависимости от степени сжатияpi/pi
и показателя политропы п
Показатель л
Рг/pl	1,4	1,3	1,2	1,1 .... _	1,4	1,3	1,2	1,1
	И1/И2				Тг/Ti			
1,1	1,070	1,076	1,083	1,090	1,028	1,022	1,016	1,009
1,2	1,139	1,151	1,164	1,180	1,053	1,043	1,031	1,017
1,3	1,206	1,224	1,244	1,269	1,078	1,062	1,045	1,024
1,4	1,271	1,295	1,323	1,358	1,101	1,081	1,058	1,031
1,5	1,336	1,366	1,401	1,445	1,123	1,098	1,070	1,038
1,6	1,399	1,436	1,479	1,533	1,144	1,115	1,081	1,044
1,7	1,461	1,504	1,557	1,620	1,164	1,130	1,092	1,050
1,8	1,522	1,571	1,633	1,706	1,183	1,145	1,103	1,055
1,9	1,581	1,638	1,706	1,791	1,201	1,160	1,113	1,060
2,0	1,641	1,705	1,782	1,879	1,219	1,174	1,123	1,065
2,5	1,924	2,023	2,145	2,300	1,299	1,235	1,165	1,087
3,0	2,193	2,330	2,498	2,715	1,369	1,289	1,201	1,105
3,5	2,449	2,624	2,842	3,126	1,431	1,336	1,232	1,121
4,0	2,692	2,907	3,177	3,505	1,487	1,378	1,260	1,134
4,5	2,926	3,178	3,500	3,925	1,537	1,415	1,285	1,147
5,0	3,156	3,449	3,824	4,320	1,583	1,449	1,307	1,157
5,5	3,378	3,712	4,142	4,710	1,627	1,482	1,328	1,167
6,0	3,598	3,970	4,447	5,100	1,668	1,512	1,348	1,177
6,5	3,809	4,218	4,760	5,483	1,707	1,540	1,366	1,186
7,0	4,012	4,467	5,058	5,861	1,742	1,566	1,383	1,194
7,5	4.217	4,710	5,360	6,250	1,778	1,591	1,399	1,201
8,0	4,415	4,950	5,650	6,620	1,811	1,616	1,414	1,208
8,5	4,612	5,187	5,950	6,997	1,843	1,639	1,429	1,215
9,0	4,800	5,420	6,240	7,370	1,873	1,660	1,442	1,221
9,5	4,993	5,651	6,528	7,742	1,903	1,681	1,455	1,227
10,0	5,188	5,885	6,820	8,120	1,931	1,701	1,468	1,233
11	5,544	6,325	7,376	8,845	1,984	1,739	1,491	1,244
12	5,900	6,763	7,931	9,574	2,034	1,774	1,513	1,253
13	6,247	7,193	8,478	10,30	2,081	1,807	1,533	1,263
14	6,587	7,614	9,018	11,01	2,126	1,839	1,549	1,271
15	6,919	8,030	9,551	11,73	2,168	1,868	1,570	1,279
16	7,246	8,438	10,08	12,44	2,208	1,896	1,587	1,287
17	7,566	8,841	10,60	13,14	2,247	1,923	1,604	1,294
18	7,882	9,238	11,12	13,84	2,284	1,948	1,619	1,301
19	8,192	9,631	11,63	14,54	2,319	1,973	1,633	1,307
20	8,498	10,02	12,14	15,23	2,354	1,996	1,648	1,313
21	8,803	10,40	12,64	15,93	2,387	2,019	1,661	1,319
22	9,097	10,78	13,14	16,61	2,418	2,041	1,674	1,324
23	9,390	11,15	13,64	17,30	2,449	2,062	1,688	1,330
24	9,680	11,53	14,13	17,97	2,479	2,082	1,698	1,335
25	9,967	11,89	14,62	18,65	2,508	2,102	1,710	1,340
26	10,25	12,26	15,10	19,34	2,537	2,121	1,721	1,345
27	10,53	12,62	15,58	20,01	2,564	2,140	1,732	1,349
28	10,81	12,98	16,07	20,68	2,591	2,158	1,743	1,354
29	11,08	13,33	16,54	21,36	2,617	2,175	1,753	1,358
30	11,35	13,68	17,02	22,02	2,643	2,192	1,763	1,362
238
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
за один оборот коленчатого вала на 1 кг хлада-
гента. участвующего в процессе. Эта работа
может быть определена графически с помощью
диаграммыp,V, которую мы сейчас изучаем.
За один оборот коленчатого вала теоре-
тического идеального компрессора происходит:
- всасывание паров хладагента, причем
объем паров изменяется от Ио=О до V\, давле-
ние остается постоянным и равным давлению
рх (давлению испарения р0). На диаграмме,
изображенной на рис. 1.3.6-31, всасывание
представлено отрезком 0-1. Поскольку точка,
изображающая изменение состояния, переме-
щается слева направо, то говорят о движущей
работе, так как система совершает работу. В
силу сказанного в п. 1.3.6.2.2.1, соответствую-
щая работа 1Г0), представляемая площадью об-
ласти с01а, будет отрицательной и равной
- политропное сжатие, при котором пары
хладагента переходят из состояния 1 в состоя-
ние 2, при этом объем уменьшается от Vx до И2,
а давление - от рх до р2. Мы видели в
п. 1.3.6.2.2.7, что соответствующая работа сжа-
тия W}2 представляется площадью а12Ь (рис.
1.3.6-31) и равна
л-1
Речь идет о работе, совершаемой внешней
средой, следовательно, имеющей положитель-
ный знак;
- нагнетание паров из состояния 2 в состоя-
ние 3, при этом объем изменяется от V2 до
И3=0 при постоянном давлении р2 (давлении
конденсации рс). На диаграмме (рис. 1.3.6-31)
соответствующая работа нагнетания представ-
лена областью Ь23с. Речь вдет о работе, совер-
шаемой над системой, следовательно, имеющей
положительный знак и равной по величине
От точки 3 до точки 0 происходит просто
падение давления с помощью открывания и зак-
рывания клапанов на всасывающем и нагнета-
Рис. 1.3.6-31. Графическое представление на диаграм-
ме р, V работы идеального компрессора в ходе одного ци»-
ла (всасывание + сжатие + нагнетание)
тельном трубопроводах. Так как объем не из-
меняется, то и соответствующая работа равна,
нулю.
По определению, работа компрессора рав-
на сумме работ всасывания и нагнетания (в это
время компрессор работает как иасос) и рабо-
ты сжатия.
На рис. 1.3.6-31 площадь области, соответ-
ствующая работе компрессора, представлена
как сумма площадей:
-	с01а (площадь отрицательна),
-	а12Ь (площадь положительна),
-	Ь23с (площадь положительна),
что соответствует положительной площади зашт-
рихованной фигуры 0123. Можно, следователь-
но, написать, что
Р1
WKO№V = jv-dp,
Pl
или
^компр^+^+^З.
В результате расчета получаем
^компр А ’ ^1 J
= yW12.
Работа компрессора (всасывание + сжатие
+ нагнетание) равна, следовательно, работ:
сжатия, умноженной на показатель политропь
1.3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
239
Мы увидим на рис. 1.3.6-58, что реальный
контур диаграммы компрессора значительно
отличается от теоретической диаграммы, пока-
занной на рис. 1.3.6-31, и что существует очень
полезное специальное устройство - индикатор
Ватта, позволяющий узнать реальное значение
совершенной работы, которую называют “ин-
дикаторной работой”.
Пример
Вернемся к исходным данным примера п.
1.3.6.2.2.6, а именно рассмотрим изоэнгропное
сжатие перегретого пара R22 от Т1=273 К, р}
=2,96 бар до Т2 =337 К ир2 =Ц,92 бар.
Теперь требуется определить теоретическую
работу компрессора.
Решение
Теоретическая работа компрессора вычис-
ляется по формуле
' компр
,, П
= Р: -h----7
п-1
= n.fPl2.
Поскольку речь вдет об изоэнтропном сжа-
тии, то здесь имеем
п = у = 1,177,
и, следовательно,
В этом уравнении для теоретической рабо-
ты компрессора член
РгП—г
у-1
Y-1
Р\ )
есть не что иное, как работа сжатия IV,:2, кото-
рую мы уже встречали в примере п. 1.3.6.2.2.6
в одной из двух форм:
m-Rn/	\
у-1
ИЛИ
^12 = z(P2 '^2 ~ Р\ '^)-
у-1
Поскольку мы нашли, что
1Г12 = 34 780 Дж,
нет смысла повторять расчет. Так как
7 = 1,177,
то работа компрессора на 1 кг хладагента рав-
на
^омпр= у-=1,177x34 780 =
= 40 936 Дж.
Можно также рассчитать теоретическую ра-
боту компрессора, исходя из элементарных ра-
бот на каждом этапе:
-	работа всасывания:
Wm = -px-V} =-(2,96x100 000)х 0,0887 =
= -25 255 Дж
(объем И, был вычислен в примере п.
1.3.6.2.2.6);
-	работа сжатия:
Wn =+34 708 Дж
(вычислена в примере п. 1.3.6.2.2.6);
- работа нагнетания :
W23 = +p2-V2 = +(11,9 х 100 000)х 0,02712 =
= +32 327 Дж
(объем V2 был вычислен в примере п.
1.3.6.2.2.6).
Отсюда теоретическая работа компрессора
равна
wKOMnp=wm+wn+w23 =
= -26 255 + 34780+32327 =
= 40852 Дж
(на 1кг хладагента, участвующего в процессе),
т. е. получаем значение, очень близкое к ранее
вычисленному.
240
I . ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Примечание
Работа компрессора, которую мы только что
вычислили, - это работа, полученная исходя из
объемов V} =0,0887 м3 и И=0,02712 м3 (на 1
кг хладагента, участвующего в процессе), оп-
ределенных в примере п. 1.3.6.2.2.6, с исполь-
зованием уравнения состояния идеальных га-
зов, которое теоретически не применимо к R22,
поскольку он не является идеальным газом. Мы
видели в п. 1.3.6.2.2.6, что реальные объемы,
полученные из таблиц для R22, равны
Ц = 0,08343 м3
И
V2 = 0,02425 м3.
Исходя из этих реальных величин можно
уточнить найденное выше значение, пересчи-
тав элементарные работы на каждом этапе
-работа всасывания:
wo\ =~Р\	=-(2,96x100000)х 0,08343 =
= -24 695 Дж,
-	работа сжатия :
W}2 =+34708 Дж
(ранее вычисленная в п. 1.3.6.2.2.6),
-работа нагнетания:
^23 = +Р2 • р2 = +(11,9 х 100 000)х 0,02425 =
= +28857 Дж.
Отсюда работа компрессора (при изоэнт-
ропном сжатии), вычисленная на основании
истинных объемов (удельных), составляет
^OMnp=^01 +^12 +^23 =
= -24 695 + 32 708 + 28 857 =
= 36870 Дж
для обеспечения циркуляции 1 кг хладагента.
1.3.6.2.2.9.	Идеальный теоретический цикл
Карно
Физик Карно, о котором мы уже говорили
в п. 1.3.6.1.4 при изучении второго начала тер-
модинамики, особенно интересовался тепловы-
ми машинами, в том числе паровыми, и пытал-
ся найти цикл, который должен совершить пар,
чтобы машина выполняла максимальную рабо-
ту при минимальных затратах. Он нашел, что
цикл должен состоять из четырех термодина-
мических процессов, а именно: адиабатическо-
го процесса, сменяемого изотермическим про-
цессом, который, в свою очередь, сменяется вто-
рым адиабатическим процессом, затем систе-
ма снова возвращается в начальное состояние,
участвуя в последнем изотермическом процес-
се. Такой цикл, получивший общепринятое на-
звание цикла Карно, позволяет тепловой маши-
не работать с максимальным коэффициентам
полезного действия. Однако предполагается,
что речь идет о машине, работающей по обра-
тимому циклу, чего никогда не бывает на прак-
тике. Это объясняется тем, что цикл Карно яв-
ляется лишь теоретическим циклом.
Так как холодильная машина - это тепло-
вая машина, действующая в обратном направ-
лении, то теоретический цикл Карно позволя-
ет определить идеальный цикл холодильной
машины. Такой цикл (рис. 1.3.6-32) состоит из
-	адиабатного сжатия паров в компрессо-
ре (из состояния 7 в состояние 2),
-	изотермической конденсации паров в кон-
денсаторе (из состояния 2 в состояние 3),
-	адиабатного расширения жидкости в ре-
гулирующем вентиле (из состояния 3 в состоя-
ние 4) и, наконец,
-	изотермического парообразования жидко-
сти в испарителе (из состояния 4 в состояние
Л
Цикл Карно холодильной машины являет-
ся двухтемпературным циклом, т. е. происхо-
дит обмен с двумя источниками:
-	холодным источником (испарителем) при
температуре То, количество тепла, поглощенно-
го этим источником, равно 0О;
-	горячим источникам (конденсатором) при
температуре Тс, количество тепла, отданного
этим источником, равно Qc, так что
где W— тепловой эквивалент работы сжатия.
Как мы уже указывали в п. 1.3.6.1.4, коэф-
фициент полезного действия теоретической
холодильной машины, совершающей цикл Кар-
но, равен
1.3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
241
Рнс. 1.3.6-32. Теоретический цикл Карно холодильной
машины, представленный на диаграмме р, Vдля идеально-
го газа
--------------------------------—►
v
Рис. 1.3.6-33. Цикл холодильной машины на диаграм-
ме р, И. Заштрихованная область представляет работу, со-
вершаемую в ходе цикла
если известны температура Т и удельный объем
v;
Никакая холодильная машина не имеет та-
кого коэффициента полезного действия. Реаль-
ный цикл, как правило, гораздо ближе к циклу,
изображенному на рис. 1.3.6-33, в котором:
-	сжатие (1-2) политропное,
-	конденсация (2-3) изобарная,
-	расширение (3-4) изоэнтальпийное.
-	парообразование (4-1) изобарное.
Интерес к теоретическому циклу Карно свя-
зан с возможностью сравнения с другими цик-
лами, такими, как цикл Джоуля (или Ренкина),
или реальным циклом. Во всех случаях совер-
шаемая в ходе цикла работа представляется
областью 1234 (заштрихованной на рис. 1.3 .6-
33).
1.З.6.2.З. Диаграмма температура -
энтропия Г, s
1.3.6.2.3.1.	Графическое представление
количества тепла
Эта тема уже была предметом обсуждения
в п. 1.3.6.1.2.5, и мы напомним только три ос-
новных уравнения, позволяющих вычислить
изменение энтропии Да:
S2
если известны давление р и удельный объем v;
если известны температура Т и давление р.
1.3.6.2.3.2.	Изменения состояния газа
на диаграмме Т, s
Эго те же изменения состояния, которые рас-
сматривались в п. 1.3.6.2.2.2 применительно к
диаграмме р, V, а именно: изобарные, изохор-
ные, изотермические, адиабатные и политроп-
ные процессы. Однако соответствующие изме-
нения состояния на диаграмме Т, s представля-
ются другими кривыми, что будет обсуждаться
ниже.
Мы видели в п. 1.3.6.1.1.4, что в соответ-
ствии с соглашением о знаке все, получаемое
системой, в частности тепло, считается поло-
жительным. Так как по определению (см. п.
1.3.6.1.2.5 ирис. 1.3.6-4)
dq = Т -ds
или
q = J Т • ds,
242
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
то ясно, что количество тепла возрастает с ро-
стом энтропии. Если процесс проходит слева
направо или если цикл совершается по часо-
вой стрелке, то количество тепла будет положи-
тельным, при этом система является приемни-
ком (рис. 1.3.6-34). Очевидно, все будет наобо-
рот в случае противоположного направления
процесса.
1.3.6.2.3.3.	Изобарный процесс
В этом случае, поскольку' р}=р2, In — - 0,
Р\
то из уравнений п. 1.3.6.2.3.1 следуют уравне-
ния, описывающие это изменение состояния:
1 v2
s2 ~s\=Cp ’I11---
V]
И
1 T2
*2 -*1 =Ср
Пример
Вернемся к примеру в п. 1.З.6.2.2.З. Напом-
ним условие задачи. Пусть имеется цилиндр,
содержащий 3,1 дм3 аммиака (R717) при тем-
пературе -10°С и давлении 2,9 бар. Этот газ
нагревают до температуры +10°С при посто-
янном давлении. Требуется определить измене-
ние энтропии, соответствующее этому измене-
нию состояния, отсюда найти количество теп-
ла, подведенного к системе, и показать, что оно
равно величине, найденной в примере п.
1.З.6.2.2.З.
Решение
Начнем с вычисления изменения энтропии
52-5г Получим
1 Т2
s2 -5] = Ср -ln-S
л
Значение с , рассчитанное в примере п.
1.3.6.2.2.3, равно 2,05 кДж/(кг-К). Тогда
= 0,15 кДж/(кг -К).
Начертим теперь диаграмму Т, s (рис. 1.3.6-
35), на которой отметим начальное состояние
1 (Т =263 К, 5] можно выбрать произвольно)
и конечное состояние 2 (Г2=283 К, s2 располо-
жено таким образом, что s2- 5, =0,15 кДж/
(кг К), масштаб энтропии также можно выбрать
произвольно). Масштаб для абсолютной тем-
пературы выберем так, чтобы 0 К совпадал с
началом координат. Тогда площадь области
12Ьа представляет суммарное количество под-
веденного тепла. Кривая, проходящая через точ-
ки У и 2, является логарифмической кривой, со-
ответствующей />=2,9 6ap=const.
Температура Тт, которая характеризует пе-
реход из состояния 1 в состояние 2, - это сред-
няя термодинамическая температура. В слу-
чае малых перепадов температуры она близка
к среднеарифметической температуре. Для зна-
чительных перепадов может сильно отличать-
ся от среднего арифметического значения. По-
лучаем в диапазоне температур Т} и Т2
Т2-Тх
m Info/7])’
что в нашем примере дает
„	283-263
Т„ = —т--------г = 272,77 К.
1п(283/263)
Отсюда количество тепла, подводимого к
системе, на единицу массы равно
q = (s2 -sx)-Tm = 0,15х 272,77 = 40,9 кДж/кг.
Исходные данные в этом примере те же, что
и в п. 1.3.6.2.2.3, поэтому мы знаем, что масса
аммиака в задаче 0,007 кг. Количество тепла,
подводимого к системе, равно
Q = m • q = 0,007 х 40,9 = 0,286 кДж,
что очень близко к 0,287 кДж - величине, най-
денной в п.1.3.6.2.2.3.
1.3.6.2.3.4. Изохорный процесс
v2
В этом случае, поскольку v, =v„ In — = 0.
Vj
основные уравнения п 1.З.6.2.3.1 принимают вид
1 Т2
=<?v-ln^r,'
1.3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
243
Рис. 1.3.6-34. Знак коли-
чества тепла, участвующего
в обмене в ходе изменения
состояния или цикла. Сле-
ва - количество тепла поло-
жительное (процесс прохо-
дит слева направо, и цикл, в
ходе которого подводится
тепло, совершается по часо-
вой стрелке); справа - коли-
чество тепла отрицательное
(процесс идет справа нале-
во, и цикл совершается про-
тив часовой стрелки)
Рис. 1.3.6-35. Представление на энтропийной диаграм-
ме изобары, полученной в примере расчета
1 Рг
s2 -s} =cv In—.
Pl
Пример
Вернемся к примеру из п. 1.3.6.2.2.4. На-
помним условие задачи. Пусть имеется ци-
линдр, поршень которого закреплен. В цилин-
дре 1 дм3 аммиака при температуре 0°С и дав-
лении 4 бара. Требуется определить расчетным
путем и графически количество тепла, подве-
денного к системе, для того чтобы повысить
давление на 1 бар. Показать, что получится та-
кой же результат, каки в примере п. 1.3.6.2.2.4.
Решение
Так как давления рх и р. известны, получа-
ем
1 Рг
-31 = С„-1П —,
Pl
значение cv=l,56 кДж/(кг-К) вычислено в при-
мере п. 1.3.6.2.2.4 с теми же исходными данны-
ми.
Находим
s2 -Sj =0,34678 кДж/(кг-К).
244
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Отметим теперь на диаграмме Т, s (рис.
1.3.6-36) начальную точку 1 (Т=213 К, абс-
цисса Sj выбирается произвольно) и конеч-
ную точку 2 (Т2 =341,25 К, найдена в приме-
ре п. 1.3.6.2.2.4, абсцисса s2 такова, 4T0 52-5j=
=0,34678 кДж/(кг-К). Как и в предыдущем при-
мере, средняя температура Тт равна
= Т2-Тх _ 341,25-273
Info/7]) 1п(341,25/273)
Теперь можно вычислить количество тепла,
подводимого к системе, на единицу массы:
q = (s2-sxyTm =0,34678x307 =
= 106,50 кДж/кг.
Так как масса системы уже вычислена в п.
1.3.6.2.2.4 и равна 0,003 кг, то количество под-
водимого тепла будет равно
Q=mq = 0,003x106,50 = 0,3195 кДж.
Это значение хорошо согласуется с вычис-
ленным в примере п. 1.3.6.2.2.4 с теми же ис-
ходными данными.
Графическое определение q на рис. 1.3.6-36
облегчается, если провести на миллиметровой
бумаге логарифмическую кривую, соединяю-
щую точки 7 и 2. Так как рассматриваемый
объем аммиака равен 1 дм3 на 0,003 кг, то кри-
вая 7-2 соответствует удельному объему
Рис. 1.3.6-36. Представление изохоры для примера рас-
чета на энтропийной диаграмме
0,001	-- з /
v = v. = const =----= 0,33 м /кг.
2	0,003
1.3.6.2.3.5. Изотермический процесс
В этом случае, поскольку Т= Т\, \пТ2/Тх =0,
основные уравнения из п. 1.3.6.2.3.1 примут
вид
s2 = Rp 1П—
V1
И
s2 -5] = -R„ In—= 7? In—.
P\ Pi
Пример
Вернемся к примеру из п. 1.3.6.2.2.5, а
именно: цилиндр содержит 1 дм3 аммиака при
температуре 0°С и давлении 4 бара. Требуется
найти количество тепла, подведенного к газу,
когда он расширяется при постоянной темпе-
ратуре до давления 3 бара. Убедиться, что ре-
зультат согласуется с найденным в п. 1.3.6.2.2.5
Решение
Сразу же получаем
s2-sx =7?_1п—= 0,488 In-—=
2	1 р р2	3
= 0,140 кДж/(кг-К).
Отсюда количество тепла, которое необхо-
димо подвести к единице массы аммиака (или
удельное тепло), равно
q = (s2 -зх)-Т = 0,140x273 = 38,22 кДж/кг.
Так как масса аммиака в задаче уже вычис-
лена в п. 1.3.6.2.2.4 и равна 0,003 кг, то полное
количество тепла, которое требуется подвести,
равно
Q = m  q = 0,003 х 3 8,22 = 0,115 кДж.
Этот результат хорошо согласуется с полу-
ченным в п. 1.З.6.2.2.5.
Соответствующее изменение состояния пред-
ставляется на диаграмме Т, s горизонтальным
отрезком прямой 7-2 (рис. 1.3.6-37), располо-
жение точек 7 и 2 выбирается по тому же прин-
ципу, что и для двух предыдущих примеров.
1.3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
245
Рис. 1.3.6-37. Представление на энтропийной диа-
грамме изотермы, полученной в примере расчета
Графическое определение площади области,
расположенной под отрезком 1-2, не вызывает
трудностей.
1.3.62.3.6 Изоэнтропийный процесс
В этом процессе энтропия остается посто-
янной и, следовательно, s2 - = 0. С учетом это-
го любое из основных уравнений п. 1.3.6.2.3.1,
например
S2 - 5] = Cv 1П—— + С 1П — ,
Р\ V1
дает
0 = cv In— + с In — ,
Р\	V!
cv In — = —cp In — = cp In —
Так как — = у, то
Cv
Рис. 1.3.6-38. Представление изоэнтропы на энтро-
пийной диаграмме
или, иначе,
Р} ’ И7 ~ Р2'^2 = p-Vy = Const.
Это уравнение уже нам встречалось в п.
1.3.6.2.2.6 прн обсуждении изоэнтропийного
процесса на диаграмме р, V.
Такое изменение состояния представляется
на диаграмме Т, s отрезком прямой 1-2 (рис.
1.3.6-38). Площадь области, расположенной
между этим отрезком и осью абсцисс, равна
нулю. Отсюда сразу же следует, что это изме-
нение состояния происходит без какого-либо
теплообмена с внешней средой. Подробнее
этот вопрос был рассмотрен в примере в п.
1.3.6.2.2.6, относящемся к этому типу процес-
сов.
1.3.6.2.3.7. Политропный процесс
Мы уже видели в п. 1.3.6.2.2.7, что все по-
литропные изменения состояния находятся
между изотермическим процессом н изоэнтро-
пийным процессом. Во всех политропных из-
менениях состояния есть обмен теплом: в слу-
чае сжатия происходит охлаждение газа, недо-
статочное, однако, для того, чтобы температура
оставалась постоянной, а в случае расширения
тепло от внешней среды поступает в систему.
Четыре характеристических уравнения, опи-
сывающих политропное изменение состояния,
имеют вид
246
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
5,-5, =Cvln— +ADln—,
7] р л
S2~Sy =cvln— + c ln—,
Pl
=cp 1п^--Яр1п^-,
Ту л
п - у Т,
5,-5, = С„--  1П— .
2	1	и-1 Ту
Пример
Пусть имеется цилиндр, содержащий 1 кг
монохлордифторметана (R22) при температуре
0°С и давлении 2,96 бар. В политропном про-
цессе сжимают этот газ до давления 11,92 бар.
Показатель политропы принят равным 1,21.
Требуется определить изменение энтропии хлад-
агента, соответствующее этому изменению со-
стояния.
Решение
Имеем, что
и-У Г,
5, -5, =CV-----1П—.
2 v п-1 Ту
Температура Т2 вычислена в примечании 1
п. 1.3.6.2.2.7: было найдено, что 7’2=347,8 К.
Известно, кроме того, что для R22 y=cp/cv =
п.
= 1,177 и cp~cv= Рр = 0,09614 (пример
1.3.6.2.2.6). Решение системы
cp/cv =1,177,
cp-cv = 0,09614
дает
cv = 0,543 кДж/(кг-К).
Отсюда изменение энтропии равно
-1,21-1,	177 . 347,8
5,-5, = 0,543---------х m------=
1,21-1	273
= 0,0206 кДж/(кг-К).
Кроме того, отсюда можно получить значе-
ние количества соответствующего тепла, уча-
ствующего в обмене, а именно:
Рис. 1.3.6-39. Представление на энтропийной диаг-
рамме политропы, полученной в примере расчета
4 = ^2 -Sy)-Tm.
В соответствии с указаниями, данными в
примере п. 1.3.6.2.3.3, получаем
_ Т2-Ту 347,8-273
m 1п(Т’,/7’1) 1п(347,8/273)
Отсюда количество тепла, приходящегося на
единицу массы R22, равно
q =0,0206х 308,8 = 6,36 кДж/кг.
Так как рассматриваемая масса хладагента
равна 1 кг, то полное количество тепла будет
Q = m • q = 1 х 6,36 = 6,36 кДж.
Представление начального состояния 1 и
конечного состояния 2 на диаграмме Т, s (рис.
1.3.6-39) делается по тому же принципу, что и
в предыдущих примерах. Площадь области, ле-
жащей под кривой 1-2, легко определить гра-
фически, если для большей точности исполь-
зовать миллиметровую бумагу.
I.3.6.2.	J.8. Идеальный теоретический цикл
Карно и реальный цикл холодильной машины
на диаграмме Т, 5
Мы уже отмечали в п. 1.3.6.2.2.9, что тео-
ретический цикл Карно холодильной машины
состоит из:
-	адиабатического сжатия,
-	изотермической конденсации,
1.3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
247
-	адиабатического расширения,
-	изотермического парообразования.
Так как представление этих изменений со-
стояния на диаграмме Т, s иам теперь извест-
но, то цикл Карно идеальной холодильной ма-
шины выглядит, как показано на рис. 1.3.6-40,
где проведенная кривая линия соответствует
параметрам хладагента, используемого в уста-
новке.
На этом рисунке происходит изоэнтропное
сжатие (переход от точки 1 к точке 2), затем
идет изотермическая конденсация (2 -> 3),
адиабатическое расширение (3 —> 4) и, наконец,
происходит изотермическое парообразование
(4 -> 7). В соответствии с ранее сказанным,
площадь фигуры, находящейся между отрезком
2-3 и осью абсцисс, представляет количество
тепла, отдаваемого конденсатором. При пере-
ходе 4 -> 7 имеет место парообразование, и ко-
личество тепла, поступающее к хладагенту,
представлено площадью области, заключенной
между отрезком 4-1 и осью абсцисс. Эта пло-
щадь равна q0 (фигура 41аЬ), тогда как фигура
23Ьа соответствует qc. Из разности этих пло-
щадей получим работу W:
W=qc ~Qo-
Коэффициент полезного действия цикла
Карно тогда равен
Чо _	^4-1	_
W Т2_.-Т4_}~Тс-Т0-
На самом деле цикл обычной холодильной
машины заметно отличается от цикла Карно,
он больше похож иа цикл, изображенный на
рис. 1.3.6-41, где каждый переход соответствует
определенному процессу:
-	1 —> 2 - адиабатическому (изоэнтропно-
му) сжатию;
-	2 -> 3 - охлаждению перегретых паров;
-	3 -> 4 - изотермической конденсации;
-	4 -> 5 - переохлаждению жидкости;
-	5 -> 6 - изо энтальпийному расширению,
при котором охлаждение хладагента осуществ-
ляется за счет уменьшения внутренней энергии;
-	6 -> 7 - изотермическому парообразова-
нию;
-	7 -» 1 - перегреву паров.
Явления перегрева, охлаждения перегретой
среды и переохлаждения обсуждались в п.
1.З.6.2.1.1. Нам больше не понадобится диа-
грамма Т, s, потому что существуют таблицы,
которые непосредственно дают энтропию хлад-
агента (нулевое значение выбирается произ-
вольно) в зависимости от состояния этого хлад-
агента, и, с другой стороны, потому что боль-
шинство холодильщиков предпочитают осуще-
ствлять свои расчеты с помощью энтальпийной
диаграммы, о которой речь пойдет дальше. В
этой диаграмме количества тепла, участвующе-
го в обменах, представляются не площадями,
а прямолинейными отрезками.
Рис. 1.3.6-40. Цикл Карно на энтропийной диаграмме
Рис.1.3.6-41. Представление на энтропийной диаграм-
ме цикла реальной холодильной машины
248
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
1.З.6.2.4.	Диаграмма энтальпия - давление
h, IgP1
1.3.6.2.4.1.	Основные сведения
Две диаграммы, с которыми мы уже позна-
комились, а именно диаграмма давление -
объем (р, И) н диаграмма температура - энт-
ропия (Т, s), давали нам возможность графи-
чески определять работу и количество тепла с
помощью измерения площадей. Однако, хотя
они и представляют интерес, пользоваться эти-
ми диаграммами не всегда удобно: с одной сто-
роны, они дают значение только для работы или
только для количества тепла, с другой стороны,
чтобы определить это значение работы или ко-
личества тепла, необходимо измерить площадь.
Вот почему холодильщики предпочитают иметь
дело с другой диаграммой, называемой энталь-
пийной диаграммой или диаграммой энталь-
пия - давление. Она позволяет непосредствен-
но определить количества тепла и работы, уча-
ствующих в процессе. Об энтальпии мы гово-
рили в п. 1.3.6.1.2.4.
Существуют две энтальпийные диаграммы:
- диаграмма h, р, называемая также диаг-
раммой Молье, в которой энтальпию отклады-
вают по оси абсцисс, а давление - по оси ор-
динат, используя обычную равномерную шка-
лу,
- диаграмма h, 1g р, у которой ось абсцисс
также соответствует энтальпии, а на оси орди-
нат откладывается давление в логарифмичес-
ком масштабе.
Эти две диаграммы дают одни и те же ха-
рактеристики, но различаются шкалой по осн
ординат, что сделано с целью изменить кривиз-
ну линий, представляющих хладагент и изме-
нение состояния.
Диаграмма А, р более точна в окрестности
критической точки, чем диаграмма h, 1g р, н так
как единственный хладагент, используемый
вблизи критической точки, - это СО2, то диа-
грамма h, р будет применяться только в этом
случае. Для всех остальных хладагентов, ис-
1 Существуют компьютерные программы расчета тер-
модинамических циклов, например “Thermofluid 1”, разра-
ботанная фирмой Dehon Service.
пользуемых далеко от их критической точки,
предпочитают работать с диаграммой h, 1g р.
Именно с этим типом диаграмм мы будем
иметь дело в дальнейшем.
Чтобы читатель ближе познакомился с та-
кими диаграммами, мы приводим пример (рис.
1.3.6-42), соответствующий монохлордифтор-
метану (R22), его конкретной марке Forane про-
изводства фирмы Atochem. Однако на рынке
существуют другие марки R22, например Freon
французской фирмы Du Pont de Nemours.
Frigen немецкой фирмы Hoechst, Genetron аме-
риканской фирмы Allied Chemical. Эти диаг-
раммы всегда сопровождаются таблицами
(1.3.6-2 - 1.3.6-5 для Forane), которые позво-
ляют уточнить величины, полученные на диаг-
рамме.
Когда речь идет о диаграммах или табли-
цах, всегда обнаруживается небольшое разли-
чие в значениях, приводимых для одного и того
же хладагента, произведенного различными
фирмами, поскольку хладагенты изготавлива-
ются не в строго одинаковых условиях; однако
эти различия несущественны для расчетов
Имеются диаграммы н таблицы также для каж-
дого хладагента (R22, R717, R134-a и т.д.). Эти
документы поставляются изготовителями хлад-
агентов.
1.3.6.2.4.2.	Чтение диаграммы h, 1gр
Обратимся к примеру диаграммы h, 1g р на
рнс. 1.3.6-42.
На оси абсцисс, где применяется равномер-
ная шкала, дается удельная энтальпия хлада-
гента в кДж/кг. Эта шкала указана и на гори-
зонтальной линии вверху диаграммы, чтобы
облегчить определение энтальпии в заданной
точке, особенно если эта точка находится меж-
ду двумя вертикальными линиями. В этом слу-
чае деления на шкале позволяют провести пря-
мые, параллельные вертикальным линиям. Мы
увидим это при рассмотрении примера. Заме-
тим, что удельная энтальпия h=200 кДж/кг со-
ответствует энтальпии, выбранной произволь-
но для температуры жидкого насыщенного
хладагента, равной 0°С. В некоторых диаграм-
мах исходят из другой величины, но это не име-
Удельная энтальпия, кДж/кг
3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
Рис. 1.3.6-42. Пример энтальпийной диаграммы h, 1g р для хладагента Forane 22 (моиохлордифторметан R22), который производится фирмой Atochem и продается
фирмой Dehon
250
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Таблица 1.3.6-2
Пример термодинамических характеристик^ хладагента на линии насыщения для Forane 22 (R22)
Темпе- ратура /,°С	Давление абсолют- ное, бар	Давление избыточ- ное, бар	Удельный объем		Плотность		Энтальпия, кДж/кг		Теплота парообра- зования ДА, кДж/кг	Энтропия, кДж/(кг К)	
			жидко- сти V', дм3/кг	пара V", м3/кг	жидко- сти Р'- 3 кг/дм	пара Р"’з кг/м	жидкости А'	пара h"		жидкости s'	пара
-100	0,020	-0,993	0,636	8,008	1,570	0,124	95,87	359,35	263,48	0,5310	2,0526
-90	0,048	-0,965	0,647	3,581	1,545	0,279	105,32	364,23	258,91	0,5840	1,9976
-80	0,104	-0,909	0,658	1,763	1,519	0,567	114,90	369,15	254,25	0,6349	1,9512
-70	0,205	-0,808	0,669	0,9409	1,493	1,062	124,66	374,08	249,42	0,6841	1,9118
-65	0,279	-0,734	0,675	0,7055	1,479	1,417	129,62	376,54	246,92	0,7082	1,8944
-60	0,374	-0,639	0,682	0,5372	1,466	1,861	134,63	378,98	244,35	0,7320	1,8783
-55	0,494	-0,519	0,688	0,4148	1,452	2,410	139,71	381,41	241,70	0,7555	1,8634
-50	0,643	-0,370	0,695	0,3246	1,438	3,080	144,85	383,81	238,96	0,7788	1,8496
-45	0,827	-0,186	0,702	0,2570	1,424	3,891	150,05	386,18	236,13	0,8018	1,8367
-41	1,002	-0,011	0,707	0,2149	1,412	4,653	154,27	388,05	233,78	0,8200	1,8270
-40	1,049	+0,036	0,709	0,2057	1,409	4,861	155,32	388,52	233,20	0,8245	1,8247
-35	1,317	+0,304	0,716	0,1664	1,395	6,009	160,66	390,82	230,16	0,8471	1,8135
-30	1,635	+0,622	0,724	0,1358	1,380	7,363	166,07	393,07	227,00	0,8695	1,8030
-25	2,010	+0,997	0,432	0,1119	1,365	8,936	171,55	395,27	223,72	0,8917	1,7932
-20	2,448	+ 1,435	0,740	0,09284	1,349	10,771	177,10	397,42	220,32	0,9137	1,7840
-15	2,957	+ 1,944	0,749	0,07763	1,334	12,881	182,71	399,51	216,80	0,9355	1,7753
-10	3,543	+2,530	0,758	0,06534	1,317	15,304	188,40	401,53	213,13	0,9572	1,7670
-5	4,213	+3,200	0,768	0,05534	1,301	18,070	194,16	403,48	209,32	0,9787	1,7592
0	4,976	+3,963	0,778	0,04714	1,284	21,213	200,00	405,36	205,36	1,0000	1,7518
5	5,838	+4,825	0,788	0,04036	1,267	24,777	205,91	407,15	201,24	1,0212	1,7447
10	6,807	+5,794	0,800	0,03471	1,250	28,810	211,90	408,86	196,96	1,0423	1,7378
15	7,891	+6,878	0,811	0,02999	1,231	33,344	217,98	410,47	192,49	1,0632	1,7312
20	9,099	+8,086	0,824	0,02600	1,213	38,461	224,14	411,97	187,83	1,0841	1,7248
25	10,44	+9,427	0,837	0,02262	1,193	44,208	230,40	413,36	182,96	1,1049	1,7185
30	11,92	+ 10,90	0,851	0,01974	1,173	50,658	236,75	414,62	177,87	1,1256	1,7123
35	13,55	+12,53	0,867	0,01727	1,153	57,903	243,22	415,73	172,51	1,1463	1,7061
40	15,34	+14,32	0,883	0,01514	1,131	66,050	249,81	416,69	166,88	1,1670	1,6999
45	17,29	+16,27	0,902	0,01328	1,108	75,301	256,54	417,45	160,91	1,1878	1,6935
50	19,42	+ 18,40	0,921	0,01167	1,084	85,689	263,43	418,01	154,58	1,2087	1,6870
55	21,74	+20,72	0,944	0,01025	1,059	97,560	270,51	418,31	147,80	1,2297	1,6801
60	24,27	+23,25	0,968	0,009001	1,032	111,098	277,81	418,30	140,49	1,2511	1,6728
65	27,00	+25,98	0,997	0,007887	1,003	126,790	285,38	417,93	132,55	1,2728	1,6648
70	29,96	+28,94	1,030	0,006889	0,970	145,158	293,30	417,07	123,77	1,2952	1,6559
75	33,16	+32,14	1,069	0,005983	0,935	167,140	301,65	415,59	113,94	1,3185	1,6456
80	36.62	+35,60	1,118	0,005149	0,894	194,212	310,74	413,22	102,48	1,3432	1,6334
85	40.37	+39,35	1,183	0,004358	0,845	229,463	320,85	409,45	88,60	1,3704	1,6178
90	44,43	+43,41	1,282	0,003564	0,780	280,583	332,99	403,03	70,04	1,4027	1,5956
95	48,83	+47,81	1,521	0,002551	0,657	392,003	352,17	387,12	34,95	1,4535	1,5484
96	49,77	+48,75	1,906	0,001906	0,524	524,658	368,38	368,38	0,00	1,4970	1,4970
В таблицах такого типа удельный объем традиционно обозначается строчной латинской буквой "ве", курсивное начер-
тание которой (у) похоже на греческую букву “ню” (у), также используемую в этой книге.
ет никакого значения, поскольку нас интересу-
ет не реальная величина энтальпии для данно-
го состояния, а разность энтальпий в двух со-
стояниях. Эта разность всегда одна и та же, не-
зависимо от того, каким выбрано произвольное
значение при 0°С.
Ось ординат представляет собой логариф-
мическую шкалу, на которой указываются зна-
чения давления в барах. Кроме того, эта же
писала дана на вертикальной линии в правой
части диаграммы, для того чтобы облегчить
чтение значений давления.
В центре диаграммы находится кривая в
виде деформированной подковы, вершина ко-
торой соответствует точке, называемой крити-
ческой точкой и обозначенной Сг на рис. 1.3.6-
43. Мы не будем приводить какие-либо значе-
ния для этой точки, поскольку' обычно мы не
работаем в этой области параметров.
1.3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
251
Удельный объем хладагента Forane 22 (R22) в состоянии перегретого пара
Таблица 1.3.6-3
Тем- пера- тура насы- ще- ния, °C	Давле- ние на- сыще- ния, бар	Удельный объем, м3/кг													
		Перегрев, К													
		0	5	10	15	20	25	30	40	50	60	70	80	90	100
-100	0,02	8015,0	8248,0	8481,0	8714,0	8946,0	9179,0	9411,0	9876,0	10340,0	10810,0	11270,0	11730,0	12200,0	12660,0
-90	0,05	3583,0	3682,0	3781,0	3880,0	3979,0	4078,0	4177,0	4374,0	4571,0	4769,0	4966,0	5163.0	5360,0	5556,0
-80	0,10	1764,0	1811,0	1858.0	1904,0	1951,0	1997,0	2044,0	2137,0	2229,0	2322,0	2415,0	2507,0	2600,0	2692,0
-70	0,21	941,5	965,5	989,6	1014,0	1037,0	1061,0	1085,0	1133,0	1180,0	1228.0	1275,0	1323,0	1370,0	1417,0
-65	0,28	705,8	723.6	741,4	759,1	776,7	794,4	812,0	847,1	882,1	917,0	951,9	986,7	1021,0	1056.0
-60	0,37	537.4	550,8	564,1	577,4	590,7	603,9	617,1	643,5	669,7	695,9	722,0	748,0	774,1	800,0
-55	0,49	415,0	425,2	435,4	445,6	455,7	465,8	475,9	496,0	515,9	535,9	555,7	575,5	595,3	615,0
-50	0,64	324,7	332,6	340,6	348,4	356,3	364,1	371,9	387,4	402,9	418,3	433,6	448,9	464,1	479,4
-45	0,83	257,1	263,4	269,6	275,8	282,0	288,1	294,2	306,4	318,5	330,6	342,6	354,5	366,5	378,4
-41	1,00	215,0	220,2	225,4	230,6	235,7	240,9	246,0	256,1	266,1	276,2	286,1	296,0	305,9	315,8
-40	1,05	205,8	210,8	215,8	220,7	225,7	230.6	235,4	245,1	254,7	264,3	273,8	283,3	292,7	302,2
-35	1,32	166,5	170,5	174,5	178,5	182,5	186,4	190,4	198,2	205,9	213,6	221,2	228,8	236,4	243,9
-30	1,63	135,9	139,2	142,5	145,8	149,0	152.2	155,4	161,8	168,1	174.3	180,5	186,7	192,8	198,9
-25	2,01	111,9	114,6	117,4	120,1	122,7	125,4	128,0	133,3	138,4	143.6	148,7	153,7	158,7	163,7
-20	2,45	92,87	95,17	97,45	99,7!	101,9	104,2	106,4	110,7	115,0	И 9,3	123,5	127,7	131,8	136,0
-15	2,96	77,64	79,60	81,52	83,43	85,31	87,18	89,03	92,68	96,29	99,85	103,4	106,9	110,3	113,8
-10	3,54	65,35	67,02	68,67	70,29	71,90	73,48	75,05	78,15	81,20	84,22	87,19	90,14	93,07	95,97
-5	4,21	55,35	56,79	58,21	59,60	60,98	62,34	63,69	66,34	68,95	71.51	74,05	76,56	79,04	81,50
0	4,97	47,14	48,40	49,63	50,84	52,04	53,21	54,38	56,66	58,91	61,11	63,29	65,43	67.56	69,67
5	5,84	40.36	41,46	42,54	43,60	44,65	45,67	46,69	48,67	50,62	52,53	54,41	56,27	58,10	59,91
10	6,81	34,72	35,69	36,65	37,58	38,50	39,40	40,29	42,04	43,74	45,40	47,04	48,65	50.24	51,82
15	7,89	29,99	30,87	31,71	32,54	33,36	34,16	34,94	36,48	37,98	39,44	40,87	42,29	43,68	45.05
20	9,10	26,01	26,79	27,56	28.30	29,02	29,74	30,44	31,80	33,13	34,42	35,69	36,93	38,16	39,36
25	10,44	22,63	23,34	24,03	24.71	25,35	25,99	26,62	27,84	29,03	30,18	31,30	32,40	33,49	34,55
30	11,92	19,74	20,40	21,03	21,64	22,24	22.81	23.37	24,47	25,53	26,56	27,56	28,55	29,51	30,46
35	13,55	17,27	17,88	18,46	19,02	19,56	20,08	20,59	21,58	22,54	23,47	24,37	25,25	26,11	26,96
40	15,33	15,14	15,70	16,24	16,75	17,25	17,73	18,20	19,10	19,97	20,81	21,62	22,41	23,19	23,95
45	17,29	13,29	13,82	14,32	14,80	15,26	15,70	16,13	16,95	17,74	18,51	19,25	19.96	20,67	21,35
50	19,42	11,67	12,17	12,65	13,09	13,52	13,94	14.33	15,10	15,81	16,51	17,18	17.84	18,47	19,10
55	21,74	10,25	10,74	11,19	11,61	12,01	12,40	12,77	13,47	14,13	14,77	15,39	15,98	16.57	17,13
60	24,26	9,002	9,471	9.902	10,30	10,68	11,04	11,39	12,05	12,66	13,25	13,82	14,36	14.89	15,41
65	27,00	7,888	8,351	8,769	9.155	9,516	9,857	10,18	10,80	11,37	11,91	12,43	12.94	13,43	13,90
70	29,96	6,890	7,355	7,765	8.138	8,483	8,808	9,116	9,692	10,23	10,73	11,21	11.68	12,13	12,57
75	33.16	5,984	6,461	6,870	7,234	7,568	7.878	8,171	8,715	9.218	9,691	10,13	10,57	10.98	11,39
80	36,62	5,151	5.658	6,070	6,429	6,752	7,051	7,330	7,846	8,319	8,762	9,172	9,576	9.963	10,34
Подковообразная кривая делит диаграмму
на области I, II и III, выделенные на рис. 1.3.6-
43.
В области I хладагент, в данном случае R22,
находится в жидком состоянии. В области II
он находится в смешанном состоянии, т. е. ча-
стично в виде жидкости, частично в виде пара,
и в области Ш - в состоянии перегретого пара.
Области I и III являются, следовательно, обла-
стями однофазной среды (либо полностью в
жидкой фазе, либо полностью в виде пара), тог-
да как область II является областью, где среда
двухфазна.
Заметим, что в области II имеется 9 кривых,
выходящих из критической точки Сг и отмечен-
ных слева направо значениями от х=0.1 до
х=0,9. Эти кривые показывают процентное со-
держание пара в смеси. Точка на кривой х=0.1
означает, что в данном состоянии хладагент со-
держит 10% пара и 90% жидкости. Если точ-
ка находится на кривой х=0,4, то двухфазная
смесь будет содержать 40% пара и 60% жидко-
сти. На кривой х=0,9 в смеси будет 90% пара н
10% жидкости. Кривые, для которых содержа-
ние пара в смеси сохраняется постоянным, на-
зываются линиями степени сухости. Легко за-
252
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Энтальпия хладагента Forane 22 (R22).B состоянии перегретого пара
Таблица 1.3.6-4
Тем- пера- тура насы- ще- ния, °C	Давле- ние на- сыще- ния, бар	Энтальпия, кДж/кг													
		Перегрев, К													
		0	5	10	15	20	25	30	40	50	60	70	80	90	100
-100	0,02	359,3	361,8	364,4	366,9	369,5	372,1	374,8	380,2	385,7	391,3	397,1	403,0	409,0	415,1
-90	0,05	364,2	366,8	369,4	372,0	374,7	377,3	380,1	385,6	391,3	397,0	402,9	409,0	415,1	421,4
-80	0,10	369,1	371,8	374,5	377,2	379,9	382,6	385,4	391,1	396,9	402,8	408,8	415,0	421,3	427,7
-70	0,21	374,1	376,8	379,5	382,3	385,1	388,0	390,8	396,7	402,6	408,6	414,8	421,1	427,5	434,0
-65	0,23	376,5	379,3	382,1	384,9	387,8	390,6	393,5	399,4	405,4	411,6	417,8	424,2	430,6	437,2
-60	0,37	379,0	381,8	384,6	387,5	390,4	393,3	396,2	402,2	408,3	414,5	420,8	427,2	433,8	440,4
-55	0,49	381,4	384.3	387,1	390,1	393,0	396,0	398,9	405,0	411,2	417,4	423,8	430,3	436,9	443,7
-50	0,64	383,8	386,7	389,6	392,6	395,6	398,6	401,6	407,8	414,0	420,4	426,8	433,4	440,1	446,9
-45	0,83	386,2	389,1	392,1	395,1	398,2	401,2	404,3	410,5	416,9	423,3	429,8	436,5	443,2	450,1
-41	1,00	388,1	391,1	394,1	397,1	400,2	403,3	406,4	412,7	419,1	425,6	432,2	439,0	445,8	452,7
-40	1,05	388,5	391,5	394,6	397,6	400,7	403,8	406,9	413,3	419,7	426,2	432,8	439,6	446,4	453,3
-35	1,32	390,8	393,9	397,0	400,1	403,2	406,4	409,6	416,0	422,5	429,1	435,8	442,6	449,6	456,6
-30	1,63	393,1	396,2	399,4	402,5	405,7	408,9	412,2	418,7	425,3	432,0	438,8	445,7	452,7	459,8
-25	2,01	395,3	398,5	401,7	404,9	408,2	411,5	414,7	421,4	428,1	434,9	441,8	448,7	445,8	463,0
-20	2,45	397,4	400,7	404,0	407,3	410,6	413,9	417,3	424,0	430,8	437,7	444,7	451,8	458,9	466,2
-15	2,96	399,5	402,9	406,2	409,6	413,0	416,4	419,8	426,6	433,6	440,6	447,6	454,8	462,0	469,4
-10	3,54	401,5	405,0	408,4	411,9	415,3	418,8	422,2	429,2	436,3	443,4	450,5	457,8	465,1	472,5
-5	4,21	403,5	407,0	410,5	414,1	4176	421,1	424,7	431,8	438,9	446,1	453,4	460,8	468,2	475,7
0	4,97	405,4	409,0	412,6	416,2	419,8	423,4	427,0	434,3	441,5	448,9	456,2	463,7	471,2	478,8
5	5,84	407,1	410,9	414,6	418,3	422,0	425,6	429,3	436,7	444,1	451,6	459,1	466,6	474,2	481,9
10	6.81	408,9	412,7	416,5	420,3	424.1	427,8	431,6	439,1	446,7	454,2	461,8	469,5	477,2	485,0
15	7,89	410,5	414,4	418,3	422,2	426,1	429,9	433,8	441,5	449,2	456,8	464,6	472,3	480,2	488,0
20	9,10	412,0	416,0	420,1	424,1	428,0	432,0	435,9	443,8	451,6	459,4	467,3	475,2	483,1	491,0
25	10,44	413,4	417,6	421,7	425,8	429,9	434,0	438,0	446,0	454,0	462,0	469,9	477,9	486,0	494,0
30	11,92	414,6	419,0	423,3	427,5	431,7	435,9	440,0	448,2	456,3	464,4	472.5	480,7	488,8	497,0
35	13,55	415,7	420,3	424,7	429,1	433,4	437,7	441,9	450,3	458,6	466,9	475,1	483,3	491,6	499,9
40	15,33	416,7	421,4	426,0	430,6	435,0	439,4	443,8	452,3	460,8	469.2	477,6	486,0	494,4	502,8
45	17,29	417,5	422,4	427,2	431,9	436,5	441,0	445,5	454,3	462,9	471,5	480,1	486,6	497,1	505,6
50	19,42	418,0	423,2	428,2	433,1	437,9	442,5	447,1	456,2	465,0	473,8	482,5	491,1	499,7	508,4
55	21,74	418,3	423,8	429,1	434,2	439,1	443,9	448,7	458,0	467,0	475,9	484,8	493,6	502,4	511,1
60	24,26	418,3	424,2	429,7	435,1	440,2	445,2	450,1	459,6	468,9	478,0	487,1	496,0	504,9	513,8
65	27,00	417,9	424,3	430,2	435,8	441,1	446,3	451,4	461,2	470,8	480,1	489,3	498,4	507,4	516,4
70	29,96	417,1	424,0	430,3	436,3	441,9	447,3	452,6	462,7	472,5	482,0	491,4	500,7	509,9	519,0
75	33,16	415,6	423,3	430,2	436,5	442,4	448,1	453,6	464,0	474,1	483,9	493,4	502,9	512,2	521,5
80	36,62	413,2	422,2	429,7	436,5	442,8	448,7	454,4	465,3	475,6	485,6	495,4	505,0	514,5	524,0
ключить из этих рассуждений, что кривая, рас-
положенная слева от линии х=0,1, - это кривая,
соответствующая х=0, точки которой представ-
ляют жидкий хладагент. Кривая, расположен-
ная справа от линии х=0,9, - это кривая, соот-
ветствующая х= 1, точки которой представляют
хладагент в состоянии пара. Кривые х=0 и х=1
образуют две половины нашей подковы, а их
общая точка является критической точкой.
Исследование диаграммы h, 1g р позволяет
также сделать вывод, что две половинки этой
кривой имеют отметки температуры, изменение
которой имеет некоторые особенности. Дей-
ствительно, проследим за поведением какой-
нибудь изотермы, т. е. кривой, на которой тем-
пература постоянна, в зонах I, II и III.
Возьмем, например, изотерму ЗО°С, отме-
ченную крестиками на рис. 1.3.6-43. Мы обна-
ружим, что в области I изотерма вертикальна,
затем она горизонтальна в области II (область,
в которой она совпадает с изобарой), наконец,
после криволинейного участка снова стремит-
ся стать вертикальной в области III. Для облег-
чения считывания значения температуры ука-
зываются иад осью абсцисс и только для чаще
всего используемой области перегретого пара.
Упомянем, наконец, на диаграмме (рис. 1.3.6-
43) три других семейства кривых, а именно:
1.3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
253
Энтропии хладагента Forane 22 (R22) в состоянии перегретого пара
Таблица 1.3.6-5
Тем- пера- тура насы- ще- ния, °C	Давле- ние на- сыще- ния, бар	Энтропия, кДж/(кг-К)													
		Перегрев, К													
		0	5	10	15	20	25	30	40	50	60	70	80	90	100
-100	0,02	2,503	2,067	2,081	2,095	2,108	2,121	2,135	2,161	2,186	2,211	2,235	2,259	2,282	2,305
-90	0,05	1,998	2,011	2,025	2,038	2,052	2,065	2,078	2,103	2,128	2,152	2,176	2,199	2,222	2,245
-80	0,10	1,951	1,965	1,978	1,991	2,004	2,017	2,030	2,054	2,079	2,103	2,126	2,149	2,171	2,194
-70	0,21	1,912	1,925	1,938	1,951	1,964	1,976	1,989	2,013	2,037	2,061	2,084	2,106	2,128	2,150
-65	0,28	1,895	1.908	1,921	1,933	1,946	1,958	1,971	1,995	2,019	2,042	2,065	2,087	2,109	2.131
-60	0,37	1,878	1,891	1,904	1,917	1.930	1,942	1,954	1,978	2,002	2,025	2,048	2,070	2,092	2,113
-55	0,49	1,863	1,876	1,889	1,902	1,914	1,927	1,939	1,963	1,986	2,009	2,032	2,054	2,076	2,097
-50	0,64	1,850	1,863	1,875	1,888	1,900	1,912	1,925	1,948	1,972	1,994	2,017	2,039	2,061	2,082
-45	0,83	1,837	1,850	1,862	1,875	1,887	1,899	1,911	1,935	1,958	1,981	2,003	2,025	2,047	2.068
-41	1,00	1,827	1,840	1,853	1,865	1,877	1,889	1,901	1,925	1,948	1,971	1,993	2,015	2,036	2,058
-40	1,05	1,825	1,838	1,850	1,863	1,875	1,887	1,899	1,923	1,946	1,968	1,991	2,012	2,034	2,055
-35	1,32	1,814	1,826	1,839	1,851	1,864	1,876	1,888	1,911	1,934	1,957	1,979	2,001	2,022	2,043
-30	1,63	1.803	1,816	1,828	1,841	1,853	1,865	1,877	1,901	1,924	1,946	1,968	1,990	2,011	2,032
-25	2,01	1,793	1,806	1,819	1,831	1,843	1,855	1,867	1,891	1,914	1,936	1,958	1,980	2,001	2,022
-20	2,45	1,784	1,797	1,809	1,822	1,834	1,846	1,858	1,882	1,904	1,927	1,949	1,970	1,991	2,012
-15	2,96	1.775	1,788	1,801	1,813	1,826	1,838	1,850	1,873	1,896	1,918	1,940	1,962	1,983	2,003
-10	3,54	1,767	1,780	1,793	1,805	1,818	1,830	1,842	1,865	1,888	1,910	1,932	1,954	1,975	1,995
-5	4,21	1,759	1,772	1.785	1,798	1,810	1,822	1,834	1,858	1,880	1,903	1,925	1,946	1,967	1,988
0	4,97	1,752	1,765	1.778	1,790	1,803	1,815	1,827	1,851	1,873	1,896	1,918	1,939	1,960	1,981
5	5,84	1,745	1,758	1,771	1,784	1,796	1,808	1,820	1.844	1,867	1.889	1,911	1,933	1,953	1,974
10	6,81	1,738	1,751	1,764	1,777	1,790	1,802	1,814	1,838	1,861	1,883	1,905	1,926	1,947	1,968
15	7,89	1,731	1,745	1,758	1,771	1,784	1,796	1,808	1,832	1,855	1,878	1,899	1,921	1,942	1,962
20	9,10	1,725	1,739	1.752	1,765	1,778	1,790	1,803	1,827	1,850	1,872	1,894	1,916	1,936	1,957
25	10,44	1,719	1,733	1,746	1,759	1,772	1,785	1,797	1,821	1,845	1,867	1,889	1,911	1,932	1,952
30	11,92	1,712	1,727	1,740	1,754	1,767	1,780	1,792	1,816	1,840	1,862	1,885	1,906	1,927	1,947
35	13,55	1,706	1,721	1,735	1,749	1,762	1,775	1,787	1,812	1,835	1,858	1,880	1.902	1,923	1,943
40	15,33	1,700	1,715	1,729	1,743	1,757	1,770	1,783	1,807	1,831	1,854	1,876	1,897	1,919	1,939
45	17,29	1,694	1,709	1,724	1,738	1,752	1,765	1,778	1,803	1.827	1,850	1,872	1,894	1,915	1,935
50	19,42	1,687	1,703	1,718	1,733	1,747	1,760	1,773	1,799	1,823	1,846	1,868	1,890	1,911	1,932
55	21,74	1,680	1.697	1,713	1,727	1,742	1,756	1,769	1,794	1,819	1,842	1,865	1,886	1,908	1,928
60	24,26	1,673	1,690	1,707	1,722	1,737	1,751	1,764	1,790	1,815	1,838	1,861	1,883	1,904	1,925
65	27,00	1,665	1,683	1,701	1,717	1,732	1,746	1,760	1,786	1,811	1,835	1,858	1,880	1,901	1,922
70	29,96	1,656	1,676	1,694	1,711	1,726	1,741	1,755	1,782	1,807	1,831	1,854	1,876	1,898	1,919
75	33,16	1,646	1,668	1,687	1.705	1,721	1,736	1,751	1,778	1,804	1,828	1,851	1,873	1,895	1,916
80	36,62	1,634	1,659	1,680	1,698	1,715	1,731	1,746	1,774	1,800	1,824	1,848	1,870	1,892	1,913
-	линии постоянной энтальпии, или изоэн-
тальпы, которые идут в вертикальном направ-
лении. Шкала для них дана на горизонтальных
прямых внизу и вверху диаграммы,
-	линии постоянной энтропии, или изоэнт-
ропы;
-	линии постоянного удельного объема, или
изохоры. Если известен удельный объем хлад-
агента в заданном состоянии, то обратная ве-
личина дает плотность среды в том же состоя-
нии.
Пример 1
Пусть имеется сосуд, в котором под давле-
нием 2,957 бар содержится 1 кг жидкого R22
при температуре -36°С. При постоянном дав-
лении переводят хладагент в состояние перегре-
того пара при температуре 0°С. Требуется оп-
ределить количество тепла, которое нужно под-
вести, и термодинамические характеристики
перегретого пара при 0°С.
Решение
Начнем с определения на диаграмме h, 1g р
положения точки, соответствующей состоянию
хладагента при давлении 2,957 бар и темпера-
туре -36°С. Отметим, что расстановка опорных
значений может показаться причудливой, но
когда ниже мы вернемся к рис. 1.3 .6-10, то уви-
дим, что она довольно удобна. Соответствую-
254
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Удельная энтальпия, кДж/кг
Рис. 1.3.6-43. Пояснения к диаграмме h, 1g р.
у Ч-Ч Ч Ч Ч Ч
<a<K<i<K>«Kt
-н-ti I i н-ь
o о о о о-е е
кривая постоянного абсолютного давления (изобара р=3 бар);
кривая постоянной температуры по Цельсию (изотерма Z=+3O°C);
кривая постоянного содержания пара (линия степени сухости х=0,2, или 20% пара и
80% жидкости);
кривая постоянной энтальпии (изоэнтальпа й=200 кДж/(кг К));
кривая постоянной энтропии (изоэнтропа 5=2,38 кДж/(кг-К));
кривая постоянного удельного объема (изохора v= 1 м3/кг);
Область I	-	область однофазного	хладагента (жидкость);
Область II	-	область двухфазного	хладагента (жидкость + пар);
Область Ш	-	область однофазного	хладагента (перегретый	пар);
Сг	-	критическая точка
щее состояние (а на рис. 1.3.6-44) находится в
области I на пересечении изобары, отвечающей
давлению 2,957 бар, и изотермы (вертикаль-
ной), соответствующей температуре -36°С. Из-
менение состояния осуществляется при посто-
янном давлении. Точка 1, представляющая ко-
нечное состояние перегретого пара, находится
в области III на пересечении горизонтальной
изобары />=2,957 бар с изотермой (почти вер-
тикальной), соответствующей температуре 0°С.
В ходе процесса, начинающегося из состояния
а, жидкий хладагент поглощает тепло и пере-
ходит сначала в состояние Ь, т.е. состояние на-
сыщения - говорят о насыщенной жидкости,
превращение в пар которой начинается при ма-
лейшем поступлении тепла. При постоянном
поступлении тепла количество жидкости, пре-
вратившейся в пар, будет возрастать: когда бу-
дет достигнута кривая х=0,1, то в смеси будет
уже 10% паров, затем 20% при пересечении
линии х=0,2 ит. д., пока не будет достигнута
точка 10, в которой вся жидкость превращает-
ся в пар. Начиная от точки 10, пока продолжа-
ется поступление тепла, до точки 1 пар пере-
гревается. На диаграмме можно прочитать, что
температура, соответствующая точке Ь, равна
1.3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
255
-15°С, она остается постоянной в течение все-
го процесса парообразования до точки 10, по-
том перегрев поднимает температуру пара с
-15 до 0°С.
Чтобы узнать количество подведенного теп-
ла, достаточно прочитать на оси абсцисс зна-
чения haiihx и затем найти их разность. Полу-
чаем
h} - ha = 410 -160 = 250 кДж/кг.
Следовательно, для перехода 1 кг R22 из
жидкого состояния при температуре -36°С и
постоянном давлении 2,957 бар в состояние пе-
регретого пара при температуре 0°С необходи-
мо подвести количество тепла, равное 250 кДж.
Заметим, что разность энтальпий в состояниях
b и 10 дает скрытую теплоту парообразования
R22 при давлении 2,957 бар.
Получаем
й10 ~^ь =400-182 = 218 кДж/кг.
Энтальпия перегрева между точками 7 0 и 7
легко вычисляется:
Л] -й10 =410-400 = 10 кДж/кг.
Другие термодинамические характеристики
хладагента в состоянии 1 перегретого пара счи-
тываются с диаграммы. Находим, что:
-	энтропия 5 очень близка к 1,81 кДж/(кг-К),
-	удельный объем v примерно равен 0,0805
м3/кг или плотность около 12,42 кг/м3.
Так как Диаграмма на рис. 1.3.6-44 доста-
точно трудна для чтения, то предпочтительнее
работать с диаграммами, поставляемыми про-
изводителями продукта, поскольку эти диаграм-
мы, как правило, намного крупнее. Для дости-
жения максимальной точности можно также
одновременно использовать таблицы, которые
поставляются вместе с диаграммами. Так, в
рассматриваемом примере:
• табл. 1.3.6-2 позволяет найти:
-	температуру насыщенной жидкости (-15°С)
для давления 2,957 бар и, наоборот, дав-
ление насыщения (2,957 бар), соответ-
ствующее температуре -15°С;
-	для состояния b насыщенной жидкости:
*	ее удельный объем: уь=0,749 дм3/кг.
*	ее плотность: рь= 1,334 кг/дм3,
*	ее энтальпию: hb= 182,71 кДж/кг (мы
нашли, просто считывая с диаграммы,
йь=182 кДж/кг),
*	ее энтропию: sb =0,9355 кДж/(кг-К);
- для состояния 10 насыщенных паров:
*	их удельный объем: v]0=0,07763 м3/кг
(считывание с диаграммы на рис.
1.3.6-44 дает округленно 0,08 м3/кг),
*	их плотность: р10= 12,881 кг/м3,
*	их энтальпию: й]0=399,51 кДж/кг (мы
считали 400 кДж/кг),
*	их энтропию: $10=1,7753 кДж/(кг-К)
(считывание с диаграммы дает округ-
ленно 1,8 кДж/(кг-К);
- теплоту парообразования R22, соответ-
ствующую переходу из состояния b в со-
стояние 10: /v=216,80 кДж/кг (мы нашли
при считывании с диаграммы 218 кДж/
кг);
•	табл. 1.3.6-3 позволяет найти удельный объем
перегретого пара в состоянии 1. Для этого про-
стым вычитанием определяют перепад между
температурой насыщения (~15°С) и рассматри-
ваемой температурой перегретого пара (0°С).
Перепад будет равен 0—(—15)= 15 К, он и назы-
вается перегревом. Обращаясь к табл. 1.3.6-3,
находим, что для температуры насыщения -
15°С и перегрева 15 К удельный объем пере-
гретого пара равен 83,43 дм3/кг. Диаграмма й,
1g р нам дает удельный объем примерно 0,0805
м3/кг. Заметим, что начиная с перегрева 30 К
табл. 1.3.6-3 дает удельный объем только че-
рез 10 К. Достаточно простой интерполяции,
чтобы найти значение удельного объема для
промежуточного перегрева;
•	табл 1.3.6-4 позволяет найти энтальпию пе-
регретого пара в состоянии 1. Таблица дает для
температуры насыщения -15°С и перегрева 15
К энтальпию 409,6 кДж/кг. Считыванием с ди-
аграммы мы нашли /^=410 кДж/кг. Точно так
же для промежуточного перегрева проводят
интерполяцию;
•	табл. 1.3.6-5 позволяет найти энтропию пере-
гретого пара в состоянии 1. Таблица дает для
температуры насыщения -15°С и перегрева 15
К энтропию 1,81 кДж/(кг-К), простое считыва-
ние с диаграммы дает то же значение.
256
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Удельная энтальпия, кДж/кг
Рис. 1.3.6-44. Изменение состояния на диаграмме h, 1g р в примере с парообразованием и последующем перегревом
R22
Заметим, что переход хладагента из состоя-
ния b в состояние 10 в точности соответствует
тому, что происходит в испарителе холодильной
машины, тогда как переход из состояния 10 в
состояние 1 соответствует перегреву пара, о ко-
тором мы уже говорили (см. п. 1.3.6.2.1.1 ирис.
1.3.6-10).
Пример 2
Пусть теперь имеется 1 кг R22 в состоянии
перегретого пара при давлении 11,92 бар и тем-
пературе 68°С. При постоянном давлении ох-
лаждают этот хладагент так, что его темпера-
тура падает до +20°С. Найти термодинамичес-
кие характеристики хладагента в его начальном
и конечном состоянии. Определить освобожда-
ющееся количество тепла.
Решение
Начнем с определения положения точки, со-
ответствующей начальному состоянию 7, на
диаграмме h, 1g р ддя R22 (рис. 1.3.6-45). Эта
точка находится на пересечении горизонталь-
ной изобары р= 11,92 бар с изотермой в облас-
ти III, соответствующей /=68°С. Отметим циф-
рой 2 это состояние. Теперь можно получить
термодинамические характеристики в точке 2,
либо просто считывая их на диаграмме h, 1g р,
как в предыдущем примере, либо, что более
точно, обращаясь к табл, с 1.3.6-2 по 1.3.6-5.
Поскольку мы уже знаем давление и темпера-
туру перегретого пара в точке 2, то
р2 ~ 11,92 бар
и 12 = 68°С.
Остается определить удельный объем v2,
энтальпию h2 и энтропию s2. Сделаем это с по-
мощью указанных таблиц. Заметим, что табл.
1.3.6-2 нам сейчас не нужна, поскольку она опи-
сывает состояние хладагента, соответствующее
либо левой ветви подковообразной кривой (на-
сыщенная жидкость при х=0), либо правой вет-
ви этой кривой (насыщенный пар, для которо-
го х=1). Как и в предыдущем случае, найдем
величину перегрева в рассматриваемом состо-
янии 2, т. е. разность температур между 68°С
и температурой насыщения для давления 11,92
1.3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
257
бар. Изобару р-11,92 бар легко провести: это
горизонталь, проходящая через точку 2. Видим
на диаграмме, что соответствующая изотерма
в центральной области II совпадает с изоба-
рой в этой части диаграммы и имеет отмет-
ку t =+ЗО°С. Впрочем, можно убедиться с по-
мощью первых двух столбцов табл. 1.3.6-2, что
величина t =+ЗО°С соответствует р=11,92 бар.
Если бы этих величин не было в таблице, при-
шлось бы прибегнуть к интерполяции. Следо-
вательно, в нашем случае перегрев равен 68-
30=38 К. Обратимся к табл. 1.3.6-3. Согласно
ей температуре насыщения +30°С соответствует
удельный объем 23,37 дм3/кг для перегрева 30
К и 24,47 дм3/кг для перегрева 40 К. Разность
удельных объемов составляет 1,1 дм3/кг при
разности 10 К. Следовательно, прн разности
температур 8 К изменение удельного объема
равно
Ду = l’*х 8 _ Q {де дм3/кг.
10
Отсюда удельный объем хладагента в состо-
янии 2 равен
v2 =23,37+ 0,88 = 24,25 дм3/кг.
На диаграмме можно прочитать, что v2 не-
много меньше чем 0,0250 м3/кг.
Что касается энтальпии, приведенной в
табл. 1.3.6-4, находим, что для температуры
насыщения +30°С энтальпия равна 440 кДж/
кг при перегреве 30 К и 448,2 кДж/кг при пе-
регреве 40 К. Интерполяционный расчет, ана-
логичный сделанному для удельного объема,
дает
h2 =446,56 кДж/кг,
в то время как на диаграмме получаем величи-
ну, чуть меньшую 450 кДж/кг.
Наконец, энтропия в состоянии 2 находит-
ся из табл. 1.3 .6-5, где для температуры насы-
щения 30°С дана энтропия 1,792 кДж/(кг-К)
при перегреве 30 К и 1,816 кДж/(кг К) при пе-
регреве 40 К. Интерполяционный расчет для
точки 2 дает значение энтропии
s2 = 1,81 кДж/(кг-К),
тогда как на диаграмме находим значение не-
много меньше чем 1,82 кДж/(кг-К).
Поскольку изменение состояния хладагента
происходит при постоянном давлении, то конеч-
ная точка 7 будет находиться в области I на пе-
ресечении горизонтальной изобары, проходя-
щей через начальную точку 2 и отмеченной как
/7=11,92 бар, с изотермой (вертикальной в об-
ласти I), отмеченной как /=+20°С. Кроме тем-
пературы н давления, третьей термодинамичес-
кой характеристикой в точке 7, представляющей
для нас интерес, является энтальпия. Считыва-
ем с диаграммы с возможной при этом точнос-
тью, что
h-j = 225 кДж/кг.
Так как энтальпии в состояниях 2 и 7 те-
перь известны, то можно легко вычислить ко-
личество тепла, выделяемого хладагентом.
h2 - h2 = 446,56 - 225 = 221,56 кДж/кг.
Кроме того, можно вычислить скрытую тепло-
ту конденсации хладагента между состояниями
4 (на кривой насыщенного пара) и 5 (на кри-
вой насыщенной жидкости). Для температуры
насыщения +30°С из табл 1.3.6-2 получаем
сразу же
й4 = 414,62 кДж/кг,
h5 = 236,75 кДж/кг.
Отсюда теплота конденсации прн темпера-
туре +30°С и давлении 11,92 бар равна
1С = 236,75 - 414,62 = -177,87 кДж/кг.
Эта скрытая теплота конденсации, очевид-
но, равна по абсолютной величине скрытой теп-
лоте парообразования при переходе из состоя-
ния 5 в состояние 4 для той же температуры и
того же давления. Впрочем, из табл. 1.3.6-2 сле-
дует также, что теплота парообразования lv рав-
на 177,87 кДж/кг.
При изменении состояния системы в нашем
примере переход из состояния 2 перегретого
пара в состояние 4 насыщенного пара отвечает
охлаждению перегретого пара, переход 4 -> 5
в точности соответствует тому, что происходит
в конденсаторе, а переход 5 -> 7 - тому, что на-
зывается переохлаждением, т. е. падению тем-
258
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Удельная энтальпия, кДж/кг
Рис. 1.3.6-45. Изменение состояния на диаграмме й, 1g р в примере охлаждения из перегретого состояния, конденсации
и последующего переохлаждения R22
пературы жидкости ниже температуры насыще-
ния.
Пример 3
Пусть имеется 1 кг R22 в состоянии пере-
гретого пара при давлении 2,957 бар и темпе-
ратуре 0°С. Давление хладагента поднимают до
11,92 бар, а его температуру - до 68°С. Опре-
делить количество энергии, которое необходи-
мо подвести для этого.
Решение
Обозначим цифрой 1 начальное состояние
(^=2,957 бар и 71=0°С) и цифрой 2 конечное
состояние ф2=11,92 бар и /2=68°С) и нанесем
эти две точки на диаграмму h, 1g р (рис. 1.3.6-
46). Состояния 7 и 2 мы уже встречали в двух
предыдущих примерах.
Мы уже знаем, что
v, =83,43 дм3/кг,
hx =409,6 кДж/кг,
5] =1,81 кДж/(кг-К)
и
v2 = 24,25 дм3/кг,
h2 = 446,56 кДж/кг,
х2 =1,81 кДж/(кг-К).
Мы сразу же видим, что энтропия хладаген-
та не изменяется между состояниями 7 и 2. От-
сюда следует, что сжатие осуществляется при
постоянной энтропии. Это означает, что мы на-
ходимся в условиях, представленных на рис.
1.3.6-38. Мы видели, что в этом случае отсут-
ствует теплообмен с внешней средой и, следо-
вательно, вся работа сжатия полностью погло-
щается хладагентом, давление и температура
которого повышаются, увеличивая тем самым
его внутреннюю энергию. Мы видели в п.
1.3.6.2.2.2 (рнс. 1.3.6-18,г), каковы должны
быть условия для осуществления адиабатичес-
кого сжатия (также называемого изоэнтроп-
ным): компрессор, который его осуществляет,
должен быть идеально теплоизолирован от
внешней среды, в этом случае говорят об иде-
1.3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
259
Удельная энтальпия, кДж/кг
Рис. 1.3.6-46. Изменение состояния на диаграмме Igp в примере на сжатие R22
альном компрессоре. Мы увидим далее, что в
действительности ни один компрессор не явля-
ется идеальным. Однако очень удобно рассмот-
реть фазу сжатия в холодильной машине как
идеальную и затем применить к ней коэффи-
циент, учитывающий различные потери.
В этом примере количество энергии, кото-
рую нужно подвести для сжатия хладагента из
состояния 1 в состояние 2, равно просто разно-
сти соответствующих энтальпий:
h2 -h} =446,56-409,6 = 36,96 кДж/кг.
Пример 4
Чтобы иметь возможность еще ближе позна-
комиться с диаграммой h, 1g р, рассмотрим пос-
ледний пример, который, как и другие приме-
ры, будет нам полезен в дальнейшем. Пусть
имеется 1 кг R22 в жидком состоянии при дав-
лении 11,92 бар и температуре г=+20°С. Состо-
яние этого хладагента изменяют так, чтобы его
температура уменьшилась от +20 до -15°С и
содержание паров стало бы равным 19%. Тре-
буется определить изменение энтальпии хлада-
гента в результате этого процесса.
Решение
Нанесем сначала на диаграмму h, 1g р для
R22 (рис. 1.3.6-47) точки, соответствующие на-
чальному состоянию 7 и конечному состоянию
8 хладагента. Положение точки 7 нам уже из-
вестно из предпоследнего примера. Что каса-
ется точки 8, то мы знаем, что ей соответству-
ет содержание пара х=0,19, т. е. 19% хладаген-
та уже превратилось в пар, поэтому эта точка
находится в центральной области II. С другой
стороны, температура хладагента равна -15°С.
Следовательно, положение точки 8 легко най-
ти: она находится на пересечении кривой
х=0,19 с изотермой (горизонтальной в области
II), соответствующей температуре -15°С. Эта
изотерма совпадает с изобарой, отмеченной как
р=2,957 бар. Соединив точки 7 и 8, обнаружим,
что отрезок 7-8 вертикальный и изменение со-
стояния происходит при постоянной энтальпии,
т. е.
/г7 = Л8 = 225 кДж/кг
(энтальпия в точке 7 была определена во 2-м
примере). Вертикальный отрезок 7-8 образует
260
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Удельная энтальпия, кДж/кг
Рис. 1.3.6-47. Изменение состояния на диаграмме h, Igp в примере на расширение R22
изоэнтальпу, и такое изменение состояния про-
исходит в небольшом устройстве, называемом
регулирующим вентилем. Как мы увидим в п.
3.1.5.2.1, прохождение хладагента через это
устройство сопровождается падением темпера-
туры, так что можно было бы предположить,
что речь идет об экзотермическом изменении
состояния, т. е. с выделением тепла. В действи-
тельности выделяемое тепло не поглощается
внешней средой нз-за большой скорости про-
цесса. В результате оно вызывает частичное
парообразование хладагента, в нашем случае
в пределах 19%. Поскольку нет никакого обме-
на энергией с внешней средой, то, как мы ви-
дели, изменение энтальпии равно нулю, что н
является ответом на поставленный вопрос.
1.З.6.2.4.З. Представление на диаграмме h, lgр
теоретического цикла одноступенчатой
паровой компрессионной холодильной машины
Читателю сейчас станет понятно, что четы-
ре изменения состояния, рассмотренные выше,
на самом деле представляют собой четыре из-
менения состояния, которые имеют место в хо-
лодильной машине, изображенной на рис.
1.3.6-	10 и описанной в п. 1.3.6.2.1.1. Нам ни-
чего больше не остается, как нанести эти че-
тыре изменения состояния на одну диаграмму
h, 1g р (рис. 1.3.6-48), чтобы получить полный
цикл холодильной машины, представленной на
рис. 1.3 .6-10. Различные точки на этой диаграм-
ме соответствуют состояниям хладагента при
прохождении его в этой холодильной машине
через участки, отмеченные теми же номерами.
Заметим, что некоторые точки не появляются
на рис. 1.3.6-48. Эго указанные на рис. 1.3.6-10:
-	точка 3, обозначающая промежуточное
снижение перегрева;
-	точка б, обозначающая промежуточное
переохлаждение;
-	точка 11, обозначающая промежуточный
перегрев.
Что касается точек 8 и 9, то они практичес-
ки совпадают на рис. 1.3.6-48, поскольку вы-
ход из регулирующего вентиля почти всегда
находится непосредственно у входа в испари-
тель.
Дадим теперь сводку теоретических термо-
динамических параметров различных состоя-
1.3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
261
ний хладагента при прохождении его в описы-
ваемой холодильной машине, цикл которой
представлен на рис. 1.3.6-48.
Состояние 1 (точка на всасывающем тру-
бопроводе компрессора)'.
рх = 2,957 бар,
А =0°С,
V] = 83,43 дм3/кг,
hx =409,6 кДж/кг,
s, =1,81 кДж/(кг-К).
Состояние 2 (точка на нагнетательном
трубопроводе компрессора):
р2 = 11,92 бар,
f2 =68°С,
v2 = 24,25 дм3/кг,
h2 = 446,56 кДж/кг,
s2 =1,81 кДж/(кг-К).
(Отсутствие состояний 3 и б вызвано тем,
что в примере цикла, изображенного на рис.
1.3.6-48, мы не учитываем для простоты ни
промежуточного снижения перегрева, ни про-
межуточного переохлаждения.)
Состояние 4 (на входе в зону конденсации):
, р4 = 11,92 бар,
z4 = +30°С,
v4 =19,74 дм3/кг (взято из табл. 1.3.6-2),
h4 = 414,62 кДж/кг,
s4 =1,71 кДж/(кг -К) (взято из табл. 1.3.6-2).
Состояние 5 (выход из конденсатора)-.
р5 = 11,92 бар,
t5 = +30°С,
v5 =0,851 дм3/кг (взято из табл. 1.3.6-2),
й5 =236,75 кДж/кг,
s5 =1,12 кДж/(кг -К) (взято из табл. 1.3.6-2).
Состояние 7 (вход в регулирующий вен-
тиль)'.
р7 = 11,92 бар,
f7 = +20°С,
v7 = 0,824 дм3/кг (то же значение, что для тем-
пературы насыщения +20°С, даже если давле-
ние другое, поскольку жидкости несжимаемы),
й7 = 225 кДж/кг,
Sj не даиа ни в таблицах, ни на диаграмме, но
это не имеет значения, так как эта величина не
потребуется.
Состояние 8/9 (выход из регулирующего
вентиля - вход в испаритель)'.
рп/9 = 2,957 бар,
/8/9=-15°С,
Vg/9 ® 16дм3/кг (значение, приведенное на
диаграмме h, 1g р),
hg/9 = 225 кДж/кг,
58/д не дана ни в таблице, ни на диаграмме,
но у нас нет в ней необходимости.
Состояние 10 (выход из испарителя):
рхо = 2,957 бар,
/ю=-15°С,
v10 = 77,63 дм3/кг (взято из табл. 1.3.6-2),
hw =339,51 кДж/кг (взято из табл. 1.3.6-2),
5|0 =1,77 кДж/(кг К) (взято из табл. 1.3.6-2).
Примечание 1
Температура, соответствующая состояни-
ям 8/9 и 10, одна и та же (-15 °C) и равна тем-
пературе испарения, обычно обозначаемой tQ
(следовательно, tQ= -15°С). То же самое отно-
сится и к давлению в этих двух точках (так же,
как и в точке 7), равному давлению испарения
р0=2,957 бар.
Температура, соответствующая состояниям
4 и 5, одна и та же (+30°С) и равна температу-
ре конденсации, обычно обозначаемой tc (еле-
Рис. 1.3.6-48. Представление на диаграмме h. 1gр для R22 теоретического цикла одноступенчатой паровой компрессионной холодильной машины, изображенной на
рис. 1.3.6-10
262	1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
1.3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
263
довательно, Гс=+ЗО°С). То же самое относится
и к давлению в этих двух точках (так же, как и
в точках 2 и 7), равному давлению конденса-
ции р= 11,92 бар.
Примечание 2
Все диаграммы h, 1g р, очевидно дающие
приближенные значения, и таблицы, такие, как
табл, с 1.3.6-2 по 1.3.6-5, являются реальными
документами, следовательно, все термодинами-
ческие параметры различных состояний хлада-
гента, которые мы только что вычисляли, яв-
ляются точными величинами.
Это относится, в частности, к температуре
/2=68°С в конце изоэнтропного сжатия. Если
мы сравним это значение с найденным в рас-
чете при выполнении упражнения п. 1.3.6.2.2.6,
исходные данные которого те же, что и в на-
шем случае, то обнаружим расхождение в 4 К,
поскольку мы нашли, что температура в конце
адиабатического сжатия равна только 64°С. Это
объясняется, как мы уже указывали в различ-
ных примечаниях, в частности в пп. 1.3.6.2.2.3
и 1.3.6.2.2.6, тем, что для простоты уравнения,
содержащие у, ср и cv, не были точными в стро-
гом смысле.
1.3.6.2.4.4. Представление реального цикла
одноступенчатой паровой компрессионной
холодильной машины на диаграмме h, 1g р
Цикл, представленный на рис. 1.3.6-48, на
самом деле является лишь теоретическим цик-
лом, который не учитывает реальную работу'
компрессора и в котором для описания поли-
тропного сжатия необходимо ввести индикатор-
ный коэффициент полезного действия т](, а для
описания потерь в движущихся частях ввести
механический коэффициент полезного действия
т|т. Теоретический цикл не учитывает также
потерь напора в трубопроводах и арматуре.
Сейчас мы рассмотрим, как эти параметры вли-
яют на вид теоретического цикла.
1.3.6.2.4.4.1. Влияние индикаторного
коэффициента полезного действия на изменение
холодильного цикла
Изменение состояния хладагента в ходе сжа-
тия от состояния 1 до состояния 2, представ-
ленное на рис. 1.3.6-48, может быть получено
только в идеальном компрессоре, в котором нет
никакого теплообмена с внешней средой, т. е.
в котором вся работа сжатия используется на
повышение давления и температуры хладаген-
та, следовательно, его внутренней энергии. В
этом случае мы видели, что сжатие было изо-
энтропным.
В действительности такого идеального ком-
прессора - идеального потому, что вся работа
сжатия передается хладагенту, - не существу-
ет, так как всегда происходит обмен теплом
между системой и внешней средой. Когда пары
хладагента попадают в компрессор, они более
холодные, чем стенки компрессора, и поэтому
продолжают перегреваться. Затем, по мере сжа-
тая, температура пара начинает превышать тем-
пературу стенки, и теперь уже пар отдает теп-
ло стенке.
Для того чтобы температура материала, из
которого изготовлен цилиндр, не превышала
допустимую, предусматривается охлаждение
последнего путем обдува воздухом оребрения
головки цилиндра или с помощью воды, цир-
кулирующей в рубашке, размещенной вокруг
головки цилиндра. К этому добавляются дру-
гие, вторичные потери тепла, которые трудно
учесть количественно. Они обязаны своим про-
исхождением трению поршня о стенки цилин-
дра. Кроме того, необходимо учесть также по-
тери давления при прохождении хладагента
через всасывающий и нагнетательный клапа-
ны и т.д.
Так как учесть все эти потоки тепла очень
трудно, если пытаться оценивать каждый из
них, то их учитывают целиком, полагая, что
часть энергии сжатия используется полезно на
увеличение внутренней энергии хладагента
(увеличение давления и температуры), тогда как
другая часть представляет собой чистые поте-
ри во внешнюю среду через стенки цилиндра.
Такое сжатие называется политропным и об-
суждается в пп. 1.3.6.2.2.7 и 1.3.6.2.3.7. Разли-
чие между политропным и изоэнтропным сжа-
тием заключается в энергии, теряемой в слу-
чае политропного сжатия. Эту энергию учиты-
вают, вводя коэффициент полезного действия,
который называется индикаторным т|. и харак-
10—1369
264
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Рис. 1.3.6-49. Сравнение на диаграмме h, 1gр различных кривых сжатия для нашего примера холодильной машины:
1- 2 для изоэнтропного сжатия (без учета индикаторного и механического коэффициентов полезного действия и по-
терь давления); 1- 2‘ для политропного сжатия (без учета механического коэффициента полезного действия и потерь дав-
ления); 1 - 2" для сжатия с учетом индикаторного и механического коэффициентов полезного действия (но все еще без
учета потерь давления, влияние которых будет показано на рис. 1.3.6-51)
теризует реальное, т. е. политропное, сжатие по
отношению к идеальному теоретическому, т. е.
изоэнтропному, сжатию.
Итак, расчет работы компрессора при по-
литропном сжатии (без учета,однако, механи-
ческого коэффициента полезного действия и
потерь давления во всасывающем и нагнета-
тельном трубопроводах) осуществляется с по-
мощью некоторого индикаторного коэффициен-
та полезного действия т|г вычисление которого
будет дано в п. 1.З.6.З.4.2.
Пример холодильной установки, которую
мы изучали до сих пор, вновь изображен на
рис. 1.3.6-49, где изоэнтропное сжатие 1-2 то
же самое, что и на рис. 1.3.6-48. Однако мы
добавили здесь в виде пунктирного отрезка ре-
альное политропное сжатие 1-2'. Обозначим
через теоретическую работу сжатия, т е. ра-
боту при изоэнтропном сжатии, и через w -
реальную работу сжатия, называемую индика-
торной, так как ее можно зарегистрировать с
помощью индикатора Ватта, если сжатие
политропное. Получаем
.... ^2
и', hr -hl ’
следовательно.
П,
и
й2.
Лэ И]
=^.+-—
п,
Для условий, представленных на рис 1.3.6-
49, предположим, что индикаторный коэффи-
1.3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
265
циент полезного действия равен 80%. Отсюда
получим
446,56-409,6	.
и, =-------------= 46,20 кДж/кг
0,8	'
и
h2, = 409,6+ 446-56" 409-6 = 4558 кДж/кг.
0,8
Если нанести это значение на диаграмму h,
1g р, изображенную на рис. 1.3.6-49, то мы об-
наружим, что температура в состоянии 2', от-
вечающем пересечению изоэнтальпы, соответ-
ствующей Л2,=45 5,8 кДж/кг, и изобары, соответ-
ствующей р2,= 11,92 бар, равна г2,®78°С. Заме-
тим, что конечная температура политропного
сжатия, полученная в расчете в примечании 1
п. 1.3.6.2.2.7, была равна /2=74,8°С. Посколь-
ку там были сделаны упрощающие предполо-
жения относительно показателя политропы, то
можно оценить, что реальная температура в
конце сжатия будет примерно на 4 К выше, т.е.
близка к 78°С.
1.3. б. 2.4.4.2. Влияние механического
коэффициента полезного действия на изменение
цикла
В расчете работы компрессора, которую мы
сейчас вычислили, подразумевалось, что его
механический коэффициент полезного действия
равен единице, чего никогда не бывает на прак-
тике из-за трения, возникающего там, где есть
движущиеся части. Если обозначить через
величину этого механического коэффициента
полезного действия и через wim - реальную ра-
боту (однако еще без учета потерь давления в
трубопроводах и арматуре), то получим
”,	h2-h}
h2„-h, ’
i,m z i
следовательно,
где h2„ - энтальпия в новом состоянии 2", ко-
торое теперь отвечает пересечению изоэнгаль-
пы, соответствующей Л2„, с изобарой, соответ-
ствующей р= 11,92 бар.
Так как
П,
получаем
Следовательно,
П, •
и
п, •
Пример
Вернемся к рассмотренному примеру и при-
мем, что механический коэффициент полезно-
го действия равен r|m=0,9. Без учета потерь дав-
ления работа компрессора будет равна
и, 46,20	.
=----= -Z-7- = 51,3 кДж/кг.
0,9
Отсюда получаем
455,8-409,6
h2„ =409,6 +-----—-----= 460,9 кДж/кг.
Очевидно, можно было бы провести расчет
следующим образом:
и
wis 446,56-409,6	.
и, =-----— = -------------- = 51,3 к Дж/кг,
'	0,8 х 0,9
энтальпия в точке 2" будет равна
446,56-409,6
h2„ = 409,6 + —	---= 460,9 кДж/кг.
v,o X U,У
266
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Заметим, что произведение индикаторного
коэффициента полезного действия т]( на меха-
нический т] обозначается иногда т]е (эффектив-
ный коэффициент полезного действия). Полу-
чаем тогда
Пе =П, 'Пт-
На диаграмме h, 1g р можно увидеть, что
температура в конце эффективного сжатия рав-
на 12'®86°С.
1.3.6.2.4.4.3. Влияние потерь давления
в трубопроводах и арматуре на ход цикла
Изучение потерь давления в трубопроводах
будет предметом обсуждения в разд. 2.3.4, но
мы отметим уже сейчас, что имеются в виду
потери при всасывании и нагнетании, которые
оказывают влияние на ход цикла.
а) Потери давления при всасывании в компрес-
сор
Они возникают в результате движения хлад-
агента в испарителе, особенно во всасывающем
трубопроводе. Если мы обратимся к диаграм-
ме h, 1g р для R22 (рис. 1.3.6-51), то цикл 1-
2"-7-8/9, изображенный на рис. 1.3.6-49, т. е.
цикл, учитывающий индикаторный и механи-
ческий коэффициенты полезного действия и
потери давления при всасывании, приведет к
перемещению точки 1 в положение Г.
Пример
Для пояснения применяемого подхода пред-
положим, что потери давления при всасывании
в установке, рассматриваемой в нашем приме-
ре, равны приблизительно 0,10 бар. Это озна-
чает, что давление паров при всасывании в ком-
прессор будет равно
2,957-0,1 = 2,857 бар.
Если обратиться теперь к табл. 1.3.6-2, то
мы обнаружим, что температура испарения рав-
на -20°С для давления 2,448 бар. Мы знаем,
что для -15°С давление равно 2,957 бар. Это
означает, что падение температуры на 5 К со-
ответствует падению давления, равному
2,957-2,448 = 0,509 бар.
Простая пропорция позволяет нам найти
падение температуры испарения, соответству-
ющее падению давления 0,1 бар:
5x0,1
Д'-^ = °’98К’
или, округленно, 1 К, оно называется эквива-
лентным падением температуры испарения.
Следовательно, можно сказать, что условная
температура испарения равна
-15-1 = -16°С,
эта величина является одновременно темпера-
турой всасывания при насыщении и обознача-
ется Именно исходя из этой температуры
всасывания при насыщении можно определить
с помощью рис. 1.3.6-50 изменение холодопро-
изводительности компрессора, так же как и про-
изводительности, приходящейся на один обо-
рот вала.
Для температуры насыщенных паров при
всасывании -15°С рис. 1.3.6-50 дает значение
количества выработанного холода, примерно
равное 7,1 кВт, тогда как для -16°С это значе-
ние не более 6,45 кВт. Отсюда можно сделать
вывод, что для падения температуры насыщен-
ных паров при всасывании на 1 К, которое со-
ответствует, как мы видели, потере давления
при всасывании 0,1 бар, количество выработан-
ного холода при -16°С составит только
= 90,8%
7Д
от величины, соответствующей -15°С.
Что касается других параметров, то диа-
грамма на рис. 1.3.6-50 дает для -15°С значе-
ние мощности на валу 4,22 кВт и удельную про-
изводительность (отношение мощности на валу
к выработанному холоду) 0,594 кВт/кВт. Это
означает, что для производства 1 кВт холода
требуется мощность приводного двигателя, рав-
ная 0,594 кВт. При -16°С та же диаграмма дает
значение удельной производительности 0,635
кВт/кВт. Это означает, что нужно предусматри-
вать 0.635 кВт мощности приводного двигате-
ля для производства 1 кВт холода. Отсюда, сле-
довательно, можно заключить, что для получе-
ния при -15°С холодопроизводительности в 7,1
кВт необходимо иметь на валу
0,594x7,1=4,51 кВт.
1.3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
267
Рис. 1.3.6-50. Изменение количества вы-
работанного холода 2о j и эффективная мощ-
ность (на валу)Рг компрессора в зависимости
от температуры всасывания при насыщении
(нз книги “Конструктор холодильных прибо-
ров” (Der Kalteanlagenbauer Breidenbach, Ed.
C.F.Muller, Karlsruhe, Bd 2, 3е ed., 1990, S.
277))
Следовательно, если температура насыщен-
ных паров при всасывании равна -16°С, то для
получения той же холодопроизводительности
мощность на валу должна быть равна
.^35 х 7Д = 0,635 ^
0,594 х 7,1 0,594
по сравнению с мощностью для температуры
всасываемого насыщенного пара -15°С.
Легко определить либо по табл. 1.3 .6-3, либо
непосредственно по диаграмме на рис. 1.3.6-
51, что удельный объем всасываемых компрес-
сором паров возрастает, если температура вса-
сываемых насыщенных паров снижается. По-
скольку объем пара, пропускаемый через ком-
прессор, остается тем же (очевидно, скорость
вращения не изменяется), это означает, что мас-
совый расход при всасывании будет меньше,
отсюда следует уменьшение холодопроизводи-
тельности. Кроме того, степень сжатия, которая
сначала была равна
—2—= 4,031,
2,957
теперь, с учетом только потери давления при
всасывании, составляет
11,92
= 4,172,
2,957-0,1
те. возросла на 3,5%.
б) Потери давления при нагнетании из компрес-
сора
Эти потери возникают в результате движе-
ния хладагента в нагнетательном трубопрово-
меньшей мере, в конденсаторе. Обра-
де и, в
щаясь к диаграмме на рис. 1.3.6-51, увидим,
что точка 2" (с диаграммы на рис. 1.3.6-29) пе-
реместится в положение 2"' и новой кривой
сжатия станет Г - 2"'.
Пример
Чтобы пояснить вышесказанное, предполо-
жим, что потеря давления при нагнетании в
нашем примере установки составляет прибли-
зительно 0,20 бар. Это означает, что если бы
мы хотели, чтобы давление конденсации было
равным 11,92 бар, то давление нагнетания ком-
прессора должно равняться
11,92+ 0,2 = 12,12 бар.
Если обратиться к табл. 1.3.6-2, то окажет-
ся, что для температуры +30°С соответствую-
щее давление равно 11,92 бар, как мы это уже
видели ранее, и для температуры +35°С соот-
ветствующее давление равно 13,55 бар. Следо-
вательно, увеличению температуры на 5 К со-
ответствует увеличение давления
13,55-11,92 = 1,63 бар.
Простая пропорция позволяет нам найти
увеличение температуры конденсации, соответ-
ствующее увеличению давления на 0,2 бар:
5x0,2
Д^1Ж-=О’6К;
эта величина называется эквивалентным при-
ращением температуры конденсации. Отсюда
условная температура конденсации равна
+30 + 0,6=30,6°С;
268
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Удельная энтальпия, кДж/кг
Рис. 1.3.6-51. Деформация цикла в нашем примере холодильной машины, вызванная потерями давления при всасыва-
нии и нагнетании. Деформация показана в сильно увеличенном виде, для того чтобы читатель лучше оценил ее послед-
ствия. В нашем примере точка Г находится на изобаре р0'=2,857 бар, соответствующей температуре всасываемых насы-
щенных паров 16°С, в то время как точка 2"' находится на изобаре рс'=12.12 бар, соответствующей температуре на-
гнетаемого насыщенного пара tcl =+30,6°С
эта температура является температурой нагне-
таемых насыщенных паров, обозначаемой t
Исходя из нее можно найти с помощью рис.
1,3.6-52 изменение холодопроизводительности
компрессора и мощности на валу.
Для температуры насыщения при нагнета-
нии +ЗО°С рис. 1.3.6-52 дает значение холодо-
производительности 19,6 кВт, тогда как для
+ЗО,6°С она не более 19,35 кВт. Отсюда мож-
но заключить, что для увеличения на 0,6 К тем-
пературы насыщения при нагнетании, которое
соответствует, как мы это уже видели, измене-
нию давления нагнетания (потере давления),
равному 0,2 бар, холодопроизводительность
при +30,6°С будет не более чем
^=98,7%
19,60
от ее значения при температуре нагнетаемых
насыщенных паров +30°С.
Что касается удельной производительности,
диаграмма показывает, что при +30°С нужно
предусмотреть 0,251 кВт эффективной мощно-
сти для производства 1 кВт холода, тогда как
при +ЗО,6°С необходимо 0,258 кВт. Отсюда
можно заключить, что для получения при
температуре нагнетаемых насыщенных паров
+30,6°С той же холодопроизводительности, что
и при +30°С, мощность на валу компрессора
должна быть равной
2^ = 102,8%
0.251
от величины, соответствующей температуре
нагнетаемых насыщенных паров +30°С, т. е.
эффективной конденсации. Только из-за потерь
давления при нагнетании необходимо получить
в конце сжатия давление 12,12 бар, что влечет
за собой степень сжатия, равную
12,12
2,957
= 4,098 .
По отношению к начальной степени сжатия
4.031, не учитывающей потерь давления при
нагнетании, поправочный множитель равен
1.3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
269
Ряс. 1.3.6-52. Изменение холодопро-
изводительности брутто 4 и мощнос-
ти на валу Ре компрессора в зависимос-
ти от температуры насыщения прн на-
гнетании (из упоминавшейся книги “Der
Kalteanlagenbauer...” (Bd 2, S. 278))
4,098
4,031
1,0166,
что соответствует увеличению на 1,66%.
Итак, если учесть потери давления при вса-
сывании и нагнетании, то переход от давления
2,857 бар к давлению 12,12 бар произойдет при
степени сжатия, равной
12,12
2,857
= 4,242 .
Начальную степень сжатия нужно умножить
на
—:——= 1,052,
4,031
т. е. увеличить на 5,2%.
Увеличение степени сжатия приводит, как
это можно увидеть на диаграмме, изображен-
ной на рис. 1.3.6-51, к увеличению температу-
ры в конце сжатия.
В конечном счете потери давления при вса-
сывании и нагнетании компрессора представ-
ляют собой нежелательные явления, посколь-
ку:
-	степень сжатия возрастает;
-	температура в конце сжатия возрастает;
-	потребляемая мощность возрастает;
-	холодопроизводительность уменьшается;
-	коэффициент полезного действия умень-
шается.
Заметим также, что потери давления при
всасывании приводят к более выраженному от-
рицательному влиянию на холодопроизводи-
тельность и мощность на валу, чем потери при
нагнетании. Действительно, в нашем примере
потери давления при всасывании (0,1 бар) со-
ставляют 50% от потерь при нагнетании (0,2
бар), тогда как уменьшение холодопроизводи-
тельности из-за потерь давления при всасыва-
нии равно
100-90,8 = 9,2%,
а из-за потерь давления при нагнетании толь-
ко
100-98,7 = 1,3%.
Потери давления при всасывании увеличи-
вают требуемую мощность на валу на
106,9-100 = 6,9% ,
тогда как при нагнетании потери давления уве-
личивают эту мощность только на
102,8-100 = 2,8%.
в) Потери давления в жидкостном трубопро-
воде
Речь идет о потере давления в трубопрово-
де, соединяющем конденсатор с регулирующим
вентилем. Если мы обратимся к рис. 1.3.6-51,
то обнаружим, что падение давления между
точкой 5, представляющей выход из конденса-
тора, и точкой 7, представляющей вход в регу-
лирующий вентиль, приводит к перемещению
точки 7 в положение 7'. Это влечет за собой та-
кие нежелательные явления, как снижение рас-
хода через регулирующий вентиль из-за умень-
шения давления на входе или опасность попа-
270
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
дания в регулирующий вентиль смеси жидко-
сти и пара вместо одной жидкости, что неиз-
бежно отразится на его функционировании.
Образование пузырьков пара может произой-
ти либо из-за самопроизвольного парообразо-
вания, возникающего при слишком сильной
потере давления на пути между точками 5 и 7
(явление называется внезапным вскипанием),
либо из-за слишком слабого переохлаждения,
когда даже при малой потере давления точка 7
переходит из области жидкого состояния в об-
ласть неоднородной смеси (жидкость + пар).
1.3.б.2.4.4.4. Режимы работы холодильной
машины
В холодильной машине, которую мы иссле-
довали до сих пор, компрессор всасывает пары
в состоянии 1 (рис. 1.3.6-53), находящемся в
области перегретого пара. Однако в зависимо-
сти от настройки регулирующего вентиля ком-
прессор может также всасывать пары из состо-
яния Л или состояния С, находящихся в облас-
ти двухфазной среды, причем нагнетание мо-
жет привести либо в точку В, расположенную
на кривой сухого насыщенного пара, либо в точ-
ку D, находящуюся в области перегретого пара.
Если сжатие идет по кривой типа A-В, то
говорят, что компрессор работает во влажном
режиме, так как пары содержат капельки жид-
кости в течение всего сжатия, причем последняя
капелька испарится в состоянии В. Если сжа-
тие идет по кривой типа С-D, то говорят, что
компрессор работает в смешанном режиме,
поскольку вся теплота парообразования смеси
будет исчерпана, когда кривая С-D пересечет
кривую х=1. соответствующую состоянию су-
хого насыщенного пара. Остальная часть сжа-
тия будет происходить в области перегретого
пара. Наконец, в случае кривой 1-2 компрес-
сор работает в сухом режиме, поскольку все
сжатие происходит в области перегретого пара.
Из рис. 1.3.6-53 можно сразу же сделать
вывод, что работа компрессора в сухом режи-
ме позволяет повысить удельную холодопро-
изводительность от величины
~ ^8/9
для влажного режима до
^1 ~ ^8/9
для сухого режима.
Однако нельзя упускать из виду, что удель-
ный объем пара возрастает между состоянием
А и состоянием 1. Это означает, что для того,
чтобы пропустить через себя тот же массовый
расход хладагента, компрессор должен будет
вращаться быстрее, следовательно, производить
более значительную работу, другими словами,
если скорость вращения остается неизменной,
то холодопроизводительность уменьшается.
Однако в целом количество произведенного хо-
лода будет больше в сухом режиме работы, в
условиях, когда перегрев все-таки будет поле-
зен, т. е. то, что, по существу, имело место в
нашем случае относительно условий внутри
холодильной камеры (см. 10-11 на рис. 1.3.6-
55).
С другой стороны, работа в сухом режиме
влечет за собой значительное увеличение тем-
пературы в конце сжатия, температура в состо-
янии 2 на рис. 1.3.6-53 намного выше, чем в
промежуточном состоянии D и, тем более, чем
в состоянии В. Отсюда возникает опасность
образования углерода в масле, что дополни-
тельно повлечет за собой снижение его качества
как смазочного материала. Перегревается и
материал корпуса, что вынуждает применять
эффективное охлаждение корпуса компрессора,
особенно головок компрессора, поскольку недо-
статочное охлаждение приводит к новому по-
вышению удельного объема пара внутри цилин-
дров, а это влечет за собой уменьшение холо-
допроизводительности.
Что касается работы во влажном режиме, то
он не только не позволяет полностью исполь-
зовать скрытую теплоту парообразования, но и
приводит к серьезным осложнениям: к возник-
новению дополнительных механических напря-
жений. Действительно, капельки хладагента,
находящиеся во взвешенном состоянии, осаж-
даются в большем или меньшем количестве на
поверхности поршня или стенок камеры сжа-
тия. Это приводит в конце концов к возникно-
вению гидравлических ударов, которые могут
серьезно повредить компрессор. Вот почему, а
1.3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
271
Удельная энтальпия, кДж/кг
режимы работы холодильной машины: / 2 - сжатие в сухом режиме; А-В - сжатие во влаж-
Рис. 1.3.6-53. Различные
ном режиме; С-D - сжатие в смешанном режиме
также в связи с тем, что головки цилиндров со-
временных компрессоров хорошо охлаждают-
ся, больше распространен сухой режим рабо-
ты компрессоров.
1.3.6.2.4.5. Применение диаграммы h, lg р
для исследования аномалий в работе
холодильной машины
Мы уже видели на рис. 1.3.6-49, что основ-
ной цикл в нашем примере холодильной маши-
ны представляется как последовательность со-
стояний 1 - 2 - 7 - 8/9. Этот цикл мы снова
изобразили на рис. 1.3.6-54. Если бы мы уста-
новили на входе в регулирующий вентиль ма-
нометр и термометр, то увидели бы, что при
нормальной работе давление равно 11,92 бар и
температура +20°С.
Предположим, что манометр показывает
11,92 бар, но на термометре +ЗО°С. Мы долж-
ны будем отсюда сделать вывод, что точка 7
передвинулась в положение между точками 5 и
4, поскольку между этими двумя состояниями
давление и температура хладагента будут соот-
ветственно равны 11,92 бар и +ЗО°С. Если мы
примем, что точка 7 сместилась в положение
7, то цикл нашей холодильной машины теперь
будет представлять последовательность состо-
яний 1 - 2 - 7 - 849'. Легко получить, что удель-
ная холодопроизводительность уменьшится на
разность
(/1] -Л8/9) ~ (^1 ~ ^879') ~ ^879' “^8/9-
Положение точки 7' может быть определе-
но только по положению точки 849', которая, в
свою очередь, может быть определена только
по холодопроизводительности. Точное положе-
ние точки 7' не имеет особого значения, глав-
ное заключается в том, что точка 7 располага-
ется справа от точки 5. Отсюда следует, что ко-
личество хладагента в машине недостаточно,
это может быть результатом, например, утечки.
К такому же выводу нам позволяют прийти и
другие признаки: продолжительность работы
компрессора постоянно возрастает, и все труд-
нее поддерживать температуру окружающего
воздуха в соответствии с требованиями инст-
рукции.
График цикла холодильной машины на диа-
грамме h, 1g р позволяет также определить д/ту-
гие аномалии. Например, это может быть при-
сутствие посторонних газов, таких, как воздух,
Til
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Рис. 1.3.6-54. Деформация цикла холодильной машины в результате недостаточной заправки ее хладагентом (цикл 1 -
2-7' - 8’19'). В случае присутствия посторонних газов точка переместится в положение 2’
потому что давление конденсации возрастет на
величину парциального давления воздуха, что
выразится в деформации цикла, при которой
точка 2 на рис. 1.3.6-54 переместится в поло-
жение 2'. Цикл будет деформироваться и в слу-
чае, когда давление конденсации повышается
либо из-за недостаточных размеров конденса-
тора, либо из-за его загрязнения.
1.З.6.З. Термодинамические
характеристики одноступенчатой
паровой компрессионной холодильной
машины1 с фазовым переходом
Термодинамические характеристики холо-
дильной машины могут быть разделены на че-
тыре группы:
• тепловые характеристики, а именно:
1 Определения холодильной машины, холодильной ус-
тановки и холодильной системы, приведенные как в терми-
нологии Cecomaf (см.: “Используемые термины и их опре-
деления” иа с. 8-9 настоящего издания), так и в “Новом меж-
дународном словаре по холодильной науке и технике”, очень
близки между собой, поэтому мы приняли здесь общий тер-
мин “холодильная машина”.
- удельная холодопроизводительность,
-	объемная холодопроизводительность,
-	массовый расход хладагента,
-	объемный расход хладагента,
-	холодопроизводительность;
• геометрические характеристики компрессо-
ра, а именно:
-	описываемый объем,
-	геометрический объем,
-	ход поршня,
-	внутренний диаметр цилиндра,
-	коэффициент подачи;
• механические характеристики, а именно:
-	работа,
-	среднее давление,
-	мощность;
• качественные характеристики, а именно:
-	степень сжатия,
-	коэффициент полезного действия,
-	холодильный коэффициент,
-	степень качества.
Чтобы пояснить все эти понятия, мы при-
ведем в качестве примера термодинамические
1.3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
273
характеристики холодильной машины, работа-
ющей на R22. Эта машина служила нам моде-
лью в п. 1.3.6.2.
Рис. 1.3.6-55 воспроизводит принципиаль-
ную схему нашей холодильной машины и хо-
лодильной камеры, которую она обслуживает.
Так как мы сделали несколько небольших из-
менений по сравнению с принципиальной схе-
мой, приведенной на рис. 1.3.6-10, напомним
кратко ее описание.
Поступая в компрессор в точке 1 при тем-
пературе 0°С, сжимаемые в нем пары нагне-
таются в точке 2 при температуре 68°С. Про-
цесс сжатия в настоящий момент будем считать
нзоэнтропийным. Между точками 2 н 4 пары
хладагента проходят через первый участок кон-
денсатора, где перегретый пар охлаждается с
68 до 30°С. Собственно конденсация осуществ-
ляется в конденсаторе между точками 4 и 5. По
выходе из конденсатора, т. е. в точке 5, жид-
кий хладагент прн температуре 30°С попада-
ет в переохладитель н покидает его в точке 7
при температуре 20°С, т. е. после переохлаж-
дения на 10 К.
Жидкий хладагент поступает затем в регу-
лирующий вентиль 7 при температуре 20°С и
выходит из него в точке 8/9 при температуре
-15°С. Хладагент, уже в двухфазном состоянии
(жидкость + пар), поступает в испаритель; тем-
пература паров в точке 10 по-прежнему -15°С.
Пары хладагента проходят затем по участ-
ку трубопровода 10—11: поступая туда при тем-
пературе -15°С в точке 10, они выходят в точ-
ке 11 при температуре -9°С из-за нагрева во
время движения воздухом холодильной каме-
ры, имеющим температуру -5°С. Поскольку
пары перегреваются на участке 10—11 внутри
холодильной камеры, то этот перегрев способ-
ствует производству холода: говорят, что име-
ет место полезный перегрев.
В точке 11 пары покидают холодильную ка-
меру при температуре -9°С, и, проходя по тру-
бопроводу, находящемуся, например, в произ-
водственном помещении, пары перегреваются
окружающим воздухом, так что они всасыва-
ются компрессором при температуре 0°С. Сле-
довательно, между точками 11 и 1 хладагент
подвергается новому перегреву на 9 К, так что
суммарный перегрев составляет 6+9=15 К.
контур охлаждения
в переокладителе
Рис. 1.3.6-55. Принципиальная схема холодильной машины, работающей на R22 и обслуживающей холодильную ка-
меру, температура которой должна поддерживаться равной -5°С. Точка 2" соответствует состоянию паров хладагента на
выходе из компрессора с учетом индикаторного (т),) н механического (rj ) коэффициентов полезного действия
274	1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О	л “ГС-КУИ	~ ->?
Заметим, что перегрев, имеющий место
между точками 77 и У, не приносит никакой
пользы для производства холода, поскольку он
происходит вне холодильной камеры.
С другой стороны, перегрев может представ-
лять интерес, если пар в точке 77 еще влажный,
так как перегрев на участке 77-7 может дать
возможность пару достичь компрессора в сухом
состоянии, что позволит избежать опасности
разрушения компрессора из-за гидравлическо-
го удара.
Цикл нашей холодильной машины, работа-
ющей на R22 и оснащенной внешним переох-
ладителем (это означает, что переохлаждение
происходит не в конденсаторе), представлен на
рис. 1.3.6-56.
Приведем еще раз известные нам термоди-
намические параметры различных состояний
хладагента.
Состояние 7:
Pi = 2,957 бар,
7, =0°С,
V! =83,43 дм3/кг,
/г, =409,6 кДж/кг,
5] =1,81 кДж/(кг-К).
Состояние 2:
р2 = 11,92 бар,
t2 =68 °C,
v2 = 24,25 дм3/кг,
h2 =446,56 кДж/кг,
s2 =1,81 кДж/(кг-К).
Состояние 4:
Ри = 11,92 бар,
74 =30 °C,
v4 =19,74 дм3/кг,
Л4 =414,62 кДж/кг,
s4 = 1,71 кДж/(кг-К).
Состояние 5:
р5 = 11,92 бар,
75 =30 °C,
v5 = 0,851 дм3/кг,
й5 = 236,75 кДж/кг,
55 =1,12 кДж/(кг-К).
Состояние 7:
р7 = 11,92 бар,
t7 =20 °C,
v7 ® 0,824 дм3/кг,
h7 = 225 кДж/кг,
s7 (значение неизвестно).
Состояние 8/9:
ps/9 = 2,957 бар,
= -15 °C,
v8/9 ~16 дм3/кг,
Л8/9 = 225 кДж/кг,
s8/9 (значение неизвестно).
Состояние 10:
pw = 2,957 бар,
710 =-15 °C,
v,0 = 77,63 дм3/кг,
й10 = 399,51 кДж/кг,
5,0 =1,77 кДж/(кг-К).
Что касается точки 77, то мы сейчас знаем
только, что она находится на изобаре р0=2,957
бар и что температура в ней равна -9°С. Пере-
грев (полезный) в точке 77 составляет 6 К. Нам
не хватает, следовательно, еще энтальпии,
удельного объема и энтропии в этой точке. Од-
нако только энтальпия в состоянии 77 нам при-
годится в расчетах термодинамических пара-
метров нашей машины. Мы определим лишь
эту величину, а читатель может сам в качестве
1.3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
275
Рис. 1.3.6-56. Представление иа диаграмме h, 1g р цикла нашей холодильной машины иа R22, оснащенной внешним
переохладителем. Изменение состояния 1-2 соответствует теоретическому сжатию (изоэнтропному), на основе которого
будут выполнены все наши расчеты. Относительно точки 2" см. рис. 1.3.6-49
упражнения найти значения удельного объема
и энтропии, которые рассчитываются тем же
способом.
Если обратиться к табл. 1.3.6-4, можно ус-
тановить, что для температуры насыщения -15°С
энтальпия паров равна 402,9 кДж/кг при пере-
греве 5 К н 406,2 кДж/кг при перегреве 10 К,
т. е. разность энтальпий 3,3 кДж/кг соответ-
ствует разности температур 5 К. Простая про-
порция позволяет нам определить разность
энтальпий hJi, соответствующую перепаду тем-
ператур 1 К (разность между 5 н 6 К). Нахо-
дим
Дй = 3’3.х * - кДж/кг.
Отсюда энтальпия в точке 11 равна
Аи =402,6+0,66 = 403,56 кДж/кг.
Следовательно, для точки 11 имеем
ри = 2,957 бар,
Г„ = -9°С,
Ан = 403,56 кДж/кг.
Теперь, когда мы знаем практически все
параметры для различных состояний хладаген-
та в ходе цикла, мы можем найти термодина-
мические характеристики нашей холодильной
машины.
Отметим, что для того, чтобы не утяже-
лять изложение, мы не учитываем потери
давления, которые имеют место в трубопро-
водах и арматуре и которые мы уже обсужда-
ли в п. 1.3.6.2.4.4.3.
Наконец, расчет термодинамических харак-
теристик нашей холодильной машины выпол-
няется в предположении, что холодопроизводи-
тельность нетто (полезная) внутри холодильной
камеры должна быть равна Qo п=32 кВт (кДж/с).
276
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
1.З.6.З.1. Тепловые характеристики
1.3.6.3.1.1. Удельная холодопроизводительность
нетто (полезная) на килограмм
циркулирующего хладагента
Она равна разности энтальпий на выходе и
входе холодильной камеры. Следовательно, по-
лучаем
Чот,п =	“^8/9-
Пример
Для нашей холодильной машины имеем
~ 403,56 - 225 = 178,56 кДж/кг.
Заметим, что эта удельная холодопроизво-
дительность является суммой удельной холодо-
производительности, относящейся к испарите-
лю и равной
Л10 -Л8/9 =399,51-225 = 174,51 кДж/кг,
и удельной холодопроизводительности, относя-
щейся по-прежнему к внутреннему объему хо-
лодильной камеры между точками 70 и 77 и
связанной с полезным перегревом:
Лп -Л1о =403,56 - 399,51 = 4,05 кДж/кг.
1.З.6.З.1.2. Объемная
холодопроизводительность нетто (полезная)
на кубический метр хладагента, поступающего
в компрессор
Она равна отношению удельной холодопро-
изводительности нетто qOnn к удельному объе-
му паров хладагента, всасываемых компрессо-
ром:
_ Я0т,п
4ov,n ~	.
V1
Пример
Для нашей холодильной машины получаем
4ov п =	= 2140,23 кДж/м3
’	0,08343	' ’
где удельный объем Vj выражен в м3/кг.
7.3.6.3.1.3. Удельная холодопроизводительность
брутто на килограмм циркулирующего
хладагента
Она равна разности энтальпий хладагента
между входом в компрессор и входом в испа-
ритель (или трубопровод в холодильной камере):
90т,Ъ = ^1 “^8/9 •
Пример
Для нашей холодильной машины получаем
qOmb ~ 409,6-225 = 184,6 кДж/кг.
1.З.6.З.1.4. Объемная
холодопроизводительность брутто
на кубический метр хладагента, поступающего
в компрессор
Она равна отношению удельной холодопро-
изводительности брутто q^h к удельному объе-
му паров, всасываемых в компрессор:
_ Ч()т,Ь
4()v,b ~	•
V1
Пример
Применительно к нашей холодильной ма-
шине предыдущая формула дает
?ov ь =	= 2212,63 кДж/м3.
v- 0,08343
Объемная холодопроизводительность брут-
то q^ компрессора изменяется в ту или иную
сторону в зависимости от перегрева перед вса-
сыванием, следовательно, от температуры вса-
сывания. Рассмотрим, например, холодильную
машину, у которой температура испарения рав-
на t0=- 15°С и температура переохлаждения (на
входе в регулирующий вентиль)
tsrf =+25° С.
Если обозначить объемную холодопроизво-
дительность брутто для температуры всасыва-
ния -15°С (которая соответствует состоянию су-
хого насыщения, или перегрева в 0 К) через
^Ov.fe ((_=-! 5°)
и удельную объемную холодопроизводитель-
ность брутто для температуры всасывания 9°С
(следовательно, соответствующей перегретому
состоянию с перегревом 9+15 К) через
^Ov,b(fw=e°c),
то диаграмма на рис. 1.3.6-57 дает изменение
отношения
^Ov,b(tw=0°c)
?0v.b((w=-15°c)
1.3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
Рис. 1.3.6-57. Изменение отношения
объемной холодопроизводительности брутто
компрессора для температуры всасывания 0
°C к объемной производительности брутто
для исходного значения температуры всасы-
вания —15°С и отношения холодильного ко-
эффициента брутто изоэнтропного сжатия
для температуры всасывания 9°С к холодиль-
ному коэффициенту брутто изоэнтропного
сжатия для исходного значения температуры
всасывания -15°С (см. п. 1.3.6.3.4.3) в зави-
симости от температуры всасывания.
Сплошные линии соответствуют объем-
ной холодопроизводительности, пунктир-
ные - холодильному коэффициенту
в зависимости от перегрева, т. е. от температу-
ры всасывания t
Обратим внимание, что в случае R12 объем-
ная холодопроизводительность брутто слабо
возрастает с увеличением перегрева, тогда как
в случае R22 она слабо убывает с ростом пере-
грева. В случае R717 объемная холодопроизво-
дительность брутто убывает заметно быстрее,
чем в случае R22. По этой причине в холодиль-
ных машинах, работающих на аммиаке, не ус-
танавливают теплообменник для переохлажде-
ния жидкости, чтобы не снижать объемную хо-
лодопроизводительность из-за перегрева, воз-
никающего от использования теплообменника.
Пример
Пусть имеется холодильная машина, рабо-
тающая на аммиаке (R717). Если сравнить ее
объемную холодопроизводительность брутто
для температуры всасывания+15°С с ее объем-
ной производительностью брутто для исходно-
го значения температуры всасывания -15°С
(нулевой перегрев), то из диаграммы на рис.
1.3.6-57 получим, что
4ov,b(t =+15°с)
—« 0.942.
7ov,b(z1Bp=-i5t-c)
Следовательно, если температура всасыва-
ния холодильной машины, работающей на ам-
миаке, повышается от -15°С (температура на-
сыщения) до +15°С, т. е. перегрев равен 30 К,
то ее объемная холодопроизводительность упа-
дет на
100-94,2 = 5,8%.
Табл, с 1.3.6-6 по 1.3.6-10 дают значения
объемной холодопроизводительности для из-
бранных пяти видов хладагентов, допущенных
к использованию в новых установках благода-
ря их слабому влиянию на окружающую среду,
в то время как табл, с 1.3.6-11 по 1.3.6-22 при-
ведены для справок, они могут понадобиться
читателю в случае каких-либо изменений в
объемной холодопроизводительности старых
машин, использующих хладагенты, запрещен-
ные из-за их отрицательного воздействия на
окружающую среду. Расчет объемной холодо-
производительности, приведенной в табл, с
1.3.6-6 по 1.3.6-22, очень прост.
Пример
Из табл. 1.3.6-6 следует, что объемная хо-
лодопроизводительность R22 для температуры
испарения -15°С и температуры на входе в ре-
гулирующий вентиль +20°С равна
278
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Объемная холодопроизводительность, кДж/м3, R22
Таблица 1.3.6-6
Темпера- тура испа- рения А), °C	Температура на входе в регулирующий вентиль, °C															
	-30	-25	-20	-15	-10	-5	0	+5	+10	+15	+20	+25	+30	+35	+40	+45
-50	671,8	654,3	636,5	618,6	600,5	582,2	563,7	545,1	526,5	507,6	488,8	471,2	450,7	431,5	412,2	392л
-45	857,9	835,8	813,7	790,5	767,8	744,8	721,4	698,0	674,3	650,6	626,8	604,6	578,8	554,5	530,1	505,-
-40	1083,4	1055,9	1027,8	999,6	970,9	942,1	912,9	883,6	854,1	824,5	794,7	767,0	734,7	753,0	673,9	643,'
-35	1354,0	1319,9	1285,3	1250,3	1214,9	1179,2	1143,2	1106,0	1070,5	1033,8	997,0	962,7	922,8	885,3	847,6	809 +
-30	1675,9	1634,1	1591,7	1548,9	1505,4	1461,7	1417,6	1373,2	1328,5	1283,6	1238,5	1196,5	1147,6	1101,7	1055,4	1008.'
-25	—	2003,6	1952,0	1810,7	1847,4	1794,3	1740,7	1686,9	1632,5	1578,1	1523,3	1472,3	1413,0	1357,3	1301,1	1244 +
-20	—	—	2375,2	2312,6	2249,1	2185,2	2120,6	2055,7	1990,3	1924,7	1858,7	1804,0	1725,8	1658,7	1591,0	1522,"
-15	-	—	—	2793,2	2717,2	2640,8	2563,5	2485,9	2407,6	2329,1	2250,2	2176,7	2091,3	2010,9	1930,0	1848.2
-10	—	—	—	—	3258,7	3167,9	3076,1	2983,9	2891,0	2797,7	2704,0	2616,7	2515,1	2419,7	2323,5	2226.5
-5	—	—	—	—	—	3775,0	3666,7	3557,9	3448,1	3380,0	3227,3	3124,2	3004,3	2891,7	2778,1	2663,5
0	—	—	—	—	—	-	4343,6	4251,8	4086,9	3957,6	3827,7	3706,7	3565,9	3433,7	3300,3	3165."
+5	-	—	—	—	—	—	—	4966,1	4815,6	4664,6	4512,8	4371,5	4207,1	4049,0	3897,0	3739.1
+10	-	-	-	-	-	-	-	-	5644,9	5469,4	5292,9	5128,6	4937,6	4758,0	4577,0	4394,2
Объемная холодопроизводительность, кДж/м3, R23
Таблица 1.3.6-7
Темпера- тура испа- рения А»,°C	Температура на входе в регулирующий вентиль, °C															
	-90	-85	-80	-75	-70	-65	-60	-55	-50	-45	-^0	-35	-30	-25	-20	-15
-ПО	178,7	174,0	169,2	164,4	159,4	154,4	149,3	144,2	139,1	133,9	128,7	123,4	118,1	112,8	107,4	101,5
-105	263,2	256,4	249,4	242,3	235,1	227,8	220,4	213,0	205,5	197,9	190,3	182,6	174,9	167,1	159,3	151,3
-100	377,2	367,5	357,6	347,5	337,2	326,8	316,3	305,7	295,0	284,3	273,4	262,5	251,6	240,5	229,3	218.С
-95	531,1	517,6	503,8	489,8	475,5	461,0	446,4	431,7	416,8	401,8	386,7	371,6	356,3	341,0	325,4	309,6
-90	636,7	620,6	604,3	587,6	570,7	553,5	536,1	518,6	500,9	483,1	465,2	447,2	429,1	410,9	392,4	373,6
-85	—	962,3	937,2	911,5	885,5	859,1	832,4	805,5	778,3	751,0	723,5	695,8	668,0	639,9	611,5	582,"
-80	—	—	1244,6	1210,8	1176,6	1141,8	1106,7	1071,2	1035,5	999,5	963,2	926,9	890,2	853,3	815,8	777,9
-75	—	—		1583,8	1539,4	1494,3	1448,8	1402,7	1356,4	1309,7	1262,7	1215,5	1167,9	1120,1	1071,5	1022,3
-70	—	—	—	—	1985,9	1928,2	1869,9	1810,9	1751,7	1692,0	1631,8	1571,4	1510,5	1449,2	1387,1	1324,2
-65	—	—	—	—		2456,3	2382,5	2308,0	2233,1	2157,6	2081,6	2005,2	1928,2	1850,8	1772,3	1692,7
-60	—	—	—	—	—	-	3000,1	2907,0	2813,3	2719,0	2623,9	2528,5	2432,2	2335,4	2237,2	2137,8
-55	-	-	-	-	-	-	-	3622,1	3506,2	3389,4	3271,8	3153,6	3034,5	2914,7	2793,1	2670,1
Объемная холодопроизводительность, кДж/м3, R134a
Таблица 1.3.6-8
Темпера-
тура испа- рения А»,°C	Температура на входе в регулирующий вентиль, °C															
	-15	-10	-5	0	+5	+ 10	+ 15	+20	+25	+30	+35	+40	+45	+50	+55	+60
-45	412,8	398,9	384,7	370,4	355,8	341,1	326,1	311,0	295,6	280,0	264,1	247,9	231,5	214,8	197,6	180,2
-40	538,8	520,9	502,7	484.3	465,6	446,7	427,5	408,0	388,3	368,2	347,8	327,1	306,0	284,5	262,6	240,1
-35	694,9	672,1	649,1	625,7	602,0	578,0	553,6	528,9	503,8	478,4	452,5	426,2	399,5	372,2	344,3	315,8
-30	886,2	857,7	828,7	799,4	769,6	739,5	708,9	677,9	646,4	614,5	582,0	549,0	515,4	481,2	446,2	410,4
-25	1118,5	1116,4	1047,1	1010,6	973,6	936,2	898.2	859,6	820,5	780,8	740,4	699,4	657,7	615,1	571,6	527,2
-20	1398,5	1354,8	1310,5	1265,6	1220,1	1173,9	1127,1	1079,6	1031,5	982,6	932,8	882,4	830,9	778,6	725,0	670,2
-15	1732,8	1679,5	1625,4	1570,6	1515,0	1458,6	1401,5	1343,5	1284,7	1225,0	1164,3	1102,7	1039,9	975,9	910,5	843,6
-10	—	2064,9	1999,4	1933,0	1865,6	1797,3	1728,1	1657,9	1586,7	1514,3	1440,8	1366,1	1290,1	1212,6	1133,4	1052,4
-5	—	—	2440,6	2360,8	2279,7	2197,6	2114,3	2029,9	1944,2	1857,3	1768,8	1679,0	1587,5	1494,3	1399,1	1301,6
0	-	-	—	2862,7	2765,9	2667,8	2568,3	2467,4	2365,1	2261,2	2155,5	2048,2	1938,9	1827,6	1713,8	1597,4
5	—	-	-	—	3333,6	3217,1	3099,0	2979,3	2857,7	2734,3	2608,9	2481,5	2351,7	2219,5	2084,4	1946,2
10	-	—	—	—	-	3855,8	3716,4	3575,0	3431,5	3285,8	3137,7	2987,3	2834,1	2678,0	2518,5	2355,3
15	—	-	-	-	-	-	4431,3	4265,2	4096,7	3925,5	3751,5	3574,8	3394,8	3211,5	3024,1	2832,4
1.3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
279
Объемная холодопроизводительность, ^Дж/м3, R142b
Таблица 1.3.6-9
Темпера- тура испа- рения to,°C	Температура на входе в регулирующий вентиль, °C															
	-15	-10	-5	0	+5	+10	+ 15	+20	+25	+30	+35	+40	+45	+50	+55	+60
-30	440,2	427,2	413,8	400,9	387,7	374,5	361,2	347,9	334,6	321,2	307,8	294,3	280,9	267,5	254,0	240,5
-25	559,1	542,8	526,0	509,9	493,5	476,9	460,3	443,7	427,0	410,2	393,5	376,7	359,9	343,1	326,3	309.4
-20	702,7	682,6	661,9	642,0	621,5	601,0	580,5	559,9	539,2	518,5	497,8	477,0	456,2	435,4	414,6	393,8
-15	874,8	850,1	824,7	800,3	775,3	750,1	724,9	699,7	674,4	649,0	623,6	598,1	572,6	547,1	521,5	496,0
-10	-	1049,3	1018,5	988,8	958,4	927,9	897,2	866,5	835,6	804,9	774,0	743,0	712,1	681,0	650,0	618,9
-5	-	-	1247,5	1211,7	1175,0	1138,2	1101,2	1064,2	1027,1	989,9	952,6	915,3	878,0	840,5	803,0	765,6
0	-	-	—	1473,6	1429,6	1385,5	1341,3	1297,0	1252,5	1207,9	1163,4	1118,6	1073,9	1029,1	984,3	939,4
5	-	-	—	-	1726,9	1674,5	1621,9	1569,2	1516,3	1463,3	1410,3	1357,1	1303,9	1250,6	1197,3	1143,9
10	-	-	-	—	—	2010,5	1948,3	1886,0	1823,5	1760,9	1698,2	1635,3	1572,5	1509,5	1446,5	1383,4
15	-	—	-	-	—	-	2325,8	2252,6	2179,2	2105,5	2031,9	1958,0	1884,1	1810,1	1736,0	1661,9
20	-	—	—	—	—	—		2675,1	2589,2	2503,1	2417,0	2330,6	2244,2	2157,7	2071,1	1984,4
25	-	-	—	-	-	—	-	-	3060,0	2959,8	2859,6	2759,1	2658,6	2558,0	2457,2	2356,3
30	-	-	-	-	-	-	-	-	-	3482,5	3366,4	3250,0	3133,5	3016,9	2900,1	2783,3
Объемная холодопроизводительность, кДж/м3, R717
Таблица 1.3.6-10
Темпе- ратура испаре- ния io,°C	Температура на входе в регулирующий вентиль, °C															
	-30	-25	-20	-15	-10	-5	0	+5	+10	+ 15	+20	+25	+30	+35	+40	+45
-55	378,1	371,7	365,3	358,8	352,3	345,8	339,2	332,7	326,1	319,4	313,4	306,3	299,5	292,7	285,8	278,9
-50	505,3	496,8	488,3	479,7	471,1	462,4	453,8	445,0	436,3	427,5	418,9	410,0	401,0	391,9	382,8	373,6
-45	666,0	654,9	643,7	632,5	621,2	609,8	598,5	587,0	575,5	564,0	552,8	541,1	529,3	517,5	505,5	493,4
-40	865,7	851,3	836,9	822,3	807,8	793,1	664,2	763,6	748,8	733,9	719,5	704,3	689,1	673,7	658,3	642,7
-35	1111,6	1093,2	1074,7	1056,2	1037,6	1018,9	1000,1	981,2	962,3	943,3	924,9	905,5	886,1	866,5	846,7	826,8
-30	1410,7	1387,5	1364,2	1340,8	1317,3	1293,7	1270,0	1246,2	1222,3	1198,3	1175,0	1150,7	1126,1	1101,4	1076,4	1051,3
-25	-	1472,8	1713,7	1684,4	1655,1	1625,6	1596,0	1566,2	1536,4	1506,4	1477,4	1446,9	1416,2	1385,3	1354,2	1322,8
-20	—	-	2131,1	2095,0	2058,7	2022,2	1985,5	1948,8	1911,8	1874,7	1838,8	1801,1	1763,1	1724,9	1686,4	1647,6
-15	—	-	-	2581,9	2537,4	2492,6	2447,7	2402,6	2357,3	2311,9	2267,8	2221,5	2175,0	2128,1	2080,9	2033,3
-10	—	-	—	—	3100,1	3045,8	2991,1	2936,3	2881,2	2825,9	2772,3	2716,1	2659,5	2602,5	2545,1	2487,2
-5	-	-	-	-	—	3691,5	3625,6	3559,5	3493,0	3426,3	3361,6	3293,8	3225,5	3156,8	3087,5	3017,6
0	-	-	-	-	-	-	4362,3	4283,0	4203,4	4123,5	4046,0	3964,8	3883,0	3800,6	3717,6	3633,9
+ 5	-	-	—		-			5119,4	5024,7	4929,5	4837,3	4740,6	4643,2	4545,2	4446,4	4346,8
+ 10	-	-	-	-	-	-	-	-	5965,4	5852,8	5743,8	5629,4	5514,3	5398,3	5281,4	5163,7
Объемная холодопроизводительность, кДж/м3, Rl 1
Таблица 1.3.6-11
Темпера- тура испа- рения io,°C	Температура на входе в регулирующий вентиль, °C															
	-15	-10	-5	0	+5	+10	+15	+20	+25	+30	+35	+40	+45	+50	+55	+60
-30	117,7	115,1	112,5	109,9	107,3	104,6	101,8	99,1	96,3	93,5	90,6	87,8	84,9	81,9	79,0	76.9
-25	154,0	150,7	147,3	143,9	140,5	137,0	133,5	130,0	126,4	122,7	119,1	115,3	111,6	107,8	104,0	100 2
-20	199,1	194,9	190,7	186,3	182,0	177,5	173,0	168,5	163,9	159,3	154,6	149,9	145,1	140,2	135,4	130 '
-15	254,7	249,4	244,0	238,6	233,1	227,5	221,8	216,1	210,3	204,4	198,5	192,5	186,5	180,4	174,2	168
-10		315,9	309,2	302,3	295,5	288,4	281,4	274,2	267,0	259,6	252,3	244,8	237,2	229,6	221,9	2J-1 2
-5	-	-	387,9	379,5	370,9	362,2	353,5	344,6	335,7	326,6	317,5	308,2	298,8	289,4	279,9	;
0	—	-	-	472,0	461,5	450,9	440,1	429,2	418,2	407,1	395,9	384,5	373,1	361,5	349,8	3? i
+5	—	—	—	—	569,2	556,2	543,2	530,0	516,5	503,0	489,4	475,5	461,6	447,5	433,3	4‘ -
+ 10	-	—	-	-	-	680,9	665,1	649,1	632,9	616,6	600,1	583,5	566,6	549,6	532,5	
+ 15		-	—	—	-	—	808,5	789,3	769,9	750,3	730,6	710,6	690,4	670,1	649,5	
+20	-	-	-	-	-	-	-	952,9	929,8	906,5	883,0	859,2	835,1	810,9	786,5	
-+-2S	-	-	-	-	-	-	-	-	1114,8	1087,3	1059,5	1031,9	1002,9	974,3	945,4	
280
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Объемная холодопроизводительность, кДж/м1, R12
Таблица 1.3.6-12
Темпера- тура испа- рения to, °C	Температура на входе в регулирующий вентиль, °C															
	-15	-10	-5	0	+5	+ 10	+ 15	+20	+25	+30	+35	+40	+45	+50	+55	+60
40	609,1	590,4	571,4	552,4	533,2	513,8	494,3	474,6	454,6	434,5	414,0	393,3	372,1	350,7	328,7	306,2
-35	765,9	742,7	719,3	695,7	671,9	648,0	623,8	599,4	574,8	549,8	524,5	498,8	472,6	446,1	418,8	391,1
-30	952,9	925,1	895,3	867,4	838,3	809,0	779,3	749,5	719,2	688,6	657,6	626,1	594,0	561,5	528,1	494,1
-25	1176,1	1141,5	1106,6	1071,5	1036,1	1000,5	964,5	928,2	891,4	854,2	816,6	778,3	739,4	699,9	662,0	618,:
-20	1438,2	1396,6	1354,5	1312,2	1269,6	1226,7	1183,3	1140,3	1095,3	1050,5	1005,1	959,0	912,1	864,5	815,6	765.1
-15	1744,7	1694,9	1644,6	1594,1	1543,1	1491,9	1439,9	1387,6	1334,7	1281,1	1226,9	1171,8	1115,7	1058,7	1000,3	940,*
-10	2101,1	2041,8	1982,1	1922,1	1861,6	1800,7	1739,1	1677,0	1614,2	1550,6	1486,2	1420,7	1354,1	1286,7	1217,3	1146Д
-5	—	-	2372,7	2302,0	2230,6	2158,8	2086,1	2012,9	1938,7	1863,7	1787,7	1710,6	1632,0	1552,5	1470,7	138721
0		-	—	2739,6	2655,9	2571,7	2486,4	2400,5	2313,6	2225,6	2136,5	2046,0	1953,8	1860,3	1764,4	1666,5
+5	—	—	-	—	3143,3	3045,0	2945,5	2845,4	2744,0	2641,4	2537,5	2431,9	2324,5	2215,5	2103,7	1989,5
+10	-	-	-	-	-	3586,4	3470,9	3354,7	3237,1	3117,9	2997,3	2874,8	2750,1	2623,3	2493,5	2361 j:
+15	-		-	-	-	-	4069,3	3934,7	3798,8	3661,1	3521,5	3380,2	3236,1	3089,8	2939,8	2786,*
Объемная холодопроизводительность, кДж/м3, R12B1
Таблица 1.3.6-13
Темпера- тура испа- рения to,°C	Температура на входе в регулирующий вентиль, °C															
	+20	+25	+30	+35	+40	+45	+50	+55	+60	+65	+70	+75	+80	+85	+90	+95
-5	859,3	832,8	806,0	779,0	751,1	724,1	696,3	668,2	639,8	611,1	582,2	552,9	523,2	493,0	462,3	431,‘.
0	1041,8	1010,2	978,3	946,0	913,5	880,6	847,3	813,8	780,0	745,7	711,3	676,3	640,8	604,8	568,2	530,9
+5	1254,2	1216,8	1179,0	1140,7	1102,1	1063,1	1023,7	984,0	943,9	903,3	862,4	820,9	778,9	736,3	692,9	648,"
+ 10	1500,1	1456,0	1411,4	1366,3	1320,9	1275,0	1228,5	1181,8	1134,5	1086,7	1038,5	989,7	940,2	889,9	838,8	786,"
+15	1785,7	1734,1	1681,9	1629,1	1575,9	1522,1	1467,8	1413,0	1357,6	1301,7	1245,3	1188,0	1130,1	1071,2	1011,4	950,4
+20	2107,2	2047,0	1986,2	1924,7	1662,8	1800,1	1736,8	1672,9	1608,4	1543,3	1477,6	1410,9	1343,4	1274,8	1205,1	1134,:
+25	—	2406,7	2336,2	2264,9	2193,1	2120,5	2047,1	1973,1	1898,4	1822,9	1746,7	1669,5	1591,2	1511,8	1431,0	1348.С
+30	-		2734,3	2652,1	2569,3	2485,5	2400,9	2315,5	2229,3	2142,2	2054,3	1965,2	1874,9	1783,3	1690,1	1595,’.
+35	—	-		3090,8	2995,6	2899,4	2802,2	2704,2	2605,1	2505,0	2404,2	2301,8	2198,1	2092,9	1985,8	1876,7
+40	—	-	—	-	3476,8	3366,8	3255,5	3143,4	3030,1	2915,6	2800,2	2683,1	2564,5	2444,1	2321,6	2196,8
+45	—	-	—	—		3894,0	3767,2	3639,4	3510,3	3379,8	3248,2	3114,7	2979,5	2842,2	2702,7	2560,4
+50	-	-	-	-	-	-	4342,4	4197,2	4050,4	3902,2	3752,8	3601,1	3447,5	3291,6	3133,0	2971,3
Объемная холодопроизводительность, кДж/м3, R13
Таблица 1.3.6-14
Темпера- тура испа- рения to, °C	Температура на входе в регулирующий вентиль, °C															
	-90	-85	-80	-75	-70	-65	-60	-55	-50	-45	-40	-35	-30	-25	-20	-15
-ПО	181,7	176,1	170,5	164,7	158,8	152,8	146,7	140,5	134,3	128,0	121,6	115,2	108,7	102,1	95,5	88,8
-105	261,3	253,4	245,3	237,1	228,8	220,3	211,6	202,9	194,0	185,1	176,1	167,0	157,8	148,5	139,1	129,6
-100	367,1	356,1	345,0	333,6	322,0	310,3	298,3	286,2	274,0	261,6	249,1	236,5	223,8	210,9	197,9	184,7
-95	505,2	490,3	475,2	459,7	444,0	428,0	411,8	395,4	378,8	362,0	345,0	327,9	310,7	293,2	275,5	257,6
-90	682,1	662,3	642,1	621,6	600,6	579,3	557,7	535,9	513,7	491,4	468,8	445,9	423,0	399,7	376,2	352,3
-85	—	879,1	852,7	825,7	798,3	770,4	742,2	713,5	684,5	655,2	625,7	595,8	565,7	535,2	504,4	473,2
-80	—	—	1114,8	1080,1	1044,7	1008,8	972,3	935,4	897,9	860,1	822,0	783,4	744,6	705,4	665,6	625,3
-75	-		—	1392,6	1347,6	1301,9	1255,5	1208,5	1160,8	1112,8	1064,3	1015,2	965,9	916,0	865,4	814,1
-70	—	—	-	-	1716,1	1619,9	1563,0	1541,4	1481,5	1421,2	1360,2	1298,6	1236,6	1173,8	1110,3	1045,9
-65		-	—	—	-	2091,3	2018,9	1945,6	1871,2	1796,3	1720,6	1644,0	1566,9	1489,0	1410,0	1330,0
-60	—	—	—	-	—.	-	2511,6	2421,5	2330,0	2237,9	2144,8	2050,6	1955,9	1860,1	1763,0	1664,7
-55	-	-	-		-	-	-	2989,1	2877,7	2765,4	2652,0	2537,3	2421,9	2305,2	2186,9	2067,1
1.3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
281
Объемная холодопроизводительность, кДж/м3, R13B1
Таблица 1.3.6-15
Темпера- тура испа- рения 4ь°С	Температура иа входе в регулирующий вентиль, °C															
	-40	-35	-30	-25	-20	-15	-10	-5	0	+5	+10	+15	+20	+25	+30	+35
-80	282,1	271,8	261,5	251,1	240,8	230,3	219,6	208,8	197,9	186,8	175,7	164,1	152,3	140,3	127,6	114,4
-75	378,7	365,2	351,6	337,9	324,3	310,3	296,3	282,0	267,6	253,0	238,4	223,1	207,4	191,6	174,9	157,4
-70	500,2	482,7	465,0	447,2	429,6	411,4	393,1	374,7	355,9	337,0	318,0	298,1	277,8	257,8	235,5	212,9
-65	651,0	628,5	605,8	583,0	560,5	537,3	513,9	490,3	466,3	442,0	417,8	392,4	366,4	340,1	312,3	283,3
-60	835,6	807,2	778,6	749,8	721,4	692,1	662,6	632,7	602,4	571,8	541,1	509,0	476,2	443,0	407,9	371,4
-55	1059,4	1023,9	988,3	952,4	916,9	880,4	843,5	806,3	768,5	730,3	692,0	652,0	611,1	569,6	525,8	480,2
-50	1328,2	1284,5	1240,4	1196,2	1152,4	1107,3	1061,8	1015,8	969,2	922,0	874,8	825,4	774,9	723,8	669,7	613,4
-45	1648,2	1594,7	1540,9	1486,8	1433,3	1378,2	1322,6	1266,4	1209,5	1151,8	1094,1	1033,7	972,0	909,5	843,4	774,6
-40	2025,8	1961,0	1895,8	1830,3	1765,6	Г698.8	1631,5	1563,4	1494,5	1424,6	1354,7	1281,6	1206,9	1131,2	1051,2	967,9
-35	-	2391,1	2312,8	2234,1	2156,3	2076,1	1995,2	1913,5	1830,6	1746,7	1662,7	1574,9	1485,1	1394,2	1298,0	1198,0
-30	—	-	2798,8	2705,0	2612,2	2516,5	2420,1	2322,6	2223,8	2123,7	2023,7	1918,9	1811,8	1703,4	1588,8	1469,5
-25	-	-	-	3252,5	3142,6	3029,3	2915,0	2799,5	2682,5	2563,9	2445,3	2321,2	2194,3	2065,9	1930,1	1788,7
Объемная холодопроизводительность, кДж/м3, R21
Таблица 1.3.6-16
Темпера- тура испа- рения k,°C	Температура иа входе в регулирующий вентиль, °C															
	-15	-10	-5	0	+5	+10	+15	+20	+25	+30	+35	+40	+45	+50	+55	+60
-35	160,7	157,3	153,9	150,5	147,1	143,6	140,2	136,8	133,3	129,8	126,3	122,7	119,2	115,6	111,8	108,0
-30	211,0	206,6	202,3	197,8	193,4	188,9	184,4	180,0	175,4	170,9	166,3	161,8	157,2	152,2	147,5	142,6
-25	274,7	269,1	263,5	257,7	252,0	246,2	240,5	234,8	228,9	223.1	217,2	211,3	205,4	199,4	193,0	186,7
-20	350,9	343,7	336,6	329,3	322,1	314,7	307,4	300,2	292,8	285,4	277,9	270,5	263,0	255,4	247,2	239,2
-15	446,9	437,8	428,9	419,8	410,7	401,4	392,2	383,1	373,8	364,5	355,1	345,7	336,3	326,8	316,5	306,4
-10	-	549,1	538,0	526,7	515,4	503,9	492,5	481,2	469,6	458,1	446,4	434,7	423,1	411,2	398,4	385,9
-5	-	—	670,1	656,2	642,2	628,0	614,0	600,0	585,7	571,5	557,1	542,7	528,3	513,7	497,9	482,5
0	—	—	-	809,0	791,9	774,6	757,5	740,5	723,0	705,7	688,2	670,6	653,0	635,2	615,9	597,1
+5	—	—	—	-	968,9	948,0	927,2	906,6	885,5	864.6	843,3	822,1	800,8	779,2	755,9	733,2
+ 10	—	—	—	—	—	1151,0	1126,0	1101,3	1076,0	1050,9	1025,4	999,9	974,3	948,4	920,5	893,2
+ 15	-	—	—	—	—	-	1358,4	1328,9	1298,6	1268,7	1238,2	1207,8	1177,3	1146,4	1113,1	1080,5
+20	-	-	-	-	-	-	-	1586,2	1550,5	1515,1	1479,1	1443,2	1407,2	1370,7	1331,3	1292,8
Объемная холодопроизводительность, кДж/м3, R113
Таблица 1.3.6-17
Темпера- тура испа- рения 4ь°С				
	+20	+25	+30	+35
-5	135,0	130,4	125,8	121,1
0	174,0	168,3	162,5	156,6
+5	222,2	215,0	207,7	200,4
+10	281,0	272,1	263,1	254,0
+ 15	352,1	341,2	330,2	319,1
+20	437,5	424,2	410,8	397,3
+25	-	523,3	507,2	490,0
+30	—	—	621,5	601,0
+35	—	—	—	732,5
+40	—	-	—	
+45	—	—	—	
+50	-	-	-	-
Температура иа входе в регулирующий вентиль, °C
+40	+45	+50	+55	+60	+65
116,4	111,7	106,9	102,0	97,2	92,2
150,7	144,7	138,7	132,5	126,4	120,2
193,0	185,5	178,0	170,4	162,7	154,9
244,9	235,6	226,3	216,9	207,4	197,8
307,8	296,5	285.1	273,5	261,8	250,1
383,6	369,8	355,9	341,9	327,7	313,4
474,4	457,7	440,9	432,9	406,8	389,6
582,2	562,2	542,0	521,7	501,2	480,5
709,0	685,2	661,2	636,9	612,5	587,9
858,0	829,9	801,5	772,8	743,9	714,8
-	998,6	965.2	931,4	897,4	863,1
-	-	1155,1	1115,5	1075,8	1035,7
+70	+75	+80	+85	+90	+95
87,3	82,3	77,2	72,1	67,0	61,9
113,9	107,6	101,3	94,9	88,4	81,9
147,1	139,3	131,3	123,3	115,3	107,2
188,1	178,4	168,6	158,7	148,7	138,7
238,2	226,3	214,3	202,1	189,9	177,7
299,0	284,5	269,8	255,1	240,2	225,3
372,2	354,6	337,0	319,2	301,2	283,2
459,6	438,6	417,4	396,1	374,6	352,9
563,1	538,1	512,8	487,4	461,8	436,1
685,4	655,8	625,9	595,8	565,5	535,1
828,5	793,7	758,6	723,2	687,6	651,8
995,2	954,5	913,4	872,0	830,4	788,4
282
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Объемная холодопроизводительность, кДж/м3, R114
Таблица 1.3.6-18
Темпера- тура испа- рения to,°C	Температура на входе в регулирующий вентиль, °C															
	+25	+30	+35	+40	+45	+50	+55	+60	+65	+70	+75	+80	+85	+90	+95	+100
-25	234,9	221,9	208,8	195,6	182,3	168,9	155,4	141,7	128,0	114,1	100,2	86,1	71,9	57,5	43,0	28,2
-20	304,7	287,8	271,5	254,9	238,2	221,4	204,5	187,4	170,1	152,8	135,3	117,6	99,8	81,8	63,6	45,1
-15	389,4	369,3	348,9	328,4	307,7	286,8	265,8	244,6	223,2	201,7	180,0	158,1	136,0	113,6	91,0	68,1
-10	493,6	468,8	443,8	418,6	393,2	367,5	341,7	315,6	289,4	262,9	236,2	209,3	182,2	154,7	126,9	98,7
-5	619,7	589,6	559,2	528,4	497,4	466,2	434.7	403,0	370,9	338,7	306,2	273,4	240,3	206,8	173,0	138,6
0	771,1	734,7	697,9	660,7	623,3	585,5	547,5	509,1	470,4	431,5	392,2	352,6	312,6	272,1	231,2	189,7
+5	951,5	907,8	863,7	819,1	774,3	728,9	683,3	637,3	590,9	544,2	497,1	449,6	401,7	353,1	304,1	254,2
+10	1164,9	1112,9	1060,4	1007,3	953,8	899,8	845,6	790,8	735,5	679,8	623,8	567,2	510,1	452,3	393,9	334,5
+ 15	1416,0	1354,5	1292,3	1229,5	1166,3	1102,4	1038,1	973,3	907,9	842,1	775,7	708,8	641,2	572,8	503,7	433,4
+20	1709,3	1636,9	1563,8	1489,9	1415,6	1340,5	1264,9	1188,7	1111,8	1034,4	956,4	877,7	798,2	717,8	636,5	553,9
+25	2050,2	1965,6	1880,1	1793,7	1706,8	1618,9	1530,6	1441,5	1351,6	1261,0	1169,8	1077,8	984,9	890,8	795,8	699,1
+30	-	2346,1	2246,7	2146,1	2045,1	1942,9	1840,1	1736,5	1631,9	1526,5	1420,4	1313,4	1205,3	1095,9	985,3	873,0
Объемная холодопроизводительность, кДж/м3, R115
Таблица 1.3.6-19
Темпера- тура испа- рения to, °C	Температура на входе в регулирующий вентиль, °C															
	-15	-10	-5	0	+5	+10	+15	+20	+25	+30	+35	+40	+45	+50	+55	+60
-65	216,1	204,8	193,4	181,9	170,2	158,5	146,6	134,5	122,3	109,9	97,3	84,4	71,2	57,4	43,1	28,0
-60	290,8	276,0	261,1	245,9	230,7	215,3	199,7	183,9	167,9	151,6	135,1	118,2	100,8	82,8	64,1	44,2
-55	385,5	366,4	347,1	327,6	307,9	287,9	267,8	247,4	226,7	205,7	184,4	162,5	140,1	116,8	92,6	66,9
-50	504,2	479,8	455,2	430,3	405,1	379,7	354,0	328,0	301,6	274,8	247.8	219,7	191,1	161,5	130,5	97,8
-45	651,0	620,3	589,3	557.8	526,2	494,1	461,8	428,9	395,7	362,0	327,7	292,5	256,5	219,2	180,2	139,0
-40	830,7	792,5	756,0	714,7	675,2	635,3	594,9	554,0	512,7	470,6	427,8	384,1	341,3	292,6	244,0	192,7
-35	1048,8	1001,6	953,9	905,6	856,9	807,7	757,2	707,5	656,4	604,6	551,8	497,8	442,4	385,0	325,1	261,7
-30	1310,8	1253,1	1194,8	1135,8	1076,3	1016,1	955,3	893,7	831,3	768,0	703,4	637,4	569,8	499,6	426,4	348,9
-25	1623,0	1553,1	1482,5	1411,0	1339,0	1266,0	1192,4	1117,7	1042,2	965,4	887,3	807,3	725,4	640,3	551,6	457,8
-20	1992,8	1908,8	1824,0	1738,1	1651,5	1563,8	1475,3	1385,5	1294,7	1202,5	1108,5	1012,4	913,9	811,7	705,1	592,4
-15	2427,6	2327,4	2226,2	2123,6	2020,3	1915,7	1810,0	1702,9	1594,6	1484,5	1372,4	1257,7	1140,2	1018,2	891,0	756,5
-10	-	2817,5	2697,4	2575,9	2453,4	2329,4	2204,1	2077,1	1948,7	1818,2	1685,3	1549,4	1410,0	1265,4	1114,6	955,1
Объемная холодопроизводительность, кДж/м3, RC318
Таблица 1.3.6-20
Темпера- тура испа- рения А),°C	Температура на входе в регулирующий вентиль, °C															
	+5	+10	+ 15	+20	+25	+30	+35	+40	+45	+50	+55	+60	+65	+70	+75	+80
-35	223,8	209,5	195,1	180,5	164,9	150,7	135,7	120,5	105,1	89,6	73,9	58,0	41,9	25,5	9,0	-
-30	298,5	280,2	261,6	242,9	222,9	204,8	185,5	165,9	146,2	126,4	106,3	85,9	65,1	44,2	22,9	1,1
-25	392,7	369,5	346,0	322,2	296,9	273,9	249,4	224,6	199,7	174,5	149,0	123,1	96,9	70,3	43,3	15,7
-20	510,6	481,6	452,0	422,2	390,5	361,6	331,0	299,9	268,5	237,0	205,0	172,6	139,6	106,3	72,5	37,8
-15	656,6	620,5	583,9	546,9	507,5	471,6	433,6	395,0	356,1	316,9	277,2	237,0	196,1	154,7	112,8	69,7
-10	835,1	790,7	745,6	700,1	651,7	607,6	560,8	513,3	465,5	417,3	368,5	319,0	268,8	217,9	166,3	113,4
-5	1052,4	998,3	943,3	887,9	828,9	775,1	718,1	660,2	602,0	543,2	483,7	423,4	362,1	300,1	237,2	172,7
0	1313,9	1248,5	1182,0	1115,1	1043,6	978,6	909,7	839,7	769,3	698,2	626,3	553,3	479,3	404,2	328,2	250,2
+5	1627,0	1548,5	1468,7	1388,3	1302,6	1224,5	1141,8	1057,9	973,3	888,0	801,7	714,1	625,3	535,2	444,0	350,4
+10		1905,0	1809,9	1714,1	1611,9	1518,8	1420,3	1320,1	1219,3	1117,7	1014,8	910,4	804,4	697,1	588,3	476,7
+15	—	-	2213,7	2100,2	1979,2	1869,0	1752,2	1633,7	1514,3	1393,8	1272,0	1148,3	1022,8	895,7	766,9	634,7
+20	-	-	-	2555,4	2412,9	2283,1	2145,6	2006,0	1865,4	1723,6	1580,1	1434,5	1286,7	1137,0	985,4	829,7
1.3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
283
Таблица 1.3.6-21
Объемная холодопроизводительность, кДж/м1, R500 (азеотропная смесь 73,8% R12 н 26,2% R152a)
Темпера- тура испа- рения	Температура на входе в регулирующий вентиль, °C															
	-15	-10	-5	0	+5	+10	+15	+20	25	+30	+35	+40	+45	+50	+55	+60
-65	191,7	185,4	179,2	172,8	166,5	160,0	153,5	146,9	140,2	133,4	126,4	119,3	112,1	104,6	97,0	89,1
-60	256,5	248,3	240,0	231.7	223,3	214,8	206,2	197,5	188,7	179,7	170,4	161,2	151,7	141,9	131,8	121,4
-55	338,0	327,4	316,7	305,9	295,0	284,0	272,9	261,6	250,1	238,4	226,6	214,5	202,1	189,4	176,4	162,9
-50	439,6	426,0	412,3	398,5	384,5	370,4	356,2	341,7	327,0	312,1	296,9	281,4	265.6	249,3	232,6	215,3
-45	564,6	547,3	530,0	512,5	494,9	477,0	459,0	440,7	422,1	403,3	384,1	364,5	344,4	323,9	302,7	280,9
-40	716,7	695,1	673,5	651,6	629,5	607,2	584,7	561,8	538,6	515,0	491,0	466,5	441,4	415,7	389,2	361,9
-35	900,1	873,4	846,6	819,6	792,2	764,6	736,7	708,4	679,7	650,5	620,7	590,4	559,4	527,5	494,8	461,0
-30	1119,6	1086.9	1054,0	1020,9	987,3	953,5	919,3	884,5	849,3	813,5	777,0	739,8	701,8	662,7	622,6	581,2
-25	1379,3	1339,5	1299,6	1259,3	1218,5	1177,4	1135,9	1093,6	1050,8	1007,3	963,0	917,9	871,6	824,2	775,5	725,1
-20	1685,4	1637,5	1589,3	1540,8	1491,7	1442,1	1342,0	1341,1	1289,5	1237,1	1183,7	1129,2	1073,5	1016,3	957,6	896,9
-15	2043,7	1986,3	1928,7	1870,6	1811,8	1752,5	1692,6	1631,7	1569,9	1507,2	1443,3	1378,1	1311,5	1243,1	1172,8	1100,1
-10	-	2392,0	2323,5	2254,4	2184,6	2114,1	2042,9	1970,5	1897,2	1822,6	1746,7	1669,2	1590,0	1508,8	1425,2	1338,9
Таблица 1.3.6-22
Объемная холодопроизводительность, кДж/м’, R502 (азеотропная смесь 48,8% R22 н 51,2% R115)
Темпера- тура испа- рения А), °C	Температура на входе в регулирующий вентиль, °C															
	-30	-25	-20	-15	-10	-5	0	+5	+10	+15	+20	+25	+30	+35	+40	+45
-50	781,2	757,5	733,2	708,3	683,2	656,8	629,8	602,2	574,0	545,3	516,6	486,6	456,1	425,2	394,2	362,0
-45	987,4	958,0	927,7	896,7	865,4	832,5	798,9	764,6	729,4	693,7	658,0	620,6	582,7	544.2	505,6	465,5
-Л0	1236,5	1200,2	1162,8	1124,5	1085,9	1045,4	1003,9	961,5	918,2	874,0	830,0	783,9	737,1	689,6	641,9	592,5
-35	1533,8	1489,4	1443,8	1396.9	1349,7	1300,2	1249,5	1197,6	1144,7	1090,7	1036,9	980,5	923,3	865,2	806,9	746,5
-30	1891,0	1837,0	1781.5	1724.5	1667,2	1607,0	1545,3	1482,3	1417,9	1352,4	1286,9	1218,3	1148,8	1078,2	1007,4	934,0
-25	—	2237,6	2171,0	2102.5	2033,7	1961,3	1887,3	1811,7	1734,3	1655,6	1577,0	1494,6	1411,2	1326,3	1241,3	1153,2
-20	—	-	2632,5	2550,7	2468,4	2381,9	2293,5	2203,0	2110,6	2016,5	1922,5	1824,1	1724,3	1622,9	1521,3	1415,9
-15	—	-	—	3072,7	2974,9	2872,2	2767,2	2659,8	2550,0	2438,2	2326,6	2209,7	2091,2	1970,8	1850,1	1724.9
-10	—	—	—	—	3560,0	3438,9	3314,9	3188,2	3058,7	2926,9	2795,2	2657,3	2517,6	2375,5	2233,2	2085,5
-5	—	—	—	—	—	4095,7	3950,2	3801,4	3649,3	3494,5	3340,0	3178,1	3013,9	2847,1	2693,7	2506,6
0	—	—	—		—	—	4681,8	4507,9	4330,2	4149,3	3968,7	3779,4	3587,7	3392,7	3197,4	2994,7
+5	—	—	—	—	—	—	—	5318,7	5111,9	4901,5	4691,3	4471,2	4248,0	4021,2	3794,0	3558,2
+10				—					6006,0	5762,1	5518,6	5263,5	5005,0	4742,1	4508,9	4205,6
+15					-					6744,1	6463,0	6168,4	5869,8	5566,3	5262,2	4946,8
qOvb = 2250,2 кДж/м3.
Эта величина может быть легко вычислена
с помощью формулы
Яот,Ь
gOv.b-—,
где удельная холодопроизводительность,
равная разности энтальпии хладагента в состо-
янии насыщения при заданной температуре ис-
парения и энтальпии хладагента при заданной
температуре на входе в регулирующий вентиль.
Если обратиться к диаграмме на рис. 1.3.6-56,
то получим
Яот.Ь = ^10 ~^8/9
(здесь берется Л10, так как объемная холодопро-
изводительность рассчитывается от состояния
насыщения и поэтому нужно брать qQm,b прн
насыщении).
В нашем случае получаем
й10 -й8/9 = 399,51-225 = 174,51 кДж/кг .
Что касается удельного объема хладагента
в точке 10, то достаточно обратиться к табл.
1.3.6-2, из которой получаем для температуры
насыщения -15°С
v" = 0,07763 м3/кг.
284
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Отсюда окончательно
4ov,b
------— = 2247,97 кДж/м3
0,07763
Примечание 1
Значение энтальпии /г10 дается в табл. 1.3.6-
2 (399,51 кДж/кг) или в табл. 1.3.6-4 для пере-
грева 0 К (399,5 кДж/кг). Что же касается эн-
тальпии для температуры 20°С на входе в ре-
гулирующий вентиль, то можно либо ее вычис-
лить (точка 8/9 на рис. 1.3.6-56, для которой мы
нашли значение 225 кДж/кг), либо взять эн-
тальпию жидкого хладагента при температуре
+20°С (табл. 1.3.6-2 дает 224,14 кДж/кг).
Примечание 2
Очень небольшое различие между рассчи-
танным значением q,^b (2247,97 кДж/м3) и зна-
чением, взятым из табл. 1.3.6-6 (2250,2 кДж/
м3), возникло из-за того, что расчет выполнен
на основе табл. 1.3.6-2, составленной для R22
марки Forane, тогда как табл. 1.3.6-6 содержит
результаты расчетов, выполненных для R22
марки Hoechst. Этим несоответствием, которое
можно обнаружить в разных таблицах для од-
ного и того же хладагента, можно пренебречь
при определении его энтальпии, удельного
объема и объемной холодопроизводительности.
1.3.6.3.1.5. Массовый расход хладагента
Он равен частному от деления холодопро-
изводительности нетто компрессора QOn на
удельную холодопроизводительность нетто
Чот,п
- ^°’п
Чот.п
Пример
В случае нашей холодильной машины по-
лучаем
32
qm =--------= 0,17921 кг/с.
178,56
Мы увидим в п. 1.3.6.3.1.7, что можно так-
же записать
Qo,b
Чт =-------
Чот.Ь
1.3.6.3.1.6.	Объемный расход хладагента
на входе в компрессор
Он равен произведению массового расхода
циркулирующего хладагента на удельный объем
пара, всасываемого компрессором:
ч?, =qm-v\ 
Пример
В нашем примере получаем
qVi =0,17921x0,08343=0,01495 м3/с
Заметим, что объемный расход изменяется
от одной точки холодильной машины к другой
в зависимости от удельного объема хладаген-
та, тогда как массовый расход остается посто-
янным (конечно, при неизменной скорости вра-
щения компрессора).
Исходя из значения объемного расхода па-
ров хладагента при всасывании рассчитывают
характеристики компрессора, в частности:
-	объем, описываемый за час, который учи-
тывает коэффициент подачи компрессора,
-	рабочий объем цилиндра;
-	число цилиндров;
-	геометрический объем каждого цилиндра;
-	внутренний диаметр каждого цилиндра;
-	ход каждого поршня.
М	ы вернемся к этому в п. 1.3.6.3.2, а также
в разд. 3.1.1 при изучении компрессоров.
1.3.6.3.1. 7. Холодопроизводительность брутто
компрессора
Она равна произведению удельной холодо-
производительности брутто на массовый рас-
_ ход циркулирующего хладагента:
Q0,b ~ Чот.Ь ' Чт •
Пример
Для нашей холодильной машины получаем
Qob =184,6x0,17921 = 33,08 кВт.
Холодопроизводительность нетто, по пред-
положению, равна
1.3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
285
<20п=32кВт.
Разность между холодопроизводительнос-
тью брутто и холодопроизводительностью нет-
то равна
ла = а.ь - а.п = 33,08 - 32 = 1,08 кВт
и представляет собой количество холода, про-
изведенного между точками 11 и 1. Его следу-
ет отнести к чистым потерям, отсюда возника-
ет необходимость максимально уменьшить этот
участок, так чтобы только обеспечить перегрев
паров для поступления их в сухом состоянии в
точку 1.
Холодопроизводительность брутто компрес-
сора также равна произведению объемной хо-
лодопроизводительности на массовый расход
при всасывании:
а,Ь = <?0v,i '4Vl,
что в нашем случае составляет
Qob = 2212,63x0,01495 = 33,08кВт.
1.3.6.3.1.8. Холодопроизводительность нетто
компрессора
В нашем примере она задана. Однако ее
можно вычислить исходя из массового расхода
и удельной холодопроизводительности нетто.
Тогда получим
Qti.n ~ Чт ' Чот.п-
Пример
Находим в случае нашей установки, что
Qo„ =0,17921x178,56 = 32 кВт.
Холодопроизводительность нетто компрес-
сора равна также произведению всасываемого
объемного расхода на объемную холодопроиз-
водительность нетто. Получаем
Qo.n ~ 4vl ' 40v,n ,
в нашем случае
QOn =0,01495x2140,23 = 32 кВт.
1.3.6.3.1.9. Удельные
холодопроизводительности
Изоэнтропная удельная производительность
Kjs равна отношению холодопроизводительно-
сти брутто Qob компрессора к мощности Pjs,
соответствующей изоэнгропному сжатию. Тог-
да получаем
„ Qo,b
— ----»
Is р
•*is
где Kjs является величиной безразмерной, по-
скольку равна отношению кДж/с на кДж/с (или
кВт/кВт).
Так как
12о,Ь ~ Чот.Ь ' Чт
И
(см. п.1.3.6.3.3.6), то получаем
г -	_1_
^is 4bm.b ’
отношение, которое обозначается и которое
есть не что иное, как холодильный коэффици-
ент брутто при изоэнтропном сжатии. Мы
вернемся к этому в п. 1.3.6.3.4,3.
Индикаторная удельная холодопроизводи-
тельность Kt равна отношению холодопроиз-
водительности брутто Qob компрессора к мощ-
ности Р(, соответствующей индикаторному сжа-
тию (изоэнгропному сжатию с учетом индика-
торного коэффициента полезного действия rQ.
Получаем
g _ Qo,b
Pi ’
где является безразмерной величиной, по-
скольку равна отношению кДж/с на кДж/с (или
кВт/кВт).
Так как
Qo.b 4bm,b ' Чт
И
Р = --q
л I	Чт
п,
(см. п. 1.3.6.3.3.6), то получаем
г „ П,
"is
отношение, которое обозначается е. и которое
есть не что иное, как холодильный коэффици-
ент брутто при индикаторном сжатии. Мы
вернемся к этому в п. 1.3.6.3.4.3.
286
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Эффективная удельная холодопроизводи-
тельность Ке равна отношению холодопроизво-
дительности брутто Qob компрессора к мощно-
сти Ре, соответствующей эффективному сжатию
(индикаторному сжатию с учетом механическо-
го коэффициента полезного действия цт или
изоэнтропному сжатию с учетом индикаторно-
го т]( и механического т]и коэффициентов полез-
ного действия). Тогда получаем
g _ Qp,b
е~ Ре ’
где Ке - безразмерная величина, поскольку рав-
няется отношению кДж/с на кДж/с (кВт/кВт).
Так как
Qb.b Qom.b ' Чт
II
Р =  -а
1 е	Чт
ПГПт
(см. п. 1.3.6.3.3.6), то получаем
отношение, которое обозначается eg и которое
есть не что иное, как холодильный коэффици-
ент брутто эффективного сжатия. Мы вер-
немся к этому в п. 1.3.6.3.4.3.
Примечание
Некоторые авторы выражают величины Kis,
KtnKeB кДж/(кВт-ч). В этом случае Qob зада-
ется в
кДж х 3600
с
т. е. в кДж/ч, при этом мощность по-прежнему
дана в кВт. Отсюда отношение выражается в
кДж/ч _ кДж
кВт кВт-ч
1.З.6.З.2. Геометрические характеристики
компрессора
1.3.6.3.2.1. Объем, описываемый за единицу
времени, рабочий объем цилиндра,
геометрический объем цилиндра, внутренний
диаметр, ход (рис. 1.3.6-58)
Мы знаем теперь, что объемный расход при
всасывании равен
qVl =
Qo.n
Я()т,п
Qo.b 3 /
--—-Vj ,м /с,
ЧОт.Ь
причем этот объемный расход равен также рас-
ходу, который должен пройти через цилиндры
компрессора.
Однако поршни работают не полностью на
всей длине их хода по нескольким причинам;
это, в частно ста:
-	запаздывание открытия и закрытия кла-
панов по отношению к конечным положениям
поршня, что учитывается коэффициентом по-
лезного действия rip
-	влияние стенок, которые увеличивают
температуру, а следовательно, и удельный объем
пара около стенок, что приводит к уменьшению
массового расхода. Это учитывается с помощью
коэффициента полезного действия ц2;
-	общее состояние установки, учитывае-
мое с помощью коэффициента полезного дей-
ствия т]3, который уменьшается, когда возрас-
тает давление, и возрастает при увеличении
скорости вращения из-за того, что теплообмен
между паром и стенками тогда будет более сла-
бым, а контакт - более коротким;
-	негерметичность клапанов и трубопрово-
дов, а также другие вторичные эффекты, что
учитывается с помощью коэффициента полез-
ного действия т]4.
Чтобы учесть все эти факторы, вводят пол-
ный объемный коэффициент полезного дей-
ствия X, равный
А. = Г|1-Г|2-Г|3-Г|4.
Мы увидим далее, как определить эту вели-
чину.
Заметим, что мы не выделили отдельно
уменьшение всасываемого объема из-за нали-
чия вредного пространства потому что гео-
метрический объем V цилиндра рассчитыва-
ется с использованием хода / поршня, который
не учитывает длину I вредного пространства.
Следовательно, можно теперь сделать вы-
вод, что если в систему цилиндров компрессо-
ра всасывается объем, равный qvV то при этом
необходимо, чтобы объем, описываемый пор-
шнями Vb, был бы равен
1.3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
287
Рис. 1.3.6-58. Схематическое представление цилиндра в нашем примере холодильной машины и его индикаторная и
теоретическая диаграммы с указанием различных параметров, используемых в расчете геометрического объема V внут-
реннего диаметра и хода поршня.
Ро - давление испарения; Др0 т - падение давления при всасывании (открытие клапанов); рс - давление конденсации;
Арс m - повышение давления при нагнетании (открытие клапанов); vn - вредный объем; I - длина вредного объема; vd -
объем расширения для давления р0; ld - ход поршня для создания давления р0; Vg - геометрический объем цилиндра; I -
ход поршня; d- внутренний диаметр цилиндра; .4 - площадь сечения цилиндра; 1), - частный коэффициент подачи, обус-
ловленный запаздыванием открытия и закрытия клапанов; к - полный объемный коэффициент полезного действия
К
X
Пример
В нашем примере установки мы имеем
qVi =0,01495 м3/с.
Исходя из полного объемного коэффициен-
та полезного действия Х=0,75 (рассчитан в
п.1.3.6.3.2.2), получаем описываемый объем:
0Д1495	993 мз/с.
° Г\1С	'
Объем, описываемый в час, который обыч-
но указывается в каталоге разработчиков, тог-
да равен
Vbh = 0,01993 X 3600 = 71,75 М3/ч.
Как только определен объем, описываемый
поршнями цилиндров за единицу времени,
можно вычислить, зная частоту вращения ком-
прессора, геометрический объем системы ци-
линдров.
Действительно, пусть п - частота вращения
вала, или, что одно и то же, компрессора, вы-
288
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
раженная в мин-1. В этом случае объем систе-
мы цилиндров будет равен
с = ^60
и
Пример
Пусть частота вращения нашего компрессо-
ра равна «=1450 мин-1. Получим тогда
С =
0,01993 х 60
1450
«824-Ю-6 м3
5
ИЛИ
С = 824 см3.
Если положим теперь, что число цилиндров
равно N, то можно вычислить геометрический
объем каждого цилиндра:
Пример
В нашем примере машины положим, что
число цилиндров А-4. Геометрический объем
каждого цилиндра, т. е. геометрический объем,
описываемый поршнем только в ходе всасыва-
ния (или нагнетания), тогда равен
V= — = 206 см3.
g 4
Нам остается только определить ход I пор-
шня и внутренний диаметр d цилиндра. Чтобы
это сделать, мы располагаем одним дополни-
тельным указанием, а именно, что в современ-
ном компрессоре со средней частотой вращения
1450 мин-1 отношение хода поршня к внутрен-
нему диаметру составляет 0,7 - 0,9. Кроме того,
мы знаем, что геометрический объем V равен
произведению площади сечения Л цилиндра на
ход /, следовательно,
Для нахождения диаметра d и хода I реша-
ем систему из двух уравнений с двумя неизве-
стными:
n-d2
4

— = х (заключено между 0,7 и 0,9).
d
Пример
Пусть для нашей холодильной машины от-
ношение Ud равно 0,814. Следовательно, нуж-
но решить систему
nd2
— •/ = 206,
4
•>
— = 0,814.
[d
Отсюда получаем
d = 6,86 см = 68,6 мм,
I = 5,58см = 55,8 мм.
Итак, если известны:
-	холодопроизводительность брутто QOb
компрессора, кВт;
-	удельная холодопроизводительность брут-
то кДж/кг;
-	удельный объем v паров при всасывании,
м3/кг;
-	частота вращения п компрессора, мин-1;
-	число цилиндров N;
-	коэффициент подачи X и, наконец,
—	отношение х внутреннего диаметра цилин-
дра к ходу поршня,
то расчет внутреннего диаметра и хода порш-
ня выполняется путем решения следующей си-
стемы:
d2 • / = 76,43  109
Яот.ь ^- n-N
I
.d~X'
Значения d и l получаются в миллиметрах.
1.3.6.3.2.2. Полный объемный коэффициент
полезного действия
Полный объемный коэффициент полезного
действия X, о котором шла речь выше, имеет
большое значение, поскольку для заданного
объемного расхода при всасывании он опреде-
ляет значение описываемого объема за едини-
1.3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
289
Рс/Ро -----
Рис. 1.3.6-59. Номограмма Linge для определения полного объемного КПД X компрессора, а также индикаторного
КПД Т)( (из книги “Справочные материалы по тепло- и холодильной технике” (DKV - Arbeitsblatter fur die Warme- und
Kaltetechnik, Ed. C.F. Muller, Karlsruhe, 1991)).
pjp§ - степень сжатая (отношение давления конденсации к давлению испарения); Vbh - оценка значения объема, опи-
сываемого за час; vn - вредное пространство, от 0 до 100%; Т|р Т|2 - коэффициенты (пояснение см. в тексте); 1 - Т|2 - потери
нз-за влияния стенок; с поправочный множитель, применяемый при температуре испарения ниже -25°С;
Х = [’ll-(1-П2)] <=
цу времени и, следовательно, объем каждого
цилиндра.
Часто на этапе предварительного проекти-
рования установки представляет интерес вели-
чина суммарного коэффициента подачи, для
того чтобы рассчитать объем, описываемый за
час выбранным компрессором.
Можно использовать номограмму, изобра-
женную на рис. 1.3.6-59, которая одновремен-
но дает индикаторный коэффициент полезного
действия т] о котором пойдет речь в п.
1.З.6.З.4.2.
Пример
В случае нашей холодильной машины име-
ем
Рс 11,92 л
Ро 2,96
Можно предположить, что объем Vbh, опи-
сываемый за час, заключен между 50 и 100 м3/
ч, т.е. его среднее значение равно 75 м3/ч. Ис-
ходя из этого и принимая величину вредного
пространства равной 3% (vn=0,03), получаем из
диаграммы на рнс. 1.3.6-59, что
290
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГОПОЛУЧЕНИЯ
1-Т12
ц, «0,87.
Тогда имеем
А = [д1 - (1-т]2)]-с = (0,87-0,12)-1 = 0,75;
поскольку температура испарения больше
-25°С, то с=1. Полный объемный КПД А=0,75
дает нам при расчете описываемого за час объе-
ма, вычисленного в п. 1.3.6.3.2.1, что
=71,7м3/ч.
Из номограммы получаем, кроме того,
— «1,07
А
отсюда следует
Л, = 1,07 х 0,75 = 0,8025,
значение, которое мы уже использовали во всех
наших расчетах, округляя его до 0,8.
Окончательно получаем
_ дт -У] _ 0о,ь -vi 0о,ь
Чот.Ь 4ov,b
где значения даны в следующих единицах:
qv. в м3/с,
Vb в м3/с,
Qm в кг/с,
У] в м3/кг,
Со,ь В кВт,
Qomj, в кДж/кг,
q0Vtb в кДж/м3.
Примечание
Когда нужно приближенно определить вели-
чину полного объемного КПД А, если степень
сжатия РJPQ изменилась, можно начертить для
данного компрессора кривую, дающую зависи-
мость А от степени сжатия. Так как это прак-
тически линейная зависимость и так как зна-
чение А, соответствующее степени сжатия 1,
равно 0,93, то достаточно рассчитать второе
значение А для другой степени сжатия, которо-
Рис. 1.3.6-60. Пример изменения полного объемного
КПД X рассматриваемого компрессора в зависимости от
степени сжатия PJPb
му соответствует холодопроизводительность
брутто Qob, полученная путем измерения, и про-
вести прямую
^ = f(PjP0}-
Рис. 1.3.6-60 дает пример такой прямой.
1.З.6.З.З. Механические характеристики
1.3.6.3.3.1. Удельная работа изоэнтропного
сжатия
Эта величина называется также теоретичес-
кой работой сжатия на 1 кг циркулирующего
хладагента. Она равна разности энтальпий хлад-
агента при всасывании и нагнетании в комп-
рессоре:
=h2	.
Пример
Обращаясь к диаграмме на рис. 1.3.6-56,
относящейся к нашему примеру холодильной
машины, найдем
и>!5 = 446,56 - 409,6 = 36,96 к Дж/кг.
Заметим, что эта работа была уже опреде-
лена в расчете, выполненном в п. 1.3.6.2.2.8.
Мы нашли, что для того, чтобы осуществить
всасывание, изоэнтропное сжатие из состояния
/=0°С и р=2,96 бар в состояние ?=65°С и
р= 11,92 бар и затем нагнетание 1 кг паров R22,
требуется совершить работу, равную
^омпр= 36,87 кДж.
1.3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
291
1.3.63.3.2. Работа компрессора, приходящаяся
на один цилиндр за один оборот вала, в случае
изоэнтропного сжатия
Поскольку мы знаем секундный массовый
расход qm компрессора, то легко рассчитать его
массовый расход в минуту, а именно
60-gm.
Но мы знаем также, что удельная работа
изоэнтропного сжатия равна wis. Следователь-
но, можно вычислить работу, совершаемую
компрессором за 1 минуту:
60 кДж.
Если мы предположим теперь, что компрес-
сор состоит из N цилиндров и его частота вра-
щения равна п мин-1, то можем вычислить ра-
боту компрессора, приходящуюся на один ци-
линдр за один оборот вала:
60-о -w,.,
=^^’КДЖ-
Пример
Предположим, что наш компрессор имеет 4
цилиндра и его частота вращения равна 1450
мин-1. В этом случае получаем
...	60x0,17921x36,96	п
ИС,, =----------------— = 0,0685 кДж
1450 х 4
Эта работа графически представлена обла-
стью Г2'3'О' на диаграмме р, V, приведенной
на рис. 1.3.6-58. В п. 1.3.6.2.2.8 (рис. 1.3.6-31)
мы видели, как определяется площадь таких
фигур.
1.3.63.3.3. Удельная работа политропного
сжатия (индикаторная работа)
Эта величина называется также индикатор-
ной работой сжатия 1 кг циркулирующего хлад-
агента. Она равна разности энтальпий хлад-
агента при всасывании и нагнетании компрес-
сором. Мы видели в п. 1.3.6.2.4.4.1 и на рис.
1.3.6-49, что политропное сжатие в нашем ком-
прессоре приводит пар в состояние 2" при
нагнетании. Отсюда удельная индикаторная
работа равна
Wi = ^2' ~ 
Пример
Мы получили в п. 1.3.6.2.4.4.1, что
h2, =455,8 кДж/кг,
отсюда удельная индикаторная работа нашей
холодильной машины равна
ж, = h2, -hx= 455,8 - 409,6 = 46,2 кДж/кг.
Отношение между работой изоэнтропного
сжатия и работой политропного сжатия (или
индикаторной работой) равно индикаторному
коэффициенту полезного действия (см. п.
1.3.6.2.4.4.1).
Если предположить, как мы это приняли в
п. 1.З.6.2.4.4.1, что индикаторный коэффициент
полезного действия т]1 равен 0,8, то получим
-^ = 0,8
м>,
или
w 36,96	_ ,
ж. = —— =-------= 46,2 кДж/кг
' 0,8	0,8	' 
1.3.63.3.4. Работа компрессора, приходящаяся
на один цилиндр за один оборот вала,
при политропном сжатии
Точно так же, как мы это делали в п.
1.3.6.3.2.2, можно рассчитать индикаторную
работу, приходящуюся на один цилиндр за один
оборот вала.
Пример
Легко получаем, что
60•О-• И»,
Wiy =---- ,/ кДж
nN
или, в случае нашей машины,
60 x 0,17921x46,2 _____ п
W,, =---------:-------— = 0,0856 кДж
1450x4	’
Можно было бы также выполнять расчет
следующим образом:
ИГ =	= °’0685. = 0,0856 кДж.
0,8
1.3.63.3.5. Индикаторная диаграмма, среднее
индикаторное давление
Индикаторной диаграммой называют диа-
грамму Клапейрона р, V (см. п. 1.3.6.2.2), да-
ющую для одного цилиндра за один оборот вала
(в простом случае) изменение давления в ци-
линдре в зависимости от положения поршня.
292
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Рис. 1.3.6-61. Сравнение на диаграмме р, Гтеоретической н индикаторной работ, совершаемых за один оборот вала в
нашем примере компрессора (масштаб не соблюдается, так как речь идет лишь о принципиальной схеме).
Область l'2'З'О' соответствует теоретической работе , в предположении, что компрессор идеальный; область 1230
соответствует индикаторной работе W. ( Иш. компрессора для реальных условий (политропное сжатие, запаздывание при
всасывании, влияние стенок, несовершенная герметизация, потери давления в клапанах и т.д.)
Это изменение давления в зависимости от
положения поршня схематически представлено
на рис. 1.3.6-61 для нашего примера холодиль-
ной машины. Графическое представление тако-
го изменения может быть получено:
-	либо путем расчета при известных усло-
виях по уравнениям кривых 1-2 (политропное
сжатие), 2-3 (нагнетание), 3-0 (политропное
разрежение) и 0-1 (всасывание);
-	либо путем регистрации с помощью спе-
циального устройства, содержащего самописец,
соединенный с поршнем с помощью штока.
Таким устройством может быть:
*	либо индикатор Ватта, но это устройство
используется все реже, поскольку оно обладает
слишком большой инерцией при высоких ско-
ростях вращения, что характерно для многих
современных компрессоров;
*	либо оптический самописец или, чаще
всего, самописец вместе с электронно-лучевым
осциллографом.
В обоих случаях записанная кривая ограни-
чивает область 1230, площадь которой равна
индикаторной работе IT j.
Отношение площадей SV2,yo, и S}2}Q равно
отношению работы идеального компрессора
(изоэнтропное сжатие, отсутствие запаздывания
при всасывании, отсутствие влияния стенок,
совершенная герметичность и т.д.) к работе ре-
ального компрессора (политропное сжатие, за-
паздывание при всасывании, влияние стенок,
несовершенная герметичность, потери давления
в клапанах и т.д ). Получаем, следовательно,
с	W ,
°1'2'3'0' _ и,1 _
^1230	^i.l
где т|1 - индикаторный коэффициент полезного
действия, который обсуждался в п. 1.3.6.3.4.2.
Заметим, что индикаторная диаграмма, пред-
ставленная на рис. 1.3.6-62 (площадь 1230),
очень упрощена, реальная диаграмма суще-
ственно отличается от нее, особенно если учесть
разрежение при сжатии и избыточное давление
при нагнетании.
Нахождение площади фигуры, ограничен-
ной кривой 1230, может быть легко сделано
путем разбиения ее по длине 7 С на некоторое
число полос и определения в них среднего зна-
чения/^. На рис. 1.3.6-62 представлено 12 по-
лос, пронумерованных от Ь, до Ьп, однако чем
больше число полос, тем выше точность резуль-
тата. Среднее значение давления в каждой по-
лосе получено просто как разность значений по
оси ординат, снабженной шкалой давления. Как
1.3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
293
Р А
Рис. 1.3.6-62. Вычисление площа-
ди области 1230 с помощью расчета
эквивалентной площади прямоуголь-
ника 1АВС с использованием понятия
среднего индикаторного давления Pmj
только это сделано, находим среднее арифме-
тическое этих величин, которое называется ин-
дикаторным средним давлением Р Умножая
его иа геометрический объем Vg рассматривае-
мого цилиндра (объем представлен на рис.
1.3.6-62 отрезком 1С), получаем индикаторную
работу, приходящуюся на один цилиндр за одни
оборот вала. Получаем, следовательно,
wlA=Pmi-vg.
Объем V в случае поршневых компрессо-
ров, которыми мы здесь ограничимся, равен
произведению площади сечения А цилиндра иа
ход / поршня. Следовательно,
Vg =А-1.
Если внутренний диаметр цилиндра равен
d, то его площадь сечения
л к-d2
А =------
4
и работа W ( будет равна
IV =Р n'd2
1,1 пи
•/.
4
Соответствующая работа представлена на
рис. 1.3.6-62 площадью прямоугольника 1АВС.
длинная сторона 1С которого равна геометри-
ческому объему:

а короткая сторона 1А равна индикаторному
среднему' давлению, а именно Pmi.
Пример
В случае холодильной машины, которую мы
взяли для иллюстрации рассмотренных поня-
тий, внутренний диаметр d каждого из цилин-
дров равен 68,3 мм и ход поршня /=55,6 мм.
Зиая, что при расчете индикаторного среднего
давления мы получили Рт =4,2 бар, найти ин-
дикаторную работу за один оборот вала для од-
ного цилиндра.
Решение
Получим
„	n-d2 , З.Ых^З-КГ3)2
8	4	4
х55,6-10’3 = 203,603-Ю 3 м3.
Так как
Рт = 4,2 • 105 Н/м2,
то
и;! = (4,2 • ю5 )х (203,603  ю 6)«
« 85,52 Дж » 0,0856 кДж,
как и было найдено ранее.
1.3.6.3.3.6.	Мощность компрессора
а)	Теоретическая мощность изоэнтропного
сжатия
Мы видели в п. 1.3.6.3.3.1, что теоретичес-
кая удельная работа (т. е. работа при изоэнт-
ропном сжатии) равна
294
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
wjs, кДж/кг.
Поскольку массовый расход через компрес-
сор равен
ат , кг/с,
-ЧП
то можно, следовательно, вычислить работу
изоэнтропного сжатия, совершаемую за 1 се-
кунду. Эта работа, по определению, равна тео-
ретической мощности Pis изоэнтропного сжа-
тия. Получаем, следовательно,
Д, = • w, » •
IS лт IS
Пример
Поскольку теоретическая удельная мощ-
ность изоэнтропного сжатия нашей холодиль-
ной машины равна
= 36,96 кДж/кг
и массовый расход хладагента
qm = 0,17921 кг/с ,
то мощность компрессора для изоэнтропного
сжатия
4 =0,17921x36,96 = 6,62 кВт.
Вычисление можно было бы выполнить,
исходя из работы компрессора для изоэнтроп-
ного сжатия на один оборот вала для одного
цилиндра. Поскольку эта работа равна
Wis, = 0,0685 кДж,
то для 4 цилиндров и для скорости вращения в
секунду, равной
1450
60 ’
соответствующая работа будет равна мощнос-
ти:
Pis = 0,0685 х 4 х = 6,62 кВт.
15	60
б)	Индикаторная мощность политропного сжа-
тия
Рассуждая точно так же, как мы это делали
в случае теоретической мощности, получаем
для индикаторной мощности
W Р
Р^чт-^=чт-— =—-
ч ч
Пример
Поскольку в нашем примере установки
w, = 46,2 кДж/кг
и
qm = 0,17921 кг/с,
то получаем
Р, = 0,17921 х 46,2 = 8,28 кВт.
Расчет может быть также выполнен исходя
из индикаторной работы компрессора для од-
ного цилиндра за один оборот вала, а именно
Wj ] = 0,0856 кДж.
Тогда для 4 цилиндров при скорости враще-
ния вала компрессора в секунду 1450/60
Р = 0,0856 х 4 х = 8,28 кВт.
'	60
Мы могли бы также провести вычисления,
исходя из индикаторного коэффициента полез-
ного действия т|, величину которого мы знаем
(0,8):
P=^i. =	= 8,28 кВт.
Ч 0,8
Примечание
В частном случае компрессора, работающе-
го на аммиаке (R717), индикаторную мощность
Pf можно рассчитать в процентах от холодопро-
изводительности брутто 0ОЬ (рис. 1.3.6-63).
Пример
Пусть имеется холодильная машина, рабо-
тающая на аммиаке, и ее холодопроизводитель-
ность брутто (?0Ь=100 кВт. Если температура
испарения t0= -30°С, температура конденсации
/с=+30°С и переохлаждение равно 5 К
(fir=+25°C), то индикаторная мощность соглас-
но диаграмме на рис. 1.3.6-63 равна
Д = 60% от ,
или
/ - 100 х 0,6 = 60 кВт .
в)	Эффективная мощность Ре на один оборот
вала
Эта мощность также называется потребля-
емой мощностью на валу компрессора. Она
1.3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
295
Рис. 1.3.6-63. Расчет индикаторной мощности Р комп-
рессора, работающего на аммиаке, в процентах от холодо-
производительности брутто <2о * в зависимости от темпера-
туры испарения г0, температуры конденсации tc и темпера-
туры на входе в регулирующий вентиль (температуры пере-
охлаждения) t
Ре=л=!а=9,2кВт.
Пт 0,9
Поскольку
П, =0,8,
то т]е = ту -т]т =0,8x0,9 = 0,72,
это значение является эффективным коэффици-
ентом полезного действия.
Следовательно, получаем
р = ^ =	= 9,2 кВт.
° Пе 0,72
Примечание 1
Мы видели, что
учитывает затраты на трение там, где есть дви-
жущиеся части, а также затраты, обусловлен-
ные силами инерции и моментом вращения.
Поэтому вводят механический коэффициент
полезного действия р как отношение индика-
торной мощности к эффективной мощности:
Р
^т=~-
Ге
Тогда получаем
Р р р
р — 1 = IS — JS
Пт П,-Пт
где пе=П;"Пт - эффективный коэффициент по-
лезного действия.
Так как
PlS=Qm-W,s,
получаем также
р . 4n'Wts
ге
Пе
Пример
Если предположить, что механический ко-
эффициент полезного действия нашей холо-
дильной машины равен
Пт =0,9,
то эффективная мощность (на валу) составля-
ет
р =	= 4m^,s
Пе ПГПт
Однако, поскольку' обычно механический
коэффициент полезного действия Пт на этапе
предварительного проектирования не известен,
может представить интерес выражение эффек-
тивной мощности в виде
Ре =	+ R
П,
где Pv - это мощность холостого хода, значе-
ние которой дано для больших поршневых ком-
Рис. 1.3.6-64. Мощность холостого хода Pv для больших
поршневых компрессоров в зависимости от объема Vbh,
описываемого за час
11—1369
296
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Рис. 1.3.6-65. Эффективный КПД т] холодильной ма-
шины с вредным объемом 0,05 и температурой конденса-
ции 30°С в зависимости от используемого хладагента, тем-
пературы испарения и описываемого объема м3/ч
эффективной мощности Ре на валу для задан-
ного типа поршневого компрессора в зависи-
мости от условий работы. Такая таблица очень
поучительна.
Пример
Рассмотрим компрессор, работающий на
аммиаке (R717) в следующих условиях:
'о =-5°С,
tc = +зо°с,
перегрев при всасывании равен 5 К,
переохлаждение равно 0 К.
Табл. 1.3.6-23 дает нам холодопроизводи-
тельность брутто:
прессоров на рис. 1.3.6-64 в зависимости от
объема Vbh, описываемого за час.
В частном случае компрессора с вредным
объемом, равным 5% (уя=0,05), для темпера-
туры конденсации 30°С диаграмма на рис.
1.3.6-65 дает сразу значение эффективного ко-
эффициента полезного действия
Пе =П‘Пт
в зависимости от температуры испарения, ис-
пользуемого хладагента (R22 или NH3) и объе-
ма, описываемого за час.
Примечание 2
В табл. 1.3.6-23 представлен пример изме-
нения холодопроизводительности брутто Qo ь и
Qo.b =55 400 Вт
и эффективную мощность (на валу):
Ре =10 710 Вт.
Предположим теперь, что все условия оста-
лись теми же, только температура испарения
упала на 5 К и стала равной -10°С. В этом слу-
чае имеем
Qo.b = 44 100 Вт
и
Ре = 9 960 Вт.
Отсюда делаем вывод, что, когда темпера-
тура испарения уменьшается, холодопроизводи-
тельность тоже уменьшается (в нашем случае
Таблица 1,3.6-23
Пример изменения холодопроизводительности Qo^, Вт, и эффективной мощности (на валу) Р„ Вт,
компрессора, работающего на R22 или R717, в зависимости от температур испарения to и конденсации te
при переохлаждении О К. При этом температура всасывания для R22 равна 25°С, а перегрев при всасывании
для R717 равен 5 К
Из каталога Bitzer для компрессоров второго поколения 4Н2 (R22, описываемый объем <4*- 73,6 м3/ч при 1450 мин4)
и 4НА (R717, И*.*=73,6 м3/ч при 1450 мин1).
k.°c	Хла- да- гент	Температура испарения А)> °C															
		+10		+5		±0		-5		-10		-15		-20		-25	
		Йоэ	р.	2оэ	р.		р.		Р'	Qoj>	р.		р.	fioi	р,	Qoj>	р.
+30	R22 R717	92900 102000	12930 11800	78100 84200	12600 11670	65300 68700	12180 11290	54100 55400	11650 10710	44400 44100	10980 9960	35950 34500	10180 9090	28750	9250	22550	8220
+35	R22 R717	88700 98400	14220 13350	74500 81000	13780 12970	62200 66000	13240 12370	51400 53000	12580 11590	42100 42000	11790 10710	34000	10870	27100	9820	21150	8680
+ 40	R22 R717	84500 94900	15590 14830	71000 77900	15030 14280	59100 63300	14390 13540	48850 50700	13620 12650	39900	12700	32150	11650	25500	10470	-	
+ 45	R22 R717	80500 91400	16710 16300	67500 74900	16100 15620	56200 60600	15400 14790	46300	14560	37700	13560	30300	12420		-	-	-
+ 50	R22 R717	76500 88100	17720 17790	64100 72000	17080 16980	53300	16330	43800	15440	35600	14390	28500	13П0	-	-	-	-
+ 55	R22 R717	72600 84900	18980 19340	60800	18260	50400	17390	41400	16360	33500	15150	-	-	-	-	-	-
+ 60	R22 R717	68800	20700	57500	19760	47650	18680	39000	17440			-	-			-	-
1.3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
297
от 55 400 до 44 100 Вт, или на 20,4%), так же
как и мощность на валу (в нашем случае от
10 710 до 9 960 Вт, или на 7%). Снижение тем-
пературы испарения, следовательно, меньше
влияет на мощность на валу, чем на холодопро-
изводительность.
Предположим теперь, что температура ис-
парения осталась -5°С, а температура конден-
сации возросла на 5 К и стала равной +35°С.
Табл. 1.3.6-23 дает нам значения
Qoj, = 53 000 Вт
и
Ре = 11 590 Вт.
Следовательно, холодопроизводительность
уменьшается (в нашем случае от 55 400 до
53 000 Вт, или на 4,3%), тогда как потребляе-
мая мощность на валу возрастает (в нашем слу-
чае от 10 710 до 11 590 Вт, т. е. на 8,2%). От-
сюда заключаем, что, с одной стороны, увели-
чение температуры конденсации больше влия-
ет на мощность на валу, чем на холодопроиз-
водительность, и, с другой стороны, мощность
на валу возрастает. Поэтому для любой холо-
дильной установки необходимо найти наилуч-
шее соответствие между холодопроизводитель-
ностью (которая должна быть как можно боль-
ше) н мощностью на валу (которая должна быть
как можно меньше).
Вот почему вводят холодильный коэффици-
ент дающий отношение холодопроизводи-
тельности брутто Qo ь к мощности на валу (эф-
фективной) Ре. Мы обсудим его в п. 1.З.6.З.4.З.
В нашем примере установки получаем, что
холодильный коэффициент равен
55 400 „ ,
е. =------= 5,17
е 10710
при температуре испарения -5°С и температу-
ре конденсации +30°С,
44100 ,
ее =------= 4,42
9 960
при температуре испарения -10°С и той же
температуре конденсации +30°С и
53 000 „
ее =------= 4,57
11590
при температуре испарения -5°С и температу-
ре конденсации +35°С.
Следовательно, в первом случае соотноше-
ния условий работы машины являются более
предпочтительными.
Рнс. 1.3.6-50 н 1.3.6-52 уже давали возмож-
ность обнаружить влияние изменения темпера-
туры конденсации на холодопроизводитель-
ность и мощность на валу.
г)	Мощность, передаваемая приводным двига-
телем
Эта величина характеризует работу привод-
ного двигателя и, следовательно, определяет
КПД передачи.
В случае двигателя, вал которого одновре-
менно является валом компрессора, необходи-
мо учесть потери от 2 до 5%, т. е. КПД переда-
чи r]t принимается равным от 98 до 95%.
В случае двигателя, содержащего муфту
сцепления, необходимо исходить нз потерь в
пределах от 3 до 8%, т. е. КПД передачи т]( при-
нимается равным от 97 до 92%.
Наконец, когда речь идет о ременной пере-
даче, то потери составляют примерно 12% для
двигателей малой мощности (от 5 до 10 кВт) и
снижаются до 5% для двигателей мощностью
от 75 до 100 кВт, т. е. коэффициент т]г колеб-
лется в пределах от 88 до 95%.
Пример
Предположим, что в нашем примере мы
имеем дело с герметичным разъемным комп-
рессором. Вал двигателя одновременно являет-
ся коленчатым валом. Если мы оценим вели-
чину коэффициента передачи как 97%, то по-
ставляемая мощность двигателя должна быть
Р 9 2
Pd= — = — = 9,5 кВт.
П/ 0,97
dj Мощность, потребляемая из сети
Все электрические двигатели характеризу-
ются более или менее значительными потеря-
ми, обусловленными потерями в медных про-
водах, в сердечнике, в якоре н потерями на тре-
ние. Они учитываются введением коэффициен-
та полезного действия двигателя г\е1, который
равен отношению передаваемой мощности к
потребляемой. Следовательно, получаем
298
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
отсюда
Пример
Предположим, что КПД двигателя нашего
компрессора т]е;=87%. Мощность на клеммах,
т. е. потребляемая от сети, будет равна
Р 9 5
Ра =	= 10,9 кВт.
0,87
1.З.6.З.4. Показатели качества
Речь здесь пойдет о степени сжатия, коэф-
фициентах полезного действия, холодильных
коэффициентах и внутреннем показателе каче-
ства.
1.З.6.З.4.1. Степень сжатия
Это понятие уже неоднократно нам встре-
чалось. Степень сжатия равна отношению дав-
ления нагнетания к давлению сжатия, т.е. на
самом деле отношению давления конденсации
к давлению испарения:
Р
т - —.
Р0
Пример
В случае нашей холодильной машины дав-
ление испарения равно 2,96 бар и давление кон-
денсации Р=11,92 бар. Получаем
1.3.6.3.4.2. Коэффициенты полезного действия'
О них уже шла речь в п. 1.3.6.3.3.6 при об-
суждении мощностей. Ниже мы дадим их ком-
плексный обзор. Начнем с мощности, необхо-
1 См. также: “Коэффициенты полезного действия холо-
дильных компрессоров” (Rendements des compresseurs
frigorifiques, G.Rigot, Revue Pratique du Froid, 1987, № 652,
p. 143-151).
дамой для обеспечения теоретического сжатия,
и дойдем в конце концов после учета коэффи-
циентов, вводимых на различных уровнях, до
мощности, потребляемой на клеммах в случае
электрического двигателя или производимой
для других типов двигателей.
а) Герметичные или герметичные разъемные
компрессоры (рис. 1.3.6-66а)
Эти компрессоры всегда оснащены электри-
ческим двигателем, непосредственно насажен-
ным на коленчатый вал, что дает наилучший
коэффициент передачи т](: от 95 до 98%, а иног-
да даже 99%. Сводная таблица мощностей и
коэффициентов полезного действия примет сле-
дующий вид:
•	мощность, необходимая для обеспечения
теоретического изоэнтропного сжатия, Pjs:
применяется индикаторный коэффици-
ент полезного действия т|;;
•	мощность, необходимая для обеспечения
реального политропного сжатия, или индика-
торная мощность, P^PJ^j'-
применяется механический коэффициент
полезного действия компрессора т|т;
•	мощность, необходимая на коленчатом
валу компрессора, или эффективная мощность,
I применяется коэффициент передачи
▼ между электрическим двигателем и ко-
ленчатым валом т|(;
•	мощность, передаваемая от электрического
двигателя, P^P^^PJr)^^-
I применяется коэффициент полезного
▼ действия электрического двигателя т]е/;
•	мощность на клеммах электрического дви-
гателя или мощность, потребляемая от сети,
б) Компрессоры открытого типа с приводным
электродвигателем
В этом случае предыдущая сводная табли-
ца остается в силе с той лишь разницей, что
коленчатый вал приводится в движение с по-
мощью вала двигателя:
- либо через промежуточную муфту сцеп-
ления (рнс. 1.3.6-666), коэффициент передачи
которой находится в пределах от 92 до 97% н
1.3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
299
Коленчатый вал,
мощность на валу
Рис. 1.3.6-66а. Герметичный или герметичный разъемный компрессор и его мощности различных видов (Bitzer)
всегда ниже, чем в случае, когда двигатель не-
посредственно насажен на коленчатый вал;
- либо через промежуточную ременную пе-
редачу (вместо муфты сцепления, как в преды-
дущем случае), коэффициент передачи которой
равен 88 - 95%.
в) Компрессоры открытого типа с приводным
тепловым двигателем
Речь может идти о двигателе внутреннего
сгорания, газовой или паровой турбине и т.д.
Тогда с учетом коэффициента передачи т|( мощ-
ность, которую должен передавать двигатель,
будет равна
при этом нет смысла говорить о потребляемой
мощности.
Для герметичных или полугерметичных
компрессоров разработчик указывает в катало-
ге мощность, потребляемую от сети, тогда как
в других случаях, т. е. если предлагается толь-
ко компрессор без его привода, указывают мощ-
ность, которая должна быть на валу компрес-
сора. Потребитель же может выбрать тип и ха-
рактеристики приводного двигателя по своему
усмотрению, однако таким образом, чтобы с
учетом коэффициента, соответствующего выб-
ранному способу передачи, двигатель смог
обеспечить необходимую мощность иа валу
компрессора.
Пример
В нашем случае холодильной машины, ра-
ботающей на R22, мы видим, что
п,=о>8;
Ли=0,9;
т| =0,97;
Пе/=0,87.
Можно найти полный коэффициент полез-
ного действия r]G, равный
Ло=т1, Пт П/Пе/=0,8 х 0,9 х 0,97 х
0,87=0,6076.
Предположив, что наш компрессор полугер-
метичного типа, и зная, что мощность, необхо-
димая для обеспечения теоретического изоэнт-
ропного сжатия, равна Р.^=6,2 кВт, можно рас-
300
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Рис. 1.3.6-666. Компрессор открытого типа с приводным электродвигателем и соединительной муфтой (Bitzer)
считать мощность на клеммах, т. е. мощность,
потребляемую от сети:
Р
р = ,s
га
nG
6,62
0,6076
= 10,9 кВт.
1.3.6.3.4.3.	Холодильные коэффициенты
Эти величины позволяют очень просто най-
ти соотношение между холодопроизводительно-
стью и работой, совершаемой для ее получения.
Можно ввести несколько холодильных коэффи-
циентов в зависимости от вида рассматривае-
мой холодопроизводительности (брутто или
нетто) и необходимой работы. Заметим, что хо-
лодильные коэффициенты называются также
коэффициентами холодильного эффекта или
просто эффективностью.
а)	Холодильный коэффициент холодильной ма-
шины для изоэнтропного сжатия
В этом случае имеем
Qom.b
W’.A
или, в обозначениях рис. 1.3.6-54,
_ К ~^8/9
,S ~ h2-h' '
Пример
В случае нашей холодильной машины мы
имеем
Чот,ь = 184,6 кДж/кг
И
= 36,96 кДж/кг.
Следовательно,
£,.=^4,99.
36,96
Можно было бы также найти отношение
холодопроизводительности брутто к работе ком-
прессора за то же время. Так как холодопроиз-
водительность брутто равна 33,08 кВт (кДж/с)
и работа за один оборот вала на один цилиндр
(при изоэнтропном сжатии) равна 0,0685 кДж.
то для 4 цилиндров и 1450/60 оборотов в се-
кунду
0,0685 х 4 х 1450 - 6 62 кДж.
60
Тогда получаем
33,08 , _
s = —— = 4,99.
6,62
Влияние температуры всасывания на холо-
дильный коэффициент при изоэнтропном сжа-
тии было приведено на рис. 1.3.6-57. Из него
следует, что в случае R22 перегрев при всасы-
вании очень слабо изменяет величину холо-
дильного коэффициента по сравнению с его
значением для температуры всасывания -15°С
(небольшое уменьшение), тогда как в случае
аммиака уменьшение намного заметнее. Наобо-
рот. в случае R12 холодильный коэффициент
немного возрастает с ростом температуры вса-
сывания.
1.3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
301
Если известны температуры испарения и
конденсации, а также температура на входе в
регулирующий вентиль (с учетом переохлажде-
ния), то из табл. 1.3.6-24 можно непосредствен-
но узнать величину e(j. Знание этого парамет-
ра представляет большой интерес, поскольку
при известной холодопроизводительности брут-
то Qo ь, получаемой в начале расчета из холо-
дильного баланса, холодильный коэффициент
позволяет сразу же найти мощность Pjs комп-
рессора, соответствующую изоэнтропному сжа-
тию. Действительно, получаем
Qo,b
Исходя из этого, после того как оценены
индикаторный, механический, передаточный,
электрический коэффициенты полезного дей-
ствия, можно вычислить мощность, которая
будет потребляться из сети. Отсюда на этапе
предварительного проектирования можно лег-
ко вычислить не только стоимость двигателя
привода, если он не поставляется вместе с ком-
прессором (в случае открытых компрессоров),
но и затраты на эксплуатацию в зависимости
от продолжительности работы установки.
Пример
Применительно к нашему примеру холо-
дильной установки из табл. 1.3.6-24 для ^=-15
°C, ^=+30°С и температуры на входе в регули-
рующий вентиль /=+20°С находим
^=4,98,
т. е. значение, очень близкое к е|л=4,99, кото-
рое мы уже вычислили и которое учитывает пе-
регрев при всасывании на 15 К, тогда как в
табл. 1.3.6-24 предполагается, что перегрев ра-
вен нулю.
Так как в нашем случае
Qo,ъ = 33,08 кВт,
получаем
Таблица 1.3.6-24
Холодильный коэффициент Ей для изоэнтропного сжатия в холодильных машинах, работающих на аммиаке
(R717). Эти значения верны с очень хорошей точностью и в случае соединений углеводородов с фтором
и хлором (в том числе R22)
Темпера- тура кон- денсации k°C	Температура на входе в регулирующий вентиль, °C	Холодильный коэффициент £„ при температуре испарения /0, °C													
		-55	-50	-45	-40	-35	-30	-25	-20	-15	-10	-5	0	+5	+ 10
-25	-25	6,26	7,91	10,38	14,49	22,77	47,36								
-20	-20	—	6,44	8,11	10,63	14,84	23,21	48,37	-	—	—	-	—	—	—
-15	-15	—	—	6,62	8,33	10,90	15,17	23,74	49,50	—	—	—	—		—
-10	-10	-	-	6,23	6,79	8,53	11,14	15,51	24,23	50,52	—	—	—	—	—
-5	-5	—	-	—	5,70	6,96	8,73	11,39	15,84	24,78	51,53	-	—	—	—
0	0	—	-	—	4,88	5,84	7,13	8,93	11,64	16,17	25,23	52,30	—	—	—
+5	+5	—	—		—	5,01	5,99	7,29	9,13	11,89	16,49	25,65	53,13	—	—
+10	+10	—	-	—	—	—	5,13	6,12	7,46	9,32	12,12	16,77	26,10	54,3	—
+ 15	+15	—	—	—	—	—	—	5,25	6,26	7,62	9,51	12,34	17,09	26,60	55,16
+20	+15	—	—	—	—	—	—	4,67	5,48	6,53	7,93	9,88	12,82	17,76	27,56
	+20	—	—	-	-	-	—	4,58	5,37	6,40	7,77	9,69	12,58	17,42	27,05
+25	+15	—	—		—	—	-	—	4,87	5,71	6,80	8,27	10,26	13,33	18,41
	+20	—	—	-	-	-	—	--	4,78	5,60	6,67	8,12	10,07	13,08	18,07
	+25	—	—	—	—	-	—	—	4,68	5,49	6,53	7,95	9,87	12,82	17,71
+30	+15	—	-	—	-	-	—	—	4,39	5,08	5,95	7,07	8,56	10,67 '	13,82
	+20	—	-	—	—	—	—	—	4,30	4,98	5,84	6,93	8,40	10,47	13,57
	+25	—	—	-	—	—	—	—	4,21	4,88	5,72	6,79	8,23	10,26	13,30
	+30	—	—	—	—	—	—	—	4,12	4,78	5,60	6,65	8,06	10,05	13,03
+35	+20				—					4,49	5,19	6,07	7,21	8,73	10,87
	+25									4,40	5,09	5,95	7,07	8,56	10,65
	+30	—	—	-	-	—	—	—	—	4,31	4,98	5,83	6,92	8,38	10,43
	+35				—					4,21	4,88	5,70	6,77	8,21	10,21
+40	+25					-					4,58	5,30	6,19	7,35	8,89
	+30	-		-	—	—	—	—	—	—	4,49	5.19	6,06	7,19	8,71
	+35					—					4,39	5,08	5,93	7,04	8,52
	+40	-	-	-	-	-	-	-	-	-	4,30	4,96	5,80	6,89	8,34
302
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
„	33,08	„
Pis ------= 6,64 кВт,
"	4,98
тогда как ранее мы нашли 6,62 кВт.
Оценив коэффициенты т|(, т|т, г], и т]е; для
выбранного типа машин, легко найти значение
мощности Р потребляемой из сети.
б)	Холодильный коэффициент холодильной ма-
шины для политропного сжатия
Рассуждая так же, как и в п. “а”, получаем
ЯОт.Ъ
е, =---—,
W,
или, в обозначениях рис. 1.3.6-49,
_ ^1 ~ ^8/9
Лг--й]
Пример
Поскольку в нашем случае холодильной ма-
шины
н, = 46,2 кДж/кг,
то
е_=^=3,99
46,2
Поскольку работа для 1 цилиндра за 1 обо-
рот вала равна 0,0856 кДж, то получаем рабо-
ту для 4 цилиндров за 1450/60 об/с, равную
0,0856 х 4 х = 8,274 кДж
60	’
и, по тому же принципу, что и раньше,
33,08 „ „„
е, =-----= 3,99.
8,274
в)	Холодильный коэффициент холодильной ма-
шины для эффективного сжатия
Получаем в этом случае
Яот,Ь
ее =---1--’
или, в обозначениях рис. 1.3.6-49,
_ ^1 ~^8/9
е
Пример
В случае нашей холодильной машины с уче-
том того, что п =0,9, мы имеем
184,06	184,6x0,9
е. =--------=-----------= 3,59.
46,2/0,9	46,2
Диаграмма на рис. 1.3.6-47 нам дает
е.=	184’6 ...= 3,59.
460,9-409,6
Также очевидно, что
2о.ь 33,08
е« =	=	= 3,59.
9,2
г)	Полный (или полезный, или практический) хо-
лодильный коэффициент холодильной машины
Он равен отношению холодопроизводи-
тельности к затраченной работе с учетом всех
коэффициентов полезного действия в расчетной
схеме.
Пример
В нашем случае холодильной машины с уче-
том того, что г, =0,97 и т]е;=0,87, получаем
Уот.Ь _ Яот.Ь 'Лт "Л< "Ле/
g	-
wi
= 184,6x0,9x0,97x0,87 = 3 Q3
462
Можно также выполнять расчет, исходя из
эквивалентной мощности на зажимах, которая
в нашем случае, как мы это уже видели, равна
10,9 кДж/с (что соответствует потребляемой
мощности Ра).
Следовательно, имеем
33,08 „ м
е =-------= 3,03.
g 10,9
Этот коэффициент представляет большой
интерес, так как он позволяет вычислить сто-
имость энергии в зависимости от количества
произведенного холода. В нашем примере, что-
бы произвести 1 кВт-ч холода, необходимо оп-
латить стоимость
1
3,03 ’
или 0,33 кВт ч электроэнергии.
Для компрессора с тепловым двигателем в
качестве привода предыдущий расчет выполня-
1.3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
303
ют исходя из теплотворной способности топли-
ва, его потребления в единицу времени для со-
вершения требуемой работы и коэффициента
полезного действия при преобразовании энер-
гии.
д)	Холодильный коэффициент, соответствую-
щий холодопроизводительности нетто
В предыдущих расчетах холодильных коэф-
фициентов мы исходили из холодопроизводи-
тельности брутто, что является логичным, так
как речь идет о количестве холода, которое хо-
лодильная машина действительно может про-
извести. Однако вспомним, что в частном слу-
чае нашей машины соединительные трубопро-
воды расположены таким образом, что холодо-
производительность нетто, т. е. количество хо-
лода, произведенного в холодильной камере, не
превышает 32 кВт (см. п.1.3.6.3.1.7). Следова-
тельно, нужно скорректировать все предыдущие
холодильные коэффициенты.
Пример
В качестве примера мы пересчитаем толь-
ко два из предыдущих холодильных коэффици-
ентов.
Холодильный коэффициент для эффектив-
ного сжатия и холодопроизводительности нет-
то станет равным
, Чот.п 178,56x0,9
с' =----;— =------------= 3,48.
46,2
Теперь получим полный холодильный коэф-
фициент для холодопроизводительности нетто:
г	Яот,п
е = --------------=
178,56x0,9x0,97x0,87 „ „„
=---------------------— = 2,93.
46,2
Следовательно, из-за потерь, имеющих ме-
сто в частном случае нашей установки на уча-
стке между точками 11 н 1 (см. рис. 1.3.6-53),
чтобы получить все то же количество холода 1
кВт-ч, нужно будет оплатить стоимость
1
2,93 ’
или 0,34 кВт ч.
В этом случае расчеты выполняются исхо-
дя из разности энтальпий между точками 11 и
8/9 (см. рис. 1.3.6-54), а не между точками 1 и
8/9.
е)	Холодильный коэффициент для цикла Карно,
служащего эталоном для сравнения циклов
Мы говорили о нем в п. 1.3.6.1.4, где отме-
чали, что эталонный цикл Карно является иде-
альным циклом, никогда не достижимым на
практике, но полезным для сравнения. Холо-
дильный коэффициент для цикла Карно дает-
ся соотношением
сг =--*—
с Тс~Тй’
где То и Тс - соответственно термодинамичес-
кие температуры испарения и конденсации в
рассматриваемом цикле.
Хотя расчет легко выполнить, величину гс
можно также непосредственно получить на рис.
1.3.6-67 в зависимости от температуры испа-
рения То для трех значений температуры кон-
денсации.
Пример
В случае нашей холодильной машины тем-
пература испарения t = -15°С, или
Рис. 1.3.6-67. Холодильный коэффициент sc для эталон-
ного цикла Карно в зависимости от температуры испаре-
ния или Т:) для трех значений температуры конденсации
(Г. или Тс)
304
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Т0=273-15=258 К,
и температура конденсации /е=+30°С, или
To=273+3O=3O3 К.
Отсюда холодильный коэффициент нашей
машины исходя из эталонного цикла Карно ра-
вен
258
£с =------------ 5,73.
303-258
Несовершенство нашей холодильной маши-
ны можно выразить путем сравнения с холо-
дильным коэффициентом эталонного цикла
Карно, что мы и сделаем далее.
1.3.6.3.4.4.	Внутренний показатель качества
холодильной машины
Речь идет о своего рода относительном
термодинамическом коэффициенте эффек-
тивности, равном отношению холодильного
коэффициента холодильной машины, работаю-
щей в реальных условиях, к холодильному ко-
эффициенту той же холодильной машины, но
для эталонного цикла Карно.
Следовательно, можно определить несколь-
ко показателей качества в зависимости от рас-
сматриваемого холодильного коэффициента.
Пример
В случае нашей холодильной машины мож-
но определить:
-	показатель качества ^е, относящийся к эф-
фективному сжатию и холодопроизводительно-
сти брутто:
£е =	= — = 0,626;
е 5,73
-	показатель качества относящийся к пол-
ному холодильному' коэффициенту и холодопро-
изводительности брутто:
£
ъ - - = — = 0,528;
g 5,73
-	показатель качества относящийся к эф-
фективному сжатию и холодопроизводительно-
сти нетто:
£е 3,48
5 е = — = -2— = 0,607;
ес 5,73
- показатель качества относящийся к
полному холодильному коэффициенту и холо-
допроизводительности нетто:
^ = ^ = о,511.
ес 5,73
1.З.6.З.5. Характеристики испарителя,
конденсатора и переохладителя
1.3.6.3.5.1.	Испаритель
Если мы обратимся к рис. 1.3.6-53, то уви-
дим, что испаритель работает только между точ-
ками 8/9 и 10. Следовательно, количество по-
глощенного тепла на единицу массы циркули-
рующего хладагента равно (см.рис. 1.3.6-54)
^10
Пример
Мы указывали в п. 1.3.6.3.1.1, что количе-
ство тепла, которое испаритель поглощает на 1
кг циркулирующего хладагента, равно
Л]0 -Л8/9 = 174,51 кДж/кг.
Если дано, что массовый расход циркулиру-
ющего хладагента составляет
<7т=0,17921 кг/с,
то отсюда можно получить количество тепла,
которое испаритель поглощает (или холода, ко-
торый он должен произвести) за единицу вре-
мени:
(20=174,51x0,17921=31,27 кДж/с (кВт).
Мы увидим в п. 3.1.2.6, как подобрать ис-
паритель по этому показателю.
1.3.6.3.5.2.	Конденсатор
Если обратиться к диаграмме на рис. 1.3.6-
54, то можно заключить, что количество отво-
димого тепла иа 1 кг циркулирующего хлада-
гента между точками 8/9 и 1 равно
Это соответствует сумме количества тепла,
поглощенного 1 кг хладагента между точками
8/9 и 10 (собственно испаритель):
h —h
"10	8/9’
между точками 10 и 11 (трубопровод, идущий
от испарителя до выхода из помещения, рис.
1.3.6-53):
1.3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
305
^11 ^10’
и между точками 77 и 7 (потерянный холод):
В ходе эффективного сжатия, которое затем
наступает в точках 7 и 2”, хладагент поглоща-
ет тепловой эквивалент работы сжатия, по-пре-
жнему на единицу массы циркулирующего хла-
дагента составляющий
h2„-hv
Следовательно, в сумме количество тепла,
которое нужно отвести, будет равно
(h y—h
Пример
В случае нашей холодильной машины коли-
чество тепла, которое нужно отвести, на еди-
ницу массы циркулирующего хладагента будет
равно
Л2„-Л8/9=460,9-225=235,9 кДж/кг.
Так как массовый расход циркулирующего
хладагента составляет
<?т=0.17921 кг/с,
то полное количество отводимого тепла будет
равно
235.9x0.17921=42,275 кДж/с (кВт).
Очевидно, можно прийти к тому же резуль-
тату, складывая холодопроизводительность
брутто, определенную в п. 1.3.6.3.1.7 и равную
33.08 кВт, с эффективной мощностью компрес-
сора, вычисленной в п. 1.3.6.3.3.6. в и равной
9.2 йЗт. Действительно.
33.08+9,2=42.28 кВт.
Количество отводимого тепла на единицу
массы циркулирующего хладагента равно 235,9
кДж/кг. Это значение можно получить как раз-
ность
которая равна
225-460.9= -235.9 кДж/кг.
Знак минус указывает, в соответствии с на-
шей договоренностью (см. п. 1.3.6.1.1.4). что
происходит отвод тепла. Однако, чтобы не ос-
танавливаться каждый раз на знаке, смысл ко-
торого нам понятен, дальше мы будем работать
с абсолютной величиной.
Итак, теперь мы знаем, что количество теп-
ла, отводимого на участке между точками 2" и
7, равно 235.9 кДж/кг.
Отвод тепла происходит в двух последова-
тельных устройствах:
- в конденсаторе, который выполняет две
задачи: охлаждает перегретый пар между точ-
ками 2" и 4, после чего конденсирует его меж-
ду точками 4 и 5.
- в переохладителе, который, как указыва-
ет его название, переохлаждает конденсирован-
ную жидкость между точками 5 и 7.
Теперь, следовательно, можно вычислить
количество тепла, которое конденсатор должен
отвести от единицы массы циркулирующего
хладагента:
А2,-Л5=460,9-236,75=224,15 кДж/кг.
Так как массовый расход циркулирующего
хладагента составляет 0,17921 кг/с, то мощ-
ность конденсатора должна быть равной
Ос=224,15 х 0,17921=40,169 кДж/с (кВт).
Примечание
Можно было бы предусмотреть устройство
для снятия перегрева (предконденсатор), пере-
водящее пары из состояния 2" в состояние 4.
Конденсатор тогда обеспечивал бы только соб-
ственно конденсацию, т. е. между точками 4 и
5. В этом случае мощность предконденсатора
должна быть равной
(/?,..-/?4)-<7т=(460,9-414,62)х(), 17921=
=8,29 кВт,
тогда как мощность конденсатора будет
меньше:
(Л4 -А5)-9т=(414,62-236.75)х0,17921=
=31,88 кВт.
Мы увидим в п. 3.1.3.8, как рассчитывают-
ся характеристики конденсатора.
1.3.6.3.5.3.	Переохладитесь
Мощность переохладигеля легко вычислить,
так как количество тепла, которое нужно отве-
сти от 1 кг циркулирующего хладагента, равно
М7-
Пример
По-прежнему для нашего примера холо-
дильной машины количество тепла, которое
переохладит ель должен отвести от 1 кг цирку-
лирующего хладагента, равно
236,75-225=11,75 кДж/кг.
306
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Так как массовый расход циркулирующего
хладагента должен составлять 0,17921 кг/с, то
мощность переохладителя должна быть равной
О =11,75 х 0,17921=2,106 кВт.
Примечание
В целом ряде холодильных установок не
предусматривается переохладитель. Переох-
лаждение обеспечивается третьим участком
конденсатора, мощность которого должна, сле-
довательно, возрасти. Однако установка пере-
охладителя может представлять определенные
преимущества. Мы поговорим о них в п.
1.З.6.4.1.
1.З.6.З.6. Сводка термодинамических
характеристик в нашем примере
холодильной машины
Дорогой читатель, вот уже на протяжении
многих страниц мы терпеливо работаем вмес-
те над определением термодинамических ха-
рактеристик холодильной машины, которую
взяли в качестве примера. Наступило время со-
брать воедино эти характеристики, чтобы рас-
смотреть их все вместе.
Технические условия Генерального заказчи-
ка обязывают нас поддерживать холодильную
камеру при температуре -5°С, холодопроизво-
дительность нетто, необходимая для этого и
полученная в результате составления холодиль-
ного баланса1 * холодильной камеры при наибо-
лее неблагоприятных условиях, нам задана рав-
ной
= 32 кВт.
С учетом особенностей расположения тру-
бопровода между точками 77 и 7 (см. рис. 1.3.6-
53), причем это расположение выбрано нами
для лучшего понимания различия между холо-
допроизводительностью нетто (т. е. используе-
мой для достижения поставленной цели) и хо-
лодопроизводительностью брутто (т. е. действи-
тельно обеспечиваемой компрессором), холодо-
производительность брутто компрессора дол-
жна быть равна
1 Расчет термодинамического баланса должен быть
предметом специального рассмотрения. -Примеч. пер.
Qo.b = 33-08 кВт-
Исходя из температуры испарения
t0 = -15° С,
температуры конденсации
tc =+30° С,
перегрева при всасывании на 15 К, т. е. при
температуре всасывания 0°С, переохлаждения
на 10 К, т. е. при температуре на входе в регу-
лирующий вентиль 20°С, мы нашли значения
следующих параметров.
• Для компрессора '.
-	холодопроизводительность Qo b = 33,08 кВт,
-	мощность на валу Ре = 9,2 кВт,
-	объем, описываемый за час, P’b/j=71,7 м3/ч.
• Для испарителя :
- холодопроизводительность (?0=31,27 кВт.
• Для конденсатора:
- тепловая мощность Qc = 40,17 кВт (если бы
был установлен предконденсатор, его тепловая
мощность была бы равна 8,29 кВт, а тепловая
мощность конденсатора уменьшалась бы до
31,88 кВт).
• Для переохладителя:
- тепловая мощность Qsr = 2,11 кВт.
1.З.6.4. Специальные типы паровых
компрессионных холодильных машин
с фазовыми превращениями
1.3.6.4.1. Одноступенчатые холодильные
машины, содержащие теплообменник
1.3.6.4.1.1. Преимущества, которые дает
теплообменник
Для того чтобы иметь возможность переох-
ладить жидкий хладагент до достаточно низкой
температуры, можно использовать теплообмен-
ник, который иногда еще называют перегрева-
телем (паров хладагента перед всасыванием в
компрессор). Такое название позволяет отли-
чать его от переохладителя, хотя цель обоих
этих устройств одна н та же. Теплообменники,
предназначенные для обеспечения переохлаж-
дения хладагента, будут изучаться в п. 3.1.4.5,
1.3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
307
но уже сейчас мы покажем, как они влияют на
цикл холодильной машины, в которой они ус-
тановлены. Размещение теплообменника в хо-
лодильной установке показано на рис. 1.3.6-12.
Пример
Снова вернемся к нашему примеру холо-
дильной машины, работающей на R22, но уже
с теплообменником, установленным, как пока-
зано на рис. 1.3.6-68. Этот теплообменник рас-
полагается вне холодильной камеры, между
точкой 11 и точкой Г, представляющей новое
состояние паров, всасываемых компрессором
после теплообменника.
Предположим теперь, что теплообменник
позволяет охлаждать жидкий хладагент, выхо-
дящий из конденсатора, на 5... 10 К, т. е. до точ-
ки 7. Переохлаждение, произведенное таким
образом, равно полученному с помощью пере-
охладителя, с которым мы имели дело до сих
пор.
Отметим теперь на диаграмме h, 1g р, изоб-
раженной на рис. 1.3.6-69, все состояния хлад-
агента, которые, несмотря на установку тепло-
обменника, остаются неизменными и нам из-
вестны. Эти состояния отмечены точками 4, 5,
7, 8/9, 10 и 11.
Жидкий хладагент, выходящий при темпе-
ратуре +30°С из конденсатора, проходит через
теплообменник на противотоке по отношению
к парам хладагента, поступающим туда при
температуре -9°С. Мы видели, что жидкий
хладагент выходит из теплообменника при тем-
пературе +20°С, т. е. после переохлаждения на
10 К. Соответствующая разность энтальпий
равна 11,75 кДж/кг
Хотя это и не так, предположим, что коли-
чество тепла, отданное переохлаждаемым жид-
ким хладагентом, равно количеству тепла, по-
глощенному перегреваемыми парами хладаген-
та. Следовательно, разность энтальпий 11,75
кДж/кг между точками 849' и 8/9 должна быть
такой же, как и между точками Г (всасывание
компрессором и выход из теплообменника) и 11
(выход из холодильной камеры и вход в тепло-
обменник). Мы предполагаем в наших рассуж-
дениях, что не существует вне холодильной ка-
меры и теплообменника никакого перегрева, в
частности между выходом из холодильной ка-
меры и входом в теплообменник и выходом из
теплообменника и точкой всасывания в комп-
рессор.
Разность энтальпий между точками Г и 11
равна
йг -/1ц = 11,75 кДж/кг.
Отсюда энтальпия в точке Г составляет
hr=hn+ll,75=403,56+11,75=415,31 кДж/кг.
Следовательно, найдено положение точки Г,
представляющей состояние паров при всасыва-
нии в компрессор. Для точки 2', соответствую-
щей нагнетанию из компрессора, также может
быть найдено положение, поскольку мы пред-
полагаем, что сжатие изоэнтропное.
Сравнивая этот пример, в котором предус-
мотрен теплообменник, с холодильной маши-
ной, содержащей переохладитель, которую мы
до сих пор изучали, приходим к выводу, что ко-
Рис. 1.3.6-68. Принципиаль-
ная схема нашей холодильной ма-
шины на R22, в которой переох-
ладитель заменен на теплообмен-
ник
308
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
ДП = 11,75
Рис. 1.3.6-69. Цикл в нашем примере холодильной машины, работающей на R22 (без учета индикаторного и механи-
ческого коэффициентов полезного действия) и оснащенной теплообменником
личество холода, произведенного в холодиль-
ной камере, т. е. между точками 8/9 и /7, а так-
же разность энтальпий между точками 5 и 7
(равная 11,75 кДж/кг) остаются прежними, по-
скольку мы исходим из того, что переохлажде-
ние в обоих случаях одинаково (10 К).
Однако, если в случае холодильной маши-
ны с переохладителем температура всасывния
в компрессор оставалась неизменной, равной,
как мы это видели, 0°С, теперь установка теп-
лообменника приводит к изменению темпера-
туры всасывания. Отсюда следует изменение
удельного объема паров, а значит, и объемной
холодопроизводительности компрессора. По-
этому нам нужно теперь определить удельный
объем паров в точке Г, соответствующий вса-
сыванию паров при наличии теплообменника.
Мы знаем, что точка 7' находится на изо-
терме, соответствующей температуре насыще-
ния -15 °C, и энтальпия в этой точке равна
415,31 кДж/кг. Если обратиться к табл. 1.3.6-
4, то найдем, что для температуры насыщения
-15°С перегрев, соответствующий 415,31 кДж/
кг, находится в пределах от 20 до 25 К. Этот
перегрев можно вычислить очень точно. Дей-
ствительно, поскольку возрастание энтальпии,
соответствующее росту перегрева на 25-20=5
К, равно
h = 416,4 - 413,0 = 3,4 кДж/кг,
то увеличение перегрева, соответствующее воз-
растанию энтальпии на
415,31-413 = 2,31 кДж/кг,
будет равно
Перегрев, соответствующий точке 7', следо-
вательно, составляет
20+ 3,4 = 23,4 К,
отсюда температура паров на выходе из тепло-
обменника, т. е. в точке 7', отмечающей всасы-
вание в компрессор, равна
1.3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
309
г4„= -15 + 23,4 = 8,4°С.
Это значение, очевидно, можно было бы
получить с достаточной точностью на диаграм-
ме рис. 1.3.6-69. Заметим попутно, что темпе-
ратура паров на входе в теплообменник, как мы
видели, равна
ГП = -9°С,
после теплообменника перегрев составляет
8,4-(-9) = 17,4 К,
тогда как на выходе из конденсатора жидкий
хладагент переохлаждается на 10 К.
Теперь, когда мы знаем, что по отношению
к температуре насыщения -15°С перегрев в точ-
ке Г равен 23,4 К, обратимся к табл. 1.3.6-3,
из которой мы получим, что при температуре
насыщения -15°С удельный объем паров зак-
лючен между 85,31 и 87,18 дм3/кг.
Для разности в перегреве, равной 25-20=5
К, имеем разность удельных объемов
87,18 - 85,31 = 1,87 дм3/кг.
Отсюда приращение удельного объема, со-
ответствующее приращению перегрева в 3,4 К,
составляет
.	1,87x3,4
Av =---------= 1,27 дм3/кг
Следовательно, удельный объем паров, со-
ответствующий точке 7', равен
v],=85,31+1,27=86,58 дм3/кг.
Выше мы видели, что в случае холодильной
машины, содержащей переохладитель, всасы-
вание паров происходит в точке 7. которой со-
ответствует температура 0°С (перегрев 15 К) и
удельный объем
V] = 83,43 дм3/кг
(это значение вычислено в п. 1.3.6.2.4.3).
Следовательно, если холодильная машина
содержит теплообменник, то удельный объем
паров при всасывании в компрессор возрастет
на
Av = vr — V] = 86,58-83,43 = 3,15 дм3/кг
по сравнению с холодильной машиной, содер-
жащей переохладитель. В процентах увеличе-
ние удельного объема паров при всасывании со-
ставляет
2^122 = 3,78%.
83,43
Выше мы получили, что объемный расход
при всасывании в нашей холодильной маши-
не, оснащенной переохладителем (см. п.
1.3.6.3.1.6), равен 0,01495 м3/с. Это с учетом
необходимого массового расхода 0,17921 кг/с
дает нам требуемую холодопроизводительность
нетто 32 кВт. Однако теперь удельный объем
паров увеличился и если объемный расход вса-
сываемых компрессором паров остается тем же
(т. е. если скорость вращения остается неизмен-
ной), то массовый расход снизится до
0,01495	,
-------= 0,17267 кг/с,
0,08658
а холодопроизводительность нетто составит
только
178,56 х 0,17267 = 30,83 кВт
вместо требуемых 32 кВт.
Следовательно, теплообменник в нашей хо-
лодильной машине по сравнению с такой же
холодильной машиной, содержащей переохла-
дитель, обеспечивающий ту же величину пере-
охлаждения, приводит к уменьшению холодо-
производительности нетто на
32-30,83 =
32
Другими словами, если требуется получить
ту же холодопроизводительность нетто 32 кВт.
то всасываемый объемный расход должен воз-
расти с 0,01495 м3/с до
0,17921 х 0,08658 = 0,01551 м3/с.
Так как полный объемный КПД А. нашего
компрессора равен 0,75, то объем, описывае-
мый за секунду, должен быть теперь равен
2^1551 = 0 02068 мз/с
0,75
Объем системы цилиндров, вычисленный в
п. 1.3.6.3.2.1, остается тем же самым, а имен-
но С=824- 10 б м3, отсюда новая частота враще-
310
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
ния компрессора должна возрасти до значения
п', равного
п' =
0,02068 х 60
824-Ю-6
= 1505,8 мин-1.
Скорость вращения должна возрасти, сле-
довательно, на
1505>87“50=3,84%
1450
отсюда можно сделать вывод, что потребляемая
мощность возрастет примерно иа столько же
процентов.
К этому нужно добавить, что температура
всасывания возрастет и, следовательно, возра-
стет температура нагнетания, а это скажется на
работоспособности компрессора. Действитель-
но, мы видели, что если имеется переохлади-
тель, то температура всасывания равна 0°С и
температура нагнетания равна 68°С (соответ-
ственно точки 7 и 2 на рис. 1.3 .6-56), в то вре-
мя как в случае с теплообменником температу-
ра всасывания 8,4°С (точка Г на рис. 1.3.6-69),
а температура нагнетания примерно 78°С (за
неимением вычисленного значения просто счи-
тывается в точке 2' на рис. 1.3.6-69). На самом
деле температуры нагнетания будут еще выше,
так как нужно учитывать индикаторные и ме-
ханические коэффициенты полезного действия.
С другой стороны, нельзя упускать из виду, что
мощность конденсатора должна возрасти, по-
скольку разность
больше, чем А2-А5 в случае машины с переох-
ладителем.
В нашем конкретном случае холодильной
машины, работающей на R22, предпочтитель-
нее предусмотреть переохладитель, чем тепло-
обменник. Если невозможно установить пере-
охладитель (например, из-за отсутствия охлаж-
дающей среды при нужной температуре), все
же предпочтительнее не устанавливать тепло-
обменник из-за неудобств, которые не всегда
компенсируются выигрышем в полученной хо-
лодопроизводительности (по сравнению с ма-
шиной, не содержащей переохладитель). Этот
выигрыш будет определен ниже.
Теплообменники применяются в основном
в холодильных машинах, работающих на R12,
тогда как для машин, использующих R22, со-
гласно расчету это устройство дает преимуще-
ство только в некоторых специальных случаях.
Что же касается установок, работающих на
R717 (аммиак), то в них никогда не использу-
ется теплообменник.
Запомним, что роль теплообменника зак-
лючается прежде всего в переохлаждении жид-
кого хладагента, поступающего в регулирую-
щий вентиль. Если расчет покажет, что установ-
ка теплообменника приведет к снижению пол-
ной холодопроизводительности, то нужно при-
менять переохладитель. В этом последнем слу-
чае пары при всасывании не являются перегре-
тыми. Если есть опасение, что компрессор вса-
сывает влажные пары, то необходимо устанав-
ливать отделитель жидкости (см. п. 3.1.4.2)
между испарителем и компрессором. Заметим,
наконец, что любой теплообменник приводит
к некоторой потере давления, которую нужно
учитывать при расчете как контура всасывания,
так и жидкостного трубопровода.
1.3.6.4.1.2. Сравнение с холодильной машиной,
не содержащей ни теплообменника,
ни переохладителя
Предположим теперь, что холодильная ма-
шина не содержит ни теплообменника, ни пе-
реохладителя (рис. 1.3.6-70). Найдем холодо-
производительность нетто, которую можно по-
лучить при этом.
Пример
Если обратиться к диаграмме на рис. 1.3.6-
56, то основной цикл (при изоэнтропном сжа-
тии) нашей холодильной машины будет пред-
ставлен точками 1 -2 - 4 - 5 - 8'19' - 10 - 11.
Удельная холодопроизводительность нетто не
будет превышать
А11 -й8,/9, =403,56-236,75= 166,81 кДж/кг.
Кроме того, состояние паров при всасыва-
нии (точка 7) будет тем же, что и в случае ма-
шины, содержащей переохладитель, т. е. удель-
ный объем паров останется равным 0,08343 м3/
кг. Это означает, что частота вращения посте-
1.3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
311
Рис. 1.3.6-70. Принципиальная схема на-
шей холодильной машины, не содержащей
ни теплообменника, ни переохладителя
янна и равна 1450 мин-1, компрессор всасыва-
ет тот же объемный расход и массовый расход
остается равным 0,17921 кг/с.
Однако холодопроизводительность нетто
компрессора будет падать из-за уменьшения
удельной холодопроизводительности нетто:
166,81 х 0,17921 = 29,89 кВт.
Чтобы поднять холодопроизводительность
нетто до 32 кВт, как требуется, нужно увели-
чить частоту вращения компрессора для повы-
шения массового расхода.
Это новое значение массового расхода дол-
жно быть равным
------= 0,19183 кг/с,
166,81	' ’
объемный расход при всасывании составляет
0,19183 х 0,08343 = 0,01600 м3/с.
Так как полный объемный КПД нашего
компрессора Х= 0,75, то объем, описываемый
за единицу времени, должен быть теперь равен
2^ = 0,02133 мз/с.
0,75	'
Объем системы цилиндров, вычисленный в
п. 1.3.6.3.2.1, остается тем же, С=824-10 б м3,
новая частота вращения компрессора должна
возрасти до п", равного
п"
0,02133 x60
824-10-6
= 1553,2 мин-1 .
Скорость вращения должна, следовательно,
возрасти на
1450
Можно сделать вывод, что потребляемая
мощность должна возрасти практически на
столько же процентов.
Итак, если при заданных основных услови-
ях работы нашей холодильной машины вместо
переохладителя установить теплообменник, это
приведет к увеличению потребляемой мощно-
сти примерно на 3,84% для получения той же
холодопроизводительности. В то же время, если
вовсе не предусматривать ни переохладителя,
ни теплообменника, то потребляемая мощность
будет больше примерно на 7,1% для получения
той же холодопроизводительности. Если срав-
нить эти два варианта, то можно прийти к вы-
воду, что различие составит не более 7,1-
3,84=3,26%. Следовательно, во всех случаях
необходимо осуществлять расчет рентабельно-
сти, чтобы определить, окупится ли, с учетом
затрат и различных издержек, установка пере-
охладителя или теплообменника в разумные
сроки.
1.З.6.4.2. Холодильные машины,
предназначенные для обслуживания
установки, содержащей циркуляционный
насос
В некоторых случаях холодильные машины
должны обслуживать несколько испарителей,
расположенных на значительных расстояниях,
например холодильная машина, предназначен-
312
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Рис. 1.3.6-71. Принципиальная схема холодильной ма-
шины с жидкостным ресивером-расширителем, предназна-
ченной для обслуживания нескольких контуров испарите-
лей с помощью циркуляционных насосов:
1 - компрессор; 2 - конденсатор; 3 - поплавковый ре-
гулирующий вентиль; 4 - жидкостный ресивер-расшири-
тель/отделитель жидкости; 5 - насосы для обеспечения
циркуляции; 6 - обратные клапаны; 7 - клапан сброса дав-
ления; 8 - ручные вентили; 9 - испарители
ная для поддержания заданной температуры во
многих холодильный камерах.
Такие установки раньше обслуживались
контурами с рассолом, но теперь вместо них
предпочитают установки, в которых циркуляция
хладагента создается насосом. Тем более, что
холодильный коэффициент установок с уско-
ренным движением хладагента выше, чем ус-
тановок с ускоренным движением рассола, из-
за отсутствия в последнем теплообменника
между контуром хладагента и контуром рассо-
ла, поскольку теплообменник всегда является
причиной падения температуры.
Из рис. 1.3.6-71 ввдно, что холодильная ма-
шина, предназначенная для обслуживания ус-
тановки с насосом, не содержит испарителя, а
содержит жидкостный ресивер-расширитель,
который питает испарители с помощью одного
или нескольких насосов. В такой установке па-
рообразование хладагента происходит только
там, где используется произведенный холод.
Если несколько испарителей затопленного
типа работают при одной и той же температу-
ре испарения и каждый из них оборудован сво-
ей собственной системой регулирования, то их
можно снабжать хладагентом, используя един-
ственный жидкостный ресивер-расширитель,
что снижает затраты как на жидкостные реси-
веры, так и на поплавковые регулирующие вен-
тили.
Задача насоса для хладагента заключается
в обеспечении циркуляции жидкого хладаген-
та между жидкостными ресивером-расширите-
лем и испарителем. Насос должен размещать-
ся достаточно низко под ресивером, который в
этом случае будет создавать напор по отноше-
нию к насосу, для того, чтобы избежать какого-
либо нежелательного предварительного образо-
вания паров хладагента между резервуаром и
насосом. Такое парообразование может возник-
нуть из-за разрежения, создаваемого насосом,
отсюда следует опасность возникновения кави-
тации и, значит, разрушения насоса.
Для крупных установок часто предусматри-
вают несколько насосов, которые могут рабо-
тать параллельно (рис. 1.3.6-71). Количество
работающих насосов зависит от потребностей
в холоде в данный момент времени. Почти все-
гда также предусматривают резервный насос,
используемый в аварийной ситуации. Во всех
случаях после каждого насоса устанавливают
обратный клапан таким образом, чтобы при
остановке насосов жидкий хладагент из испа-
рителей не проходил в обратном направлении
через эти клапаны.
Выбор параметров насоса для хладагента
всегда производится исходя из расхода, много-
кратно превышающего теоретический расход,
который должен был бы покрывать реальные
потребности. При работе с аммиаком массовый
расход среды, которая должна превратиться в
пар для получения предусмотренного количе-
ства холода, умножается на 3-5, в то время как
в случае других хладагентов - только на 2. В
некоторых особых случаях этот множитель, ко-
торый называется коэффициентом потока.
может достигать 8
1.3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
313
Объемный расход V насоса рассчитывает-
ся по уравнению
где Qob - холодопроизводительность брутто,
кВт (кДж/с);
v' - удельный объем жидкого хладагента в
состоянии насыщения при рассматриваемой
температуре испарения;
ДА - теплота парообразования хладагента
при рассматриваемой температуре испарения;
х - коэффициент потока.
Пример
Пусть имеется холодильная машина с холо-
допроизводительностью 300 кВт, обслуживаю-
щая несколько испарителей, работающих на
аммиаке при температуре -40°С. Требуется
найти объемный расход насоса, исходя из ко-
эффициента потока 4.
Решение
Имеем:
-	холодопроизводительность брутто
Qo = 300 кВт;
-	удельный объем жидкого аммиака для
температуры насыщения -40 °C
v' = 1,449 дм3/кг (см. табл. 3.2.7-44);
-	теплота парообразования аммиака при
-40°С
ДА = 1387,01 кДж/кг (см. табл. 3.2.7-44);
-	коэффициент потока
х = 4.
Отсюда объемный расход насоса равен
300x1,449
1387,01
х4 = 1,2536 дм3/с =
Vp
= 4,513 м3/ч.
Массовый расход циркулирующего хлада-
гента при этом будет в значительной степени
избыточным. Смесь, выходящая из испарите-
лей, будет тогда представлять собой двухфаз-
ную структуру хладагента в парообразном и
жидком состояниях. Эта смесь поступает в жид-
костный ресивер-расширитель, который одно-
временно является и отделителем жидкости.
Следовательно, он обеспечивает отделение жид-
кости от паров, выходящих нз испарителей, и
компрессор всасывает как отделенные пары, так
и пары, образовавшиеся при прохождении ре-
гулирующего вентиля во время расширения
жидкого хладагента, выходящего из конденса-
тора.
Заметим, что благодаря отделителю жидко-
сти в испарители поступает чистая жидкость
(содержание паров х=0), тогда как в классичес-
ких установках расширение хладагента всегда
приводит к частичному парообразованию и не-
однородная смесь, поступающая в испаритель,
часто имеет содержание паров в-пределах от 0,1
до 0,2.
Кроме того, отделение жидкости помогает
избежать всасывания насосом пузырьков пара,
что может привести к разрушению насоса из-
за явления кавитации, о котором мы уже гово-
рили выше. Чтобы сделать эту опасность как
можно меньше, необходимо также теплоизоли-
ровать жидкостный ресивер и соединительные
трубопроводы между' ним и насосами, а также
уменьшить по возможности потери давления
иа этих участках трубопроводов путем умень-
шения их длины до минимума и путем огра-
ничения скорости среды в них до 0,5 м/с.
По мере возможности отделитель жидкости
должен устанавливаться таким образом, чтобы
трубопроводы, по которым среда возвращает-
ся в резервуар, были расположены наклонно
между' испарителями и отделителями. Если это
невозможно и отделитель находится иа более
высоком уровне, чем испаритель, то нужно учи-
тывать повышение температуры испарения из-
за разности уровней, в том числе и при выборе
параметров одного или нескольких испарите-
лей. В случае, изображенном на рис. 1.3.6-72,
увеличение температуры испарения рассчиты-
вается на основе манометрического напора на-
соса, уменьшенного иа разность уровней А.
Когда производят наладку холодильной ус-
тановки с насосом, схема которой изображена
на рис. 1.3.6-71, начинают с регулировки кла-
пана сброса давления в зависимости от необ-
ходимого манометрического напора, затем от-
314
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Рис. 1.3.6-73. Упрощенная принципиаль-
ная схема двухступенчатой холодильной маши-
ны, обслуживающей три контура с насосной
подачей хладагента
Рис. 1.3.6-72. Изменение давления и, следовательно,
температуры испарения, вызванное разностью уровней от-
делителя жидкости н насоса
выход
крывают ручные вентили таким образом, что-
бы все испарители равномерно покрывались
инеем.
Как только достигнута номинальная темпе-
ратура (например, в холодильных камерах),
реле окружающей температуры закрывает элек-
тромагнитный вентиль, расположенный на пути
к испарителю. Пары, которые образуются пос-
ле закрытия электромагнитного вентиля, под-
нимаются по трубам испарителя, вытесняя ос-
тавшуюся жидкость, следовательно, после это-
го никакого испарения уже не может быть. На-
против, в случае испарителей, в которых пода-
ча хладагента происходит в нижнюю часть,
можно избежать процессов испарения, только
закрыв вентиль, расположенный на выходном
трубопроводе.
Для установок, состоящих из множества ис-
парительных контуров с различной температу-
рой испарения, необходимо в каждом конту-
ре предусмотреть свой отделитель жидкости и
один или несколько насосов в зависимости от
потребностей. Такова, например, установка,
работающая на аммиаке и состоящая из трех
контуров. Ее очень упрощенная принципиаль-
ная схема дана на рис. 1.3.6-73. Отметим, что
отделитель в контуре с хладагентом при тем-
пературе -10 °C является одновременно реси-
вером промежуточного давления для контуров
с хладагентом при -30 и -45 °C.
Когда закрывается несколько электромаг-
нитных вентилей, расположенных на испари-
телях, или увеличивается холодопроизводитель-
ность одного или нескольких компрессоров,
происходит внезапное падение давления в ре-
сивере низкого давления, что влечет за собой
появление пузырьков пара из-за выделения теп-
ла жидкостью, давление которой, а значит, и
1.3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
315
температура понижаются. Это может привести
к снижению манометрического напора одного
или нескольких соответствующих насосов. Про-
блему легко решить с помощью очень тщатель-
ной настройки ступеней производства холода
компрессорами.
Заметим, наконец, что во всех холодильных
установках, работающих на хладагентах, от-
личных от аммиака, очень часто возникают
сложности с возвратом масла в компрессор. Их
можно предотвратить, предусмотрев для этого
насос. Проблемы возврата масла изучаются в
п 3.1.6.1.2 и 3.1.6.1.3.
1.З.6.4.З. Холодильные машины
с многоступенчатым сжатием
Очевидно, что в холодильной машине, чем
ниже температура испарения и чем выше тем-
пература конденсации, тем больше должна быть
степень сжатия, а значит, и необходимая рабо-
та. Однако чем больше степень сжатия, тем
выше конечная температура сжатия (табл. 1.3.6-
25), следовательно, больше опасность разложе-
ния масла. Одновременно с этим уменьшается
объемный КПД н соответственно падает хо-
лодопроизводительность.
Для устранения этих недостатков применя-
ют установки с многоступенчатым сжатием,
в которых степень сжатия достигает 6. Но из
экономических соображений это значение не-
много уменьшают, если количество часов ра-
боты установки за год велико, или увеличива-
ют в противоположном случае.
Холодильные машины с многоступенчатым
сжатием применяются также, если установка
состоит из нескольких испарителей с разными
температурами испарения или если использо-
вание автоматических регулирующих вентилей
при постоянном давлении не позволяет обеспе-
чить экономичных условий работы.
На практике характеристики современных
хладагентов и имеющихся в продаже масел та-
ковы, что ограничиваются двухступенчатым
сжатием, кроме некоторых особых случаев,
рассматриваемых в ряде промышленных при-
ложений, например при изготовлении сухого
льда из двуокиси углерода.
Двухступенчатая холодильная машина со-
стоит из компрессора низкого давления НД и
компрессора высокого давления ВД. Впрочем,
каждый из этих компрессоров может быть за-
менен на несколько параллельных компрессо-
ров. Между компрессорами или группами ком-
прессоров находится промежуточный охлади-
тель (называемый также промежуточным ре-
сивером или ресивером промежуточного давле-
ния). Его задача состоит в охлаждении перегре-
тых паров после их прохождения ступени низ-
кого давления до поступления на ступень вы-
сокого давления. Промежуточное охлаждение
путем впрыска (частичного или полного) хлад-
агента в промежуточный охладитель предпоч-
тительнее, чем с помощью воздуха или воды,
так как в последнем случае температура воды,
имеющейся в распоряжении, как правило,
слишком высока, не говоря уже о том, что ко-
эффициент теплообмена между парами, про-
шедшими ступень низкого давления, и водой
невелик.
В двухступенчатой установке степень сжа-
тия PjPQ образуется из двух элементарных сте-
пеней сжатия:
Pi
р для ступени низкого давления,
Го
Рс.
р для ступени высокого давления.
Опыт показывает, что оптимальное проме-
жуточное давление Pt получается, когда рас-
сматриваемые давления составляют геометри-
ческую прогрессию, т. е. когда
р0 ’
или
Р?=Р0 Рс
И
Ъ=4Р^Рс-
Если нужно учесть влияние промежуточно-
го охладителя с впрыском жидкости, можно
применять следующую формулу.
316
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Таблица 1.3.6-25
Степень сжатия PJP» и конечная температура сжатия и для различных хладагентов в зависимости
от температуры испарения to (предполагается, что перегрев при всасывании равен нулю и сжатие
изознтропное)
Хладагент	Параметры	Температура ta, °C						
		0	-10	-20	-30	-40	-50	-60
	Pc бар	11,920	11,920	11,920	11,920	11,920	11,920	11,920
R22	pa, бар	4,976	3,543	2,448	1,635	1,049	0,643	0,374
(Гс=+30°С)	Pd Pa	2,40	3,36	4,87	7,29	11,36	18,54	31,87
	t<c.u, °C	44,3	50,0	56,7	64,6	73,8	84,5	97,0
	Pc, бар	—	—	-	25,050	25,050	25,050	25,050
R23 (гс=О°С)	pa, бар pd pa		—		10,100 2,48	7.090 3,53	4,810 5,21	3,135 7,99
		-	-	—	17,1	24,2	32,6	42,2
	Pc, бар	7,701	7,701	7,701	7,701	7,701	7,701	7,701
R134a	Ро, бар	2,928	2,007	1,330	0,847	0,516	0,299	0,163
(Гс=+30°С)	pd Pa	2,63	3,84	5,79	9,09	14,92	25,76	47,24
	tjcM, °C	33,3	35,0	37,3	40,3	44,1	48,8	54,7
	Pc, бар	3,938	3,938	3,938	3,938	3,938	3,938	3,938
R142b	Pa, бар	1,452	0,983	0,642	0,402	0,240	0,135	0,072
(tc=+30°C)	pd pa	2,71	4,01	6,13	9,80	16,41	29,17	54,69
	t. °C Че,и, V	33,2	35,3	37,7	41,3	45,7	51,6	59,3
	Pc, бар	11,670	11,670	11,670	11,670	11,670	11,670	11,670
R717	Pa, бар	4,294	2,908	1,901	1,195	0,717	0,408	0,219
(tc=+30°C)	pd pa	2,71	4,01	6,14	9,77	16,28	28,60	53,29
	tjc.u, °C	69,9	88,3	110,0	135,3	165,4	204,4	248,5
Примечание. Расчет конечной температуры изоэнтропного сжатия легко выполняется для условий, отличных от
указанных в таблице. Пример для R22 с t»=0 °C и tc=+30 °C. Табл. 1.3.6-5 дает для температуры насыщения и нулевого
перегрева при всасывании значение энтропии, равное 1,52 кДж/(кг-К). Поскольку сжатие изоэитропиое, то энтропия
будет той же самой для температуры насыщения +30 °C (= 1С). В строке, соответствующей +30 °C, находим, что эн-
тропия равна 1,752 для перегрева (по отношению к температуре конденсации), заключенного между 10 и 15 К. Про-
стая пропорция позволяет определить, что перегрев, соответствующий энтропии 1,752, равен 14,3 К; температура
сжатия равна, следовательно, 30+14,3=44,3 °C. Можно было бы непосредственно считать с диаграммы й, 1g р темпе-
ратуру на пересечении изоэнтропы, проходящей через точку, соответствующую температуре испарения и нулевому
перегреву, с изобарой, соответствующей температуре конденсации. Но такое прямое считывание имеет невысокую
точность.
Pi =7рс-ро + К
где АР =0,05 для R22,
АР =0,07 для аммиака.
Во всех случаях компрессор низкого давле-
ния и компрессор высокого давления, о кото-
рых мы только что говорили, могут быть заме-
нены на единственный компрессор, но он дол-
жен быть двухступенчатого типа. Мы вернем-
ся к этому в п.1.3.6.4.3.6. Однако отметим уже
здесь, что в таком типе компрессоров проме-
жуточное давление определяется отношением
(неизменным) объема Vbh н, описываемого за
1 час на ступени высокого давления, к объему
VbK в’ описываемому за 1 час на ступени низ-
кого давления (рис. 1.3.6-74).
Для многоступенчатых холодильных ма-
шин, если обозначить через п число ступеней,
оптимальная степень сжатия от одной сту-
пени к другой вычисляется по формуле
рп ЦТ
Рпн Ко •
1.3.6.4.3.1. Простые холодильные машины
со ступенчатым сжатием
В простейшем случае, т. е. для всех хлада-
гентов, кроме аммиака, и если температура вса-
сывания достаточно низкая, одноступенчатое
сжатие заменяют на два последовательных сжа-
тия без промежуточного охлаждения. Это ре-
шение имеет только одно преимущество - улуч-
1.3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
317
Рис. 1.3.6-74. Промежуточное давление в двухступен-
чатых компрессорах в зависимости от давления испарения
и отношения Vbh а объемов, описываемых за 1час на
ступенях высокого и низкого давлений
шсние холодильного коэффициента, ио зато
множество недостатков, в частности тот, что
температура в конце сжатия остается высокой.
Поэтому такое решение рекомендуется только
в случае, когда компрессор имеет несколько ци-
линдров, например четыре, так что можно ис-
пользовать три цилиндра как ступень низкого
давления и четвертый - как ступень высокого
давления.
1.3.64.3.2. Холодильные машины
со ступенчатым сжатием, ступенчатым
расширением и дополнительным охлаждением,
не связанным с ресивером промежуточного
давления (рис. 1.3.6-75 и 1.3.6-76)
В таких машинах задача промежуточного
охладителя заключается в отводе части тепла,
возникшего в результате сжатия. Используемая
охлаждающая среда может быть либо той же
самой, что и для охлаждения конденсатора,
либо хладагентом, непосредственно впрыски-
ваемым в нагнетательный трубопровод ступе-
ни низкого давления. В последнем случае воз-
можна непосредственная регулировка темпера-
туры всасывания на ступени высокого давления
путем изменения расхода впрыска.
При выходе из компрессора низкого давле-
ния пары хладагента, находящиеся в состоянии
2, проходят через промежуточный охладитель,
использующий внешнюю среду (воду или воз-
дух), который переводит пары в состояние 3,
обеспечив первый перепад температур
Горячие пары в состоянии 3 смешиваются за-
тем с холодными парами в состоянии 8, посту-
пающими из резервуара среднего давления. Эго
приводит ко второму перепаду температур At3 4
и переходу паров в состояние 4. Положение точ-
ки 4 определяется с помощью баланса энталь-
пий с учетом массовых или объемных расхо-
дов и температур двух потоков пара.
После сжатия из состояния 4 в состояние 5
на ступени высокого давления до величины дав-
ления конденсации пары конденсируются, за-
тем проходят через регулирующий вентиль вы-
сокого давления, который переводит их в состо-
яние с промежуточным давлением Г. Смесь
жидкости и пара после выхода из регулирую-
щего вентиля достигает ресивера промежуточ-
ного давления, где разделяется на две состав-
ляющие фазы: фазу насыщенного пара 8 и фазу
насыщенной жидкости 9. Фаза паров полнос-
тью отобрала свою скрытую теплоту парообра-
зования и ие может больше использоваться с
точки зрения производства холода. Эта фаза на-
правляется к ступени высокого давления и, сле-
довательно, не перегревает бесполезно контур
низкого давления. Что же касается жидкости в
состоянии 9, то она подвергается второму рас-
ширению в регулирующем вентиле низкого дав-
ления, затем с некоторым содержанием паров
поступает в испаритель.
В этой машине двухступенчатое сжатие и
промежуточное охлаждение позволяют умень-
шить работу сжатия по сравнению с односту-
пенчатой машиной. С другой стороны, ступен-
чатое расширение позволяет увеличить удель-
ную холодопроизводительность. Наконец, при
расчетах нельзя упускать из виду, что массовый
расход на ступени низкого давления уменьша-
ется и что холодильный коэффициент равен от-
ношению холодопроизводительности брутто к
сумме мощностей компрессора низкого давле-
ния и компрессора высокого давления.
318
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕИТЕХНИКИ ЕГОПОЛУЧЕНИЯ
конденсатор
ресивер
промежу-
точного
давления
регулирующий вентиль
высокого давления
регулирующий вентиль
низкого давления
компрессор
высокого давления
промежуточный охладитель
(водяной или воздушный)
компрессор
низкого давления
испаритель
Рис. 1.3.6-75. Принципиальная схема холодильной машины с двухступенчатым сжатием, двухступенчатым расшире-
нием и дополнительным охлаждением, ие связанным с ресивером промежуточного давления
Абсолютное давление. 105 Па (бар)
Удельная энтальпия, кДж/кг
Рис. 1.3.6-76. Цикл двухступенчатой холодильной машины, изображенной на рис. 1.3.6-75
1.3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
319
1.3.64.3.3. Холодильные машины
со ступенчатым сжатием, ступенчатым
расширением и дополнительным охлаждением,
связанным с ресивером промежуточного
давления (рис. 1.3.6-77и 1.3.6-78)
Обращаясь к рис. 1.3.6-76, легко сделать
вывод, что чем ближе точка 4 к кривой насы-
щенного пара, тем меньше возрастает работа
сжатия. Чтобы добиться этого, все еще перегре-
тый пар после промежуточного охлаждения
направляют в жидкость, содержащуюся в реси-
вере промежуточного давления (рис. 1.3.6-77 и
соответствующий цикл на рис. 1.3.6-78). Пары
теряют там остаток тепла, связанного с пере-
гревом, и в виде сухого насыщенного пара по-
ступают к ступени высокого давления. Ресивер
промежуточного давления сконструирован та-
ким образом, чтобы исключить попадание ка-
пелек жидкости в компрессор высокого давле-
ния.
Теплота перегрева, выделяемая парами в
ресивере промежуточного давления, приводит
к испарению части жидкого хладагента. Одна-
ко процент испарившейся жидкости, а значит,
потеря холодопроизводительности на ступени
низкого давления малы, так как теплота паро-
образования г велика по сравнению со скры-
той теплотой cp-Xt, следовательно, преоблада-
ет уменьшение мощности компрессора.
Чтобы еще улучшить такую холодильную
машину, очевидно, можно предусмотреть пере-
грев в испарителе и переохлаждение в конден-
саторе. Однако возможны и другие модифика-
ции, особенно касающиеся участка расшире-
ния: например, прежде чем хладагент будет
подвергнут расширению на ступени низкого
давления, можно использовать фазу пара рас-
ширившегося хладагента при промежуточном
давлении для глубокого переохлаждения основ-
ного потока хладагента до состояния ниже кри-
вой, соответствующей насыщенной жидкости.
1.3.6 4.3.4. Холодильная машина
со ступенчатым сжатием и ступенчатым
расширением, имеющая второй испаритель
(рис. 1.3.6-79)
Отводя часть жидкого хладагента из реси-
вера промежуточного давления во второй испа-
ритель, можно получить холод, произведенный
при промежуточной температуре, соответству-
ющей промежуточному давлению. В остальном
цикл такой же, как на рис. 1.3.6-78. Расчет мас-
совых расходов производится с учетом требуе-
мых холодопроизводительностей как на ступе-
ни низкого давления, так и иа промежуточной
ступени.
Что касается холодильных коэффициентов,
то они могут быть рассчитаны только по отдель-
Рис. 1.3.6-77. Принци-
пиальная схема холодиль-
ной машины с двухступен-
чатым сжатием, двухступен-
чатым расширением и до-
полнительным охлаждени-
ем, связанным с ресивером
промежуточного давления
ресивер
промежу-
точного
давления
320
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Удельная энтальпия, кДж/кг
Рис. 1.3.6-78. Цикл двухступенчатой холодильной машины, изображенной на рис. 1.3.6-77
мости для ступени низкого давления и для сту-
пени высокого давления. В последнем случае
необходимо учитывать количество тепла, отво-
димого к ступени низкого давления.
1.3.6.4.3.5.	Пример расчета двухступенчатой
холодильной машины
В двухступенчатой холодильной машине,
изображенной на рис. 1.3.6-80, пары, сжатые
на ступени низкого давления, охлаждаются на
участке 2-3 (рис. 1.3.6-81) в промежуточном
охладителе, в задачу которого входит также
переохлаждение жидкого хладагента на участ-
ке 5-6. Чтобы добиться этого, необходимо
впрыснуть жидкий хладагент в промежуточный
охладитель с помощью второго регулирующе-
го вентиля. Следовательно, компрессор ступе-
ни высокого давления должен всасывать не
только пары, сжатые иа ступени низкого дав-
ления, но и пары, которые возникли в проме-
жуточном охладителе. Другими словами, мас-
совый расход хладагента на ступени высокого
давления будет больше, чем на ступени низко-
го давления.
Следовательно, можно считать, что проме-
жуточный охладитель играет одновременно
роль конденсатора на ступени низкого давления
и испарителя на ступени высокого давления.
Холодопроизводительность ступени высокого
давления равна мощности конденсатора на сту-
пени низкого давления. Расчет ступени высо-
кого давления и ступени низкого давления мо-
жет выполняться по отдельности как для одно-
ступенчатых машин.
Пример
Найти объемы, описываемые за 1час, а так-
же мощности на валу компрессора низкого дав-
ления н компрессора высокого давления двух-
ступенчатой холодильной машины, работаю-
щей на R22, принципиальная схема которой
приведена на рис. 1.3.6-80. Ее холодопроизво-
дительность должна быть равна 100 кВт при
следующих условиях работы:
-	температура испарения f0=~45 °C;
-	температура конденсации f_=+40 °C;
-	переохлаждение жидкости в конденсато-
ре 5 К;
1.3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
321
конденсатор
И регулирующий вентиль
высокого давления
испаритель промежуточного
компрессор
высокого давления
ресивер
промежу-
точного
давления
Рис. 1.3.6.-79. Принципиальная
схема холодильной машины с двух-
ступенчатым сжатием и двухступен-
чатым расширением, имеющая ис-
паритель при промежуточном давле-
нии
Я регулирующий вентиль
низкого давления
компрессор
низкого
давления
испаритель низкого
давления
-	переохлаждение жидкости в промежуток-
ном охладителе до температуры, на 10 К пре-
вышающей температуру насыщения при дан-
ном промежуточном давлении;
-	перегрев при всасывании 5 К как на сту-
пени низкого давления, так и на ступени высо-
кого давления.
Определить также массовые расходы хлада-
гента в компрессоре низкого давления, в комп-
рессоре высокого давления и в регулирующем
вентиле, питающем промежуточный охлади-
тель. На какую холодопроизводительность сле-
дует рассчитывать этот регулирующий вентиль?
Какова тепловая мощность конденсатора? На-
конец, найти конечные температуры сжатия на
каждой ступени.
Решение
Найдем прежде всего оптимальное проме-
жуточное давление. Получаем
Р, = >1рс  ра = х 0,827 = 3,56 бар,
где значения Рс и Ро взяты из табл. 1.3.6-2 со-
ответственно для температур +40 °C и -45 °C.
В этой же таблице можно найти температу-
ру насыщения, соответствующую давлению
3,56 бар, она равна приблизительно -10 °C.
Теперь у нас достаточно данных, чтобы
изобразить циклы ступеней низкого и высоко-
го давлений нашей машины на диаграмме h,
1g р (рис. 1.3.6-81). Определение различных
параметров состояния выполняется либо с по-
мощью табл, с 1.3.6-2 по 1.3.6-5, либо непос-
редственным считыванием на диаграмме h, 1g
р. Дадим сводку параметров различных состо-
яний.
Состояние ] (всасывание на ступени низ-
кого давления):
Р] = 0,827 бар,
Г, =-45 + 5 = -40 °C,
V] =0,2634 м3/кг,
Л] =389,1 кДж/кг.
Состояние 2 (нагнетание на ступени низ-
кого давления при изоэнтропном сжатии):
р2 = 3,56 бар,
t2 = 23 °C,
v2 =0,0759 м3/кг,
h2 = 424,3 кДж/кг.
322
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Рис.1.3.6-80. Принципиаль-
ная схема двухступенчатой холо-
дильной машины с промежуточ-
ным охладителем, взятой нами в
качестве примера
Состояние 3 (всасывание на ступени высо-
кого давления):
Ру = 3,56 бар,
ty =-10+5 =-5 °C,
Vy = 0,0670 м3/кг,
h3 = 405 кДж/кг.
Состояние 4 (нагнетание на ступени высо-
кого давления при изоэнтропном сжатии):
р4 = 15,34 бар,
Г4 =68 °C,
v4 = 0,0180 м3/кг,
h4 = 442,04 кДж/кг.
Состояние 5 (выход из конденсатора):
Ру =15,34 бар,
Г5 =40-5 = 35 °C,
h5 = 243,22 кДж/кг.
Состояние 6 (выход из промежуточного ох-
ладителя):
р6 = 15,34 бар,
t6 =-10 + 10 = 0°С,
Л6(= h7 = й8) = 200 кДж/кг.
Определим теперь полный объемный КПД
на ступени низкого давления и индикатор-
ный коэффициент полезного действия ц| В.
Для этого обратимся к номограмме на рис.
1.3.6-59, исходя из следующих предположений:
^- = ^ = 4,3,
Ро 0,827
vn=0,04 (оценочная величина),
с=0,875 (значение получено интерполяцией
между значениями для температур -40 и -45
°C),
Kbh=l 000 м3/ч (оценочная величина, одна-
ко она не сильно влияет на величину 1 - т|2,
даже если объем, описываемый за 1 час, равен
только 100 м3).
Находим
1-п2 = о,1,
т|] = 0,85,
п,Ал = Ц4,
следовательно,
'-в = [Пт - О -	)] с =
= (о,85 - 0,1)х 0,875 =
= 0,66
и
Г],. в = 1,14 X 0,66 = 0,75.
Теперь нам нужно найти объемную холодо-
производительность на ступени низкого давле-
ния. Получаем
h}-h* 389,1-200	п , .
~ = - п	кДж/м3
Vj 0,2634
Отсюда объем, описываемый за 1 час, на
ступени низкого давления составляет
Рь„ в =----—-----= 0,211 м3/с = 759,8 м3/ч.
”"'В 717,9x0,66
Абсолютное давление, 10 Па (бар)
Рис. 1.3.6-81. Циклы ступеней низкого давления н высокого давления в нашем примере двухступенчатой холодильной машины
.3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
324
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Массовый расход хладагента на ступени
низкого давления равен
= о 528 кг/с = 1900 кг/ч.
0,2634	'
Чтобы найти мощность на валу компрессо-
ра низкого давления, можно воспользоваться
методом, указанным на рис. 1.3.6-64. Для это-
го представим мощность на валу компрессора
низкого давления, т. е. эффективную мощность,
в виде
= -	...д. Р „
v.B.
Ек,В ’Ч>, В
Величину PvB находим из рис. 1.3.6-64, она
равна округленно 5,5 кВт.
Что касается то, как мы знаем,
_hx-h* 389,1-200
eis,B -------------------
= 5,37
Л2-Л] 424,3-389,1
Отсюда эффективная мощность на валу ком-
прессора низкого давления равна
Р. в =---—-----+ 5,5 = 30,32 кВт.
еВ 5,37x0,75
Чтобы найти температуру в конце политроп-
ного сжатия на ступени низкого давления, не-
обходимо найти положение точки 2', представ-
ляющей реальное состояние паров при нагне-
тании компрессором низкого давления. Для это-
го достаточно найти энтальпию в состоянии 2',
что делается следующим образом:
Л? =/,,= 3S9J + -24’3-389’1 =
ч,.,	о.«
= 436,03 кДж/кг.
Точка 2' теперь полностью определена, и мы
можем найти соответствующую температуру,
т. е. конечную температуру политропного сжа-
тия, а значит, реальную для ступени низкого
давления. Это можно сделать, либо рассчиты-
вая перегрев, соответствующий энтальпии й2,
либо путем непосредственного считывания с
диаграммы h, 1g р прн условии, что на ней наш
цикл изображен с достаточной точностью. На-
ходим температуру в конце реального сжатия
на ступени низкого давления:
t2= 39,6°С.
Для ступени высокого давления поступаем
таким же образом.
Учитывая, что
^ = 1^ = 4,3,
Р, 3,56
v„ = 0,04 и
с=1, поскольку на этот раз t0=-10 °C, находим
Хя = 0,75,
Ч,.я = 0,86.
Кроме того, объемная холодопроизводитель-
ность на ступени высокого давления равна
Л,-*5	405-243,22	п .
?0уДЯ = ------- = —--------= 2414 ^/M 
v3 0,0670
С другой стороны, тепловая мощность кон-
денсатора (условная) на ступени низкого дав-
ления равна холодопроизводительности ступе-
ни высокого давления. Так как тепловая мощ-
ность конденсатора на ступени низкого давле-
ния равна
Qc,B = Чт.ь - h ) = 0,528 X (436,03 - 200) =
= 124,6 кВт,
получаем также
Qo.b,H -Qc,B,
отсюда объем, описываемый за 1час компрес-
сором высокого давления, составляет
у	= —l24^— =0,0688 м3/с = 247,7 м3/ч.
bh'H 2414x0,75	'	'
Эффективная мощность на валу’ компрессо-
ра высокого давления может быть представле-
на в виде
Qo,b,H
Еи,Я ' Т1|,Я
Что же касается величины Pv№ торис. 1.3.6-
64 дает округленно 3,1 кВт.
Относительно величины е. „ мы знаем, что
13,л
h.-h. 405-243,22 ,
е„ „ =	+ =-----------— = 4,36.
и,я й4-Лз 442,04-405
1.3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
325
Получаем, следовательно,
Р	= —124’6	+ 3,1 = 36,33 кВт.
е’Н 4,36x0,86
Массовый расход через компрессор высоко-
го давления равен тогда
0,0688x0,75	,
qmH =------------= 0,770 кг/с = 2772 кг/ч.
	0,0670
Холодопроизводительность промежуточно-
го охладителя равна
QoJU = Ят.н(^5~^б)+Ят,В^,2'-^з) =
= 0,770 (243,22 - 200) + 0,528 (436,03 - 405) =
= 49,66 кВт.
Отсюда массовый расход через регулирую-
щий вентиль, питающий промежуточный охла-
дитель, составляет
Qo, R1
Ят,К1 ~
*3~*7
49,66
405-200
= 0,242 кг/с -
= 872 кг/ч.
Чтобы найти температуру в конце политроп-
ного (реального) сжатия в компрессоре высо-
кого давления, необходимо еще рассчитать эн-
тальпию в точке 4', представляющей состояние
паров при нагнетании компрессором. Получа-
ем
, с А4-Лз л «с 442,04-405
й4« = h3 + -=-= 405 + —2-------=
ц(Н	0,86
= 448,1 кДж/кг.
Расчет, подобный выполненному выше с
помощью табл. 1.3.6-4, дает нам, что перегрев,
еоответствующий этому состоянию, равен 35 К
или
Г4,= 40 + 35 75°С.
Для тепловой мощности конденсатора по-
~ чаем
Qc,H - Ят.Н ОЧ' ~Л5)-
= 0,770(448,1-243,22) =
= 157,75 кВт.
1.3.6.4.3.6. Дополншпе/иные сведения
о многоступенчатых холодильных машинах
В частном случае винтовых компрессоров
используют специальные приспособления, на-
пример золотниковый клапан, позволяющий
изменять мощность путем изменения давления
между ротором и корпусом, в котором он рас-
положен. Следовательно, можно получить про-
межуточное давление и с помощью единствен-
ного компрессора, особенно для больших зна-
чений отношения давлений, иметь такие же хо-
рошие холодильные коэффициенты, как и с
двухступенчатыми машинами, не говоря уже о
возможности работать с разными уровнями
температуры.
Центробежные компрессоры могут рабо-
тать по тому же принципу; их преимуществен-
ная область применения - это холодильные
установки, используемые в химической про-
мышленности.
Существуют двухступенчатые поршневые
компрессоры, принципиальная схема которых
изображена на рис. 1.3.6-82. В представленной
6-цилиндровой модели хладагент, поступаю-
щий из испарителя, попадает сразу в 4 цилинд-
ра низкого давления, где сжимается до проме-
жуточного давления. Горячие газы затем на-
гнетаются во внешний трубопровод, идущий
вдоль компрессора, где они смешиваются с не-
которым количеством жидкого хладагента с
помощью регулирующего вентиля впрыска.
Этот впрыск производится для понижения
температуры газа, который проходит затем че-
рез двигатель, охлаждая его, и, наконец, посту-
пает в 2 цилиндра высокого давления.
Для улучшения коэффициента полезного
действия некоторые модели оснащены теплооб-
менниками. Для модели S4T-5.2, например,
работающей на R22, холодопроизводитель-
ность равна 9900 Вт при температуре испаре-
ния -20°С и температуре конденсации +30°С
с переохладителем, тогда как в случае отсут-
ствия переохладителя, производительность па-
дает до 8550 Вт.
Что касается сравнения внутреннего пока-
зателя качества (см. п. 1.3.6.3.4.4.) одноступен-
326
1ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
чатых, двухступенчатых и каскадных холодиль-
ных машин, то можно обратиться к рис. 1.3.6-
83. Речь идет о показателе качества, относящем-
ся к эффективному сжатию. Самые низкие зна-
чения соответствуют холодильным машинам с
небольшой холодопроизводительностью, самые
высокие - машинам с большой холодопроизво-
дительностью.
В дополнение к разделу “Используемые
термины и их определения”, помещенному в
начале этой книги, дадим еще несколько опре-
делений, касающихся холодильных машин со
ступенчатым сжатием. Эти определения взя-
ты из “Нового международного словаря по хо-
лодильной технике ”.
• Компрессор составной (или двухступен-
чатый) - это компрессор, в котором сжатие осу-
ществляется в ступенях с одним или несколь-
кими цилиндрами на каждой ступени.
• Компрессор многоступенчатый - комп-
рессор, в котором сжатие осуществляется в бо-
лее чем двух ступенях, имеющих раздельные
цилиндры.
• Компрессор-бустер, или поджимающий
компрессор, - компрессор, предназначенный
для повышения давления газа до давления вса-
сывания другого компрессора.
1.З.6.4.4. Каскадные холодильные машины
Мы только что видели, что холодильные
машины со ступенчатым сжатием позволяют
понизить температуру испарения, что исполь-
зуется при производстве холода. Однако чем
ниже температура, тем больше удельный объем
паров, всасываемых на ступени низкого давле-
ния, отсюда следует, что должен быть больше
объем цилиндров компрессора. К этому требо-
ванию добавляется ограничение, связанное со
Рис. 1.3.6-82. Пример двухступенчатого 6-цилиидрового компрессора, оснащенного переохладителем жидкости
(Bitzer):
1 - компрессор; 2 - цилиндры низкого давления; 3 - цилиндры высокого давления; 4 - отделитель масла; 5 - конденса-
тор; 6 - терморегулирующий вентиль; 7 - переохладитель жидкости; 8 - терморегулирующий вентиль у входа в испари-
тель; 9 - испаритель; 10 - отделитель жидкости; 11 - фильтр на всасывающем трубопроводе
1.3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
327
Рис. 1.3.6-83. Показатель качества различ-
ных холодильных машин (^=sf/sc) в зависимос-
ти от температуры испарения То для температу-
ры конденсации Т около 300 К.
I - одноступенчатые холодильные машины,
II - двухступенчатые холодильные машины,
III - каскадные холодильные машины
значением тройной точки рассматриваемого
хладагента. Соответствующая ей температура
звляется одновременно самой низкой темпера-
турой испарения. Для аммиака, например, она
равна -77,9 °C.
По этой причине, когда требуется получить
температуру ниже -70 °C, что часто необходи-
мо для промышленного применения, использу-
ют ие ступенчатые холодильный машины, а
каскадные машины.
Такие машины содержат два независимых
солодильных контура, причем испаритель сту-
лени высокого давления одновременно являет-
ся конденсатором ступени низкого давления
рис. 1.3.6-84). Впрочем, каждый из этих кон-
туров сам может представлять собой холодиль-
ную машину с несколькими ступенями.
Каскадные холодильные машины не только
лишены вышеупомянутых недостатков, но и
позволяют избежать слишком больших перепа-
дов температур испарения и конденсации. Эти
перепады приводят к проблемам с вязкостью и
термической стойкостью масел.
Хладагенты, используемые на самой низкой
ступени, очевидно, должны иметь достаточно
низкую температуру плавления, как, например,
з случае R22 (-160 °C), этилена (-169,5 °C),
пропана (-188 °C) или R14 (-187 °C). С дру-
гой стороны, требования по охране окружаю-
щей среды заставляют отказываться от R12,
R13, R502 и R503.
Среди упомянутых хладагентов у тех, что
имеют очень малый удельный объем при ис-
пользуемых низких температурах, как правило,
такие низкие значения критических давлений,
что их пары не могут быть превращены в жид-
кость с помощью воды, откуда следует необхо-
димость использования другого хладагента в
каскаде высокого давления.
1.3,6.5. Возможности регенерации
и повторного использования тепловой
энергии, отводимой в паровой
компрессионной холодильной
установке
Для холодильной установки количество от-
водимой тепловой энергии соответствует коли-
честву тепловой энергии, изъятой у охлажда-
ющей среды, увеличенному на тепловой экви-
валент работы сжатия.
Часть отводимой тепловой энергии непри-
годна для повторного использования; это, на-
пример, тепло, снимаемое с головок цилиндра,
охлаждаемых с помощью вентилятора (см. п.
3.1.1.2.2.9). С другой стороны, вполне можно
извлечь пользу из тепла, отводимого при раз-
личных температурах от предконденсатора, соб-
ственно конденсатора и от переохладителя, а
для холодильных установок с винтовым комп-
рессором и от охладителя масла.
Рассмотрим два примера, один из которых
относится к установке, оснащенной поршневым
компрессором, другой - к установке с винтовым
2—1369
328
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Рис, 1.3.6-84. Принципиальная схема кас-
кадной холодильной машины (вверху) и соот-
ветствующие циклы на диаграмме h, 1g р (вни-
зу). Такое представление циклов относится ис-
ключительно к случаю, когда обе ступени рабо-
тают с одним и тем же хладагентом
компрессором. В обоих случаях мы не будем
рассматривать переохладитель, потому что во
многих установках отводимое тепло использу-
ется для перегрева паров хладагента с помо-
щью теплообменника (см. пп. 1.3.6.3.5.3 и
1.3.6.4.1.1).
1.З.6.5.1.	Пример холодильной установки,
оснащенной поршневым компрессором
1.3.6.5.1.1.	Исходные данные
Эта холодильная установка изображена на
рис. 1.3.6-85. Мы будем исходить из следую-
щих предположений.
•	Контур хладагента
Используемым хладагентом является амми-
ак, холодопроизводительность <2о=8ОО кВт, эф-
фективная поглощаемая мощность Ре=214 кВт,
температура испарения го=-1О °C и температу-
ра конденсации ^=+35 °C.
•	Водяной контур (бытовая горячая вода)
Температура воды на входе Гее=+10 °C, же-
лаемая температура воды на выходе ^=+55 °C.
Задача заключается в нахождении объемного
расхода воды (Ив м3/ч). Первое, что нужно сде-
лать, это определить массовый расход qm цир-
кулирующего хладагента. Получаем (см. п.
1.3.6.3.1.5)
Qo _ Qo =	800
qOm	1749,40-662,39
= 0.74 кг/с.
(Найтн энтальпию можно с помощью диа-
граммы на рис. 3.2.7-16 и табл. 3.2.7-46.)
Теперь нам нужно определить конечное со-
стояние паров в конце сжатия (точка 2).
Предположим, что 95 % механической энер-
гии привода передается в виде тепловой энер-
гии парам хладагента. Если обозначить ее че-
рез Р, (индикаторная мощность), то увеличение
энтальпии паров в ходе сжатия будет равно
р
ДЛ = /+ - /г,- -------
дт
95 Ре
ЮО ' qm
95x214
100x0,74
= 277 кДж/кг.
Тогда получим
h2 =hv, +277 = 1749 + 277 = 2026 кДж/кг .
Обращаясь к табл. 3.2.7-46, после неболь-
шого интерполяционного расчета мы можем
утверждать, что температура в конце сжатия
будет равна
(.,= 86,15 °C.
1.3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
329
охладитель
перегретого пара
(предконденсатор)
конденсатор с водяным
охлаждением
отделитель
масла
Рис. 1.3.6-85. Возможности по-
дгорного использования тепловой
энергии холодильной установки, ос-
чагценной поршневым компрессо-
ром. Цикл представлен на диаграм-
ме/1, Igp
h, кДж/кг
1.3.6.5.1.2.	Предконденсатор
Количество тепла, отводимого в предконден-
гаторе. равно
QE=(!m(.h2-h2,.),
поскольку на выходе из предконденсатора пары
являются насыщенными, т. е. готовыми к тому,
чтобы конденсироваться в конденсаторе (см.
рис. 1.3.6-85).
Так как точка 2" находится на кривой на-
сыщения, легко найти ее энтальпию по табли-
це для паров аммиака (см. табл. 3.2.7-44). На-
ходим для (,=+35 °C
h2.. - 1787 кДж/кг.
Отсюда мощность предконденсатора равна
qe = 0,74(2026 - 1787) = 177 кВт.
Относительно полного количества тепловой
энергии, отводимой за 1час и равной
е0 + Pt = 800 + 204 = 1004 кВт,
ОЕ составляет 17.6 %.
1.3.6.5.1.3.	Конденсатор
Количество тепловой энергии, отводимой за
1 час в конденсаторе в ходе собственно конден-
сации, равно
2с = 2о+^-&=827 кВт.
Это количество тепла может быть отведено
либо с помощью воды (конденсатор с водяным
охлаждением), либо с помощью воздуха (кон-
денсатор с воздушным охлаждением).
1.3.6.5.1.4.	Контур водяного охлаждения
Объемный расход воды, который можно на-
греть, зависит главным образом от желаемой
температуры воды на выходе. На большинстве
заводов, например, требуется бытовая горячая
вода при температуре 50-60 °C. Такие темпе-
ратуры могут быть получены в холодильных
установках, оснащенных поршневым компрес-
сором, только когда вода предварительно нагре-
ется в конденсаторе до первого уровня темпе-
ратуры и затем достигнет уровня 50-60 °C при
прохождении через охладитель перегретого
пара. Объемный расход воды, которая может
330
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
быть нагрета, ограничен, следовательно, мощ-
ностью охладителя перегретого пара холодиль-
ной установки.
Другой способ получения горячей бытовой
воды при заданной температуре заключается в
создании системы двойного действия, т. е. со-
единении рекуператора тепла и котла. Преиму-
щество этого способа заключается в том, что
можно нагреть большее количество воды до
желаемой температуры. И даже когда холодиль-
ная установка не работает, такая система по-
зволяет, очевидно, всегда иметь в своем распо-
ряжении горячую воду. С другой стороны, ос-
новной недостаток заключается в затратах на
создание котла.
При нагреве бытовой воды должны соблю-
даться правила санитарной инспекции Reg-
lement Sanitaire Departemental Type, которые в
целях повышения безопасности могут еще бо-
лее ужесточаться (если существует риск попа-
дания хладагента или масла в воду в результа-
те технических неполадок).
Так, в случае аммиака, как правило, запре-
щается непосредственно нагревать бытовую
воду, а требуется устанавливать промежуточный
теплообменник между охладителем перегрето-
го пара с одной стороны и сетью бытовой го-
рячей воды с другой.
Разделение двух сетей имеет, впрочем, свое
преимущество, потому что промежуточный теп-
лообменник, работающий в замкнутом корпу-
се, значительно уменьшает опасность коррозии
и образования накипи на поверхностях, через
которые осуществляется теплообмен в охлади-
теле перегретого пара и конденсаторе.
В целях сохранения эксергии промежуточ-
ный теплообменник следует рассчитывать та-
ким образом, чтобы перепад между температу-
рой горячей воды первичного контура и темпе-
ратурой вторичного контура не превышал 5 К.
Например, можно исходить из следующих
данных (значения температур соответствуют
разделению на контуры с противоположными
направлениями потоков):
- для первичного контура (бытовая горячая
вода):
температура воды на входе 10 °C,
температура воды на выходе 55 °C;
- для вторичного контура:
температура воды на входе 60 °C,
температура воды на выходе 15 °C.
Определим теперь объемный расход воды,
который можно нагреть в нашем примере, пред-
полагая, что нагрев происходит только в холо-
дильной установке, без применения котла.
Если предположить, что температура при
предварительном нагреве воды во вторичном
контуре, которую можно получить в конденса-
торе, равна +30 °C (напомним, что температу-
ра конденсации равна +35 °C), то, поскольку
температура воды должна достичь +60 °C пос-
ле прохождения через охладитель перегретого
пара, это означает, что наибольший массовый
расход воды, который можно нагреть во вторич-
ном контуре, равен
т & _ 177 .
“	4,19(60-30)
= 1,41 кг/с,
что соответствует объемному расходу 5,08 м3/
ч.
Рекуператор тепла от конденсатора должен
быть рассчитан на мощность
QcR = 1,41 х 4,19 х (30 -15) = 88,6 кВт,
что по отношению к количеству тепла, отводи-
мого при чистой конденсации, составляет ок-
ругленно 10,7 %.
1.З.6.5.2.	Пример холодильной установки,
оснащенной винтовым компрессором
1.3.6.5.2.1.	Исходные данные
Мы теперь будем рассматривать холодиль-
ную установку, оснащенную винтовым комп-
рессором (рис. 1.3.6-86). Главное отличие от
предыдущего случая заключается в том, что при
сжатии часть тепла, передаваемого хладагенту,
поглощается предварительно охлажденным
маслом, которое подается между роторами. Ув-
лекаемое хладагентом масло после выхода из
компрессора проходит через отделитель масла,
затем, прежде чем вернуться в компрессор, на-
правляется через охладитель масла, задача ко-
1.3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
331
торого, как указывает его название, понизить
температуру смазки, для того чтобы она могла
снова сыграть свою роль при подаче к роторам.
1.3.6.5.2.2.	Охладитель масла
Масло из отделителя масла проходит через
охладитель масла, в котором оно отдает свое
тепло воде или хладагенту, специально для это-
го подводимому.
Уравнения, позволяющие рассчитать мощ-
ность охладителя масла, приведены в п.
'.1.1.3.1. Объемный расход циркулирующего
масла Vh задается конструктором, так же как и
температура масла на входе в компрессор th,
выход из охладителя), которая должна нахо-
диться в точно определенных пределах. Она не
только не должна быть слишком высокой, но и
не должна падать ниже определенного значе-
ния во избежание:
-	слишком высокой вязкости жидкости,
-	растворения слишком большого количе-
ства хладагента в масле,
-	проблем с запуском.
Температура масла на входе в компрессор
должна быть всегда выше температуры конден-
сации, и необходимо избегать циркуляции ох-
лаждающей среды (воды, хладагента) через
охладитель масла во время остановок компрес-
сора. Говоря о вязкости, входящей в расчет, мы
имеем в виду вязкость смеси масла и хлада-
гента в зависимости от степени сжатия.
Обращаясь кп. 3.1.1.3.1, находим
ч ~v	°с-
yh Ph cph
Так как температура масла на входе в охла-
дитель масла th2 примерно равна температуре
хладагента в конце сжатия, то отсюда можно
заключить, что th2 неявно определяется значе-
нием h2. Расчет th2 может выполняться путем
итераций.
В нашем примере мы будем исходить из сле-
дующих предположений:
l7h = 9,6 м3/ч (дано изготовителем),
ph = 890 м3/ч (для th~60 °C),
cph =2,18 кДж/(кг К) (для 1^=60 °C),
th = 45 °C (дано изготовителем),
Рис. 1.3.6-86. Возможности
екуперации тепловой энергии хо-
дильиой установки, осиащеииой
чнтовым компрессором. Цикл
' . дставлен иа диаграмме h, 1g р
332
1.	ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
th - начальное значение предполагается рав-
ным 80 °C.
Таблицы для паров аммиака (табл. 3.2.7-
18 в) при /й2=80 °C и tc=35 °C дают
h2 = 1919 кДж/кг.
Подставив это значение в уравнение для lft2
и исходя из того, что /(=230 кВт. r/m=0.74 кг/с
и hv,= l 749,40 кДж/кг, получаем
3600
9,6x890x2,18
[230-0,74(1919-

_ 1749,4)] + 45 = 65,2 СС.
Повторный расчет для th =65.2 °C методом
последовательных приближений дает th» 70°С
(данной температуре соответствует А2=1892
кДж/кг).
В этой части расчета необходимо проверить,
находится ли температура нагнетания (=t, ) в
"2
пределах, допускаемых конструктором комп-
рессора и изготовителем масла. Слишком вы-
сокие значения приводят к разложению масла
и разрушению компрессора. Так как мощность
охладителя масла выражается формулой (см.
п.3.1.1.3.1)
Г) - И / ) _ 'Cl>h I, t \
Qrh ть'срь[(ь2 Ci,)	3600	thi''
то получаем
„	9,6x890x 2,18^,, , .	„
Qrh = ---------—(70-45 « 130 кВт.
п 3600 v '
Если рекуператор тепла от охладителя мас-
ла включен в общую цепь рекуперации тепла
в холодильной установке, то в качестве охлаж-
дающей среды используют воду. Объемный
расход воды, которую можно нагреть до неко-
торой температуры, очевидно, зависит от же-
лаемого перепада температур. Если требуется
нагреть воду до высокой температуры, то рас-
ход воды будет небольшим. Но это приводит к
ламинарному течению, т. е. к малым коэффи-
циентам теплопередачи. Во избежание этого
необходимо увеличить длину теплообменни-
ков.
Рис. 1.3.6-87 дает, в зависимости от темпе-
ратуры испарения и конденсации, для заданно-
го типа винтового компрессора, работающего
Рис. 1.3.6-87. Отношение мощностей охладителя масла
винтового компрессора к мощности, поглощенной от этого
компрессора, в зависимости or температур испарения и
конденсации
с аммиаком или с R22, отношение мощности
охладителя масла к поглощенной мощности.
Можно сделать вывод, что это отношение
возрастает при уменьшении температуры испа-
рения и при возрастании температуры конден-
сации.
Это положение объясняется тем, что если
степень сжатия возрастает, то массовый расход
циркулирующего хладагента уменьшается. Так
как одновременно возрастает индикаторная
мощность, впрыскиваемое масло должно отво-
дить большее количество тепла.
1.3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
333
1.3.6.5.2.3.	Предконденсатор
Определение его мощности осуществляется,
как указывалось в п. 1.3.6.5.1.2. В данном слу-
чае получаем
Qe =Qm{h2a~hr) =
= 0,74 (1892 -1787) » 78 кВт.
Отношение к полному количеству тепла, от-
водимому от конденсатора и равному
<20 + Pt -Qrh = 800 + 230-130 = 900 кВт,
округленно составляет 8,6 %.
1.3.6.5.2.4.	Конденсатор
Количество тепла, которое получено в ре-
зультате чистой конденсации и которое нужно
отвести за 1 час, равно
QC=Q()+Pl-Qrh-QE =
= 800 + 230 -130 - 78 = 822 кВт.
Как мы уже отмечали, когда говорили об
установках, оснащенных поршневым компрес-
сором, эта мощность учитывается в расчете ре-
куператора тепла от конденсатора только при
условии, что объемный расход воды предвари-
тельно нагревается в конденсаторе, затем дос-
тигает нужной температуры либо в других ре-
куператорах (предконденсаторе, охладителе
масла), либо в котельной установке.
Очевидно, конденсатор нужно рассчитывать
таким образом, чтобы в случае отключения кон-
тура рекуперации тепла можно было отвести не
только тепло от собственно конденсации (822
кВт), но и тепло, которое не было отведено ни
предконденсатором, ни охладителем масла (т.е.
’’8+130=208 кВт). Общее количество тепла рав-
но 1030 кВт.
1.3.6.5.2.5.	Контур водяного охлаждения
Рис. 1.3.6-88 представляет пример контура
с оборудованием для рекуперации тепла.
В дополнение к оборудованию, описанному
в п. 1.3.6.5.1.4, теперь добавим охладитель мае-
та для обеспечения дополнительного нагрева
воды. Этот охладитель работает при темпера-
туре, равной температуре в охладителе перегре-
того пара (предконденсаторе).
Как мы уже отмечали при рассмотрении ус-
тановок, оснащенных поршневым компрессо-
ром, всякий нагрев бытовой воды должен под-
чиняться санитарным правилам Reglement Sa-
nitaire Departemental Type.
Наибольший массовый расход вторичной
воды, который может быть нагрет, равен
mes
Qrh +Qe
С (t — t
v ре V ees ess
130 + 78
4,19(60-30)
= 1,65 кг/с,
или 5,95 м3/ч.
Если не предусмотрена дополнительная ко-
тельная установка, рекуператор тепла от кон-
денсатора должен быть рассчитан на мощность,
равную
Qc R =1,65x4,19 (30 -15) = 104 кВт,
что составляет округленно 12,6 % от мощнос-
ти собственно конденсации.
Рис. 1.3.6-88. Пример контура рекуперации тепла холо-
дильной установки, оснащенной винтовым компрессором:
1 - предконденсатор; 2 - конденсатор; 3 - охладитель
масла; 4 - промежуточный противоточный теплообмен-
ник; 5 - резервуар для накопления бытовой горячей воды;
6 - потребитель; t - температура воды на первичном вхо-
де; t - температура воды на первичном выходе; tm - тем-
пература воды на вторичном входе; t - температура воды
на вторичном выходе; t - температура воды иа выходе из
конденсатора
334
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
1.З.6.5.З. Сравнение возможностей
повторного использования энергии
холодильной установки в зависимости
от того, оснащена ли она поршневым
или винтовым компрессором
Такое сравнение приведено в табл. 1.3.6-26
и относится к двум предыдущим примерам.
1.З.6.5.4. Использование тепла,
выделяемого приводными двигателями
1.3.6.5.4.1. Электрические двигатели
Коэффициент полезного действия современ-
ных электрических двигателей достаточно вы-
сок (особенно когда они работают при номи-
нальной нагрузке), и количество тепла, которое
они выделяют, сравнительно невелико. Это не
так в случае очень больших двигателей, рассе-
ивающих настолько значительное количество
тепла, что для них предусматривается контур
водяного охлаждения, который можно вклю-
чить в цепь рекуперации тепла.
Рис. 1.3.6-89 дает коэффициент полезного
действия современных электрических двигате-
лей с водяным охлаждением, а также величи-
ну тепловой энергии, которая может быть ис-
пользована повторно, в зависимости от номи-
нальной мощности.
1.3.6.5.4.2. Газовые и дизельные двигатели
Двигатели внутреннего сгорания выделяют
тепло, которое в высокой степени пригодно для
повторного использования. В этом случае мож-
но сказать, что охлаждающая вода, так же как
и продукты сгорания, выходит из этих двига-
телей при очень высоких значениях темпера-
туры по сравнению с теми источниками тепла,
которые мы ранее рассматривали в нашем об-
зоре.
Коэффициент полезного действия дизель-
ных двигателей равен примерно 36 %, тогда
как для газовых двигателей - около 28 %.
Рис. 1.3.6-90 дает энергетический баланс
больших дизельных двигателей.
Хотя ресурс работы двигателей внутренне-
го сгорания высок, они все еще очень дороги.
1.З.6.5.5. Использование тепла, отведенного
от холодильной установки
1.3.6.5.5.1. Использование тепла для получения
бытовой горячей воды
Этот вопрос уже рассматривался в пп.
1.3.6.5.1.4и 1.З.6.5.2.5.
В большинстве случаев температура на вы-
ходе бытовой горячей воды составляет, как мы
уже отмечали, 50-60 °C.
Чтобы располагать такими температурами
независимо от колебаний давления конденса-
ции, очевидно, необходимо предусмотреть си-
стему аккумуляции, если только понижение
температуры не компенсируется дополнитель-
ным нагревом в котле.
Только в исключительных случаях наиболь-
шие потребности в холоде (которым соответ-
ствуют оптимальные возможности повторного
использования тепла) имеют место одновремен-
но с наибольшими потребностями в бытовой
Таблица 1.3.6-26
Сравнение возможностей повторного использования энергии для двух примеров холодильных установок,
одна из которых оснащена поршневым компрессором, а другая — винтовым компрессором
Тепловая энергия, виде- ляемая на разных участ- ках холодиль- ного контура		Холодильная установка с поршневым компрессором		Холодильная установка с винтовым компрессором	
		кВт	% от Qc	кВт	% от Qc
1	6о	800	—	800	
2	л	204	—	230	
3	а	1004	—	1030	
4	Q*	-	-	130	15,8
5	Q*	177	17,6	78	8,6
6	Q',x	88	10,7	104	12,6
4-6	6	265	28,3	312	37,0
1.3.6. ПАРОВЫЕ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
335
Рис. 1.3.6-89. Коэффициент полезного дей-
ствия т] современных электрических двигателей
: водяным охлаждением и величина тепловой
?нергии Рр, пригодной для повторного исполь-
эвания, в зависимости от номинальной мощно-
сти.?
Л
горячей воде. Чаще всего эти потребности не
совпадают по времени. Например, вечером, при
закрытии завода, когда нужно значительное ко-
личество горячей воды для уборки, холодиль-
ная установка больше не работает или работа-
ет на малой мощности.
Чтобы устранить это неудобство, применя-
ют накопительные резервуары. Наиболее под-
ходящими являются модели, в которых входные
трубопроводы для горячей и холодной воды рас-
полагаются таким образом, чтобы происходи-
ло не смешивание горячей и холодной воды, а
лишь пассивное расслоение, при котором слои
холодной воды (внизу) и горячей воды (с мень-
шей плотностью, следовательно, вверху) отно-
сительно хорошо разделены (рис. 1.3.6-91).
Граница раздела между горячей и холодной
водой часто разрушается (что приводит к сме-
шиванию обеих жидкостей), когда происходит
проникновение слишком холодной воды в вер-
хнюю часть или слишком горячей воды в ниж-
нюю часть (при слабом разборе оборотной воды
потребителями).
В самых неблагоприятных случаях темпе-
ратура смеси может оказаться одновременно
слишком холодной для потребителя и слишком
горячей для контура рекуперации тепла (для
охладителя масла и т.д.).
Отсюда следует необходимость во всех слу-
чаях регулировать температуру как в контуре
рекуперации тепла, так и в контуре потребле-
ния.
1.3.6.5.5.2. Использование вторичного тепла
для нагрева воздуха
За исключением холодильных установок,
работающих на аммиаке, можно извлечь пользу
от тепла, отведенного от охладителя перегре-
того пара и от конденсатора, при непосред-
ственном нагревании воздуха, который можно
после этого использовать для различных целей:
Рис. 1.3.6-90. Использование энергии сго-
рания топлива в больших дизельных двигате-
лях
12Ф	1500 900 ХОО Л/мин
336
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Рис. 1.3.6-91. Нагрев и оборотное водоснабжение с ис-
пользованием накопителя горячей воды
промышленных процессов, кондиционирования
воздуха и т.д.
Пары хладагента, поступающие из компрес-
сора, проходят через специальный теплообмен-
ник, который, как и в случае обычного комп-
рессора, охлаждаемого воздухом, обеспечива-
ет их охлаждение и затем конденсацию. Это
решение может оказаться очень интересным,
когда нет необходимости в обогреве при нера-
ботающей холодильной установке, поскольку
одно и то же устройство обслуживает и конден-
сатор, и отопительную батарею. Тогда можно
сэкономить на специальной батарее, смонтиро-
ванной как ответвление от холодильной уста-
новки. Принципиальная схема такой батареи
представлена на рис. 1.3.6-92.
В системе воздушного охлаждения давление
конденсации холодильной установки зависит,
кроме прочего, от атмосферных условий, кото-
рые, очевидно, влияют на температуру паров
хладагента на входе в отопительную батарею.
Отсюда следует необходимость предусмотреть
регулятор давления конденсации на основном
нагнетательном трубопроводе 1.
Этот регулятор управляется с помощью
элекгроклапана 2 и терморегулирующего реле
окружающего воздуха 3. Когда не нужен обо-
грев, регулятор 1 открыт, для того чтобы холо-
дильная установка могла работать при самой
низкой из возможных температур конденсации,
что обеспечивает оптимальное значение коэф-
фициента полезного действия.
Возврат конденсата хладагента, поступаю-
щего из отопительной батареи, в основной кон-
тур происходит через отделитель пара, который
может быть поплавкового типа или специаль-
ного вида, как показано на рис. 1.3.6-93.
Рис. 1.3.6-93. Пример колокольного отделителя пара
(Armstrong)
Принцип работы колокольного отделителя
пара заключается в следующем.
-	В положении 1 конденсат попадает внутрь
колокола и заполняет полость отделителя. Под
действием собственного веса колокол покоит-
ся на дне корпуса отделителя, что влечет за со-
бой освобождение иглы сливного клапана для
конденсата, который может протекать беспре-
пятственно.
-	В положении 2, когда пары хладагента по-
падают в отделитель, они собираются в верх-
ней части колокола, что вызывает его подъем.
Клапан закрывается. Еще не сконденсировав-
шиеся пары хладагента выходят из колокола
Рис. 1.3.6-92. Принципиальная схема отопи-
тельной батареи для обогрева воздуха, смонтиро-
ванной как отдельная ветвь холодильной установ-
ки:
1 - регулятор постоянного давления; 2 - элект-
роклапан для паров хладагента; 3 - терморегулиру-
ющее реле окружающего воздуха; 4 - отделитель
пара
3.7. АБСОРБЦИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
337
через маленькое дренажное отверстие и соби-
раются в верхней части корпуса отделителя.
-	В положении 3 уровень хладагента в ко-
локоле медленно поднимается. Объем захвачен-
ных паров уменьшается, и. следовательно,
мсньшастся подъемная сила, которая вызвала
подъем колокола. Клапан все еще закрыт.
-	В положении 4 уровень конденсата про-
должает подниматься, а объем паров - умень-
шаться. Теперь сила собственного веса колоко-
ла начинает преобладать и он опускается на
дно отделителя, клапан вновь открывается,
конденсат вытекает и цикл повторяется.
1.3.7. Абсорбционные холодильные
машины1 * з
Абсорбционный холодильный цикл, извес-
тный с 1777 г, является самым древним спо-
.обом производства холода. В 1810 г. J.Leslie
создал первую вакуумную холодильную маши-
ну. работающую на воде (в качестве хладаген-
та) и серной кислоте (в качестве абсорбента).
Затем в 1859 г. F. Carre сделал фундаменталь-
ное открытие: изобрел абсорбционную холо-
дильную машину, работающую в непрерывном
режиме на смеси из двух компонентов: воды и
серной кислоты.
В настоящее время такие машины работа-
or в области температур от 0 до -60 °C, пре-
терпев существенные усовершенствования на
сновс достижений термодинамики и физичес-
кой химии (особенно благодаря работам
.Altenkirch, 1913). Что же касается области
специального применения, относящейся к кон-
диционированию воздуха, то исследования,
предпринятые с 1940 г. фирмами Carrier Corp,
-i ServetInc., привели к созданию в 1945 г. пер-
зой холодильной машины мощностью 523 кВт,
забегающей на бромиде лития (раствор Н,О/
UBr).
1 Абсорбционные холодильные машины называются
"акже “холодильными машинами, работающими на прин-
1ипе сродства”. Такое название было дано во времена
- erdinand Carre, создавшего холодильную машину, исполь-
з тощую сродство паров воды к концентрированной серной
• ислоте.
1.3.7.1. Теория абсорбционных
холодильных машин
1.З.7.1.1. Принцип работы
Прежде всего полезно сравнить абсорбци-
онную холодильную машину с компрессионной
холодильной машиной. На рис. 1.3.7-1 можно
обнаружить набор элементов, общих для обе-
их машин, конденсатор, регулирующий вен-
тиль. испаритель. Однако “механический ком-
прессор” холодильной машины, использующий
сжатие паров и являвшийся предметом изуче-
ния на протяжении всего предыдущего разде-
ла, теперь заменяется на совокупность элемен-
тов. играющих роль “теплового компрессора”.
Этими элементами являются: кипятильник,
устройство для понижения давления (редук-
тор), абсорбер и циркуляционный насос.
Обратимся теперь к рис. 1.3.7-2 и опишем
принцип работы абсорбционной холодильной
машины, начиная с испарителя. В ием все про-
исходит так же, как и в обычном испарителе, а
именно: превращение в пар жидкого хладаген-
та после расширения, вызванное теплом, пе-
редающимся от охлаждаемой среды, в нашем
случае от холодной воды, которая поступает,
например, при 10 °C и покидает испаритель,
например, при 5 °C.
Пары хладагента поступают затем в абсор-
бер. который называется так потому, что обед-
ненный раствор /. который попадает туда с од-
ной стороны, поглощает пары хладагента 2,
поступающие с другой стороны.
Раствор 1 называется обедненным, посколь-
ку процент содержания хладагента в нем неве-
лик, остальная часть смеси состоит из раство-
рителя, или абсорбента. Так как в смеси 3 воз-
растает содержание хладагента, оиа называет-
ся обогащенным раствором, т. е. раствором,
обогащенным хладагентом. С помощью цирку-
ляционного насоса обогащенный раствор посту-
пает в кипятильник, проходя через дополни-
тельное устройство: теплообменник, в котором
предварительно нагревается холодный обога-
щенный раствор с помощью горячего обеднен-
ного раствора, следовательно, охлаждается пос-
ледний.
338
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
КОМПРЕССИОННАЯ МАШИНА
Qf 4
Источник
холода_________
[ИСПАРИТЕЛЬ
Т.
Регулирующий
вентиль
к» °C
^^Источник
Тео тепла
конденсатор!
АБСОРБЦИОННАЯ МАШИНА
О,
Источник
холода_
Регулирующий
т«« вентиль _ тсо
О'е
Источник
тепла
Низкое	Высокое
давление	давление
®!
f
т
Низкое
давление
Высокое
давление
♦
О".
Тл
w Компрессор с приводом
в виде электрического
или газового двигателя
.'абсорбер!
Источник
тепла
Испари гель
Регулирующий
вентиль
0 Газ
Т” !
ГЕНЕРАТОР!
(кипятильник)
жидкость
пар
Т епло-
носитель
-----жидкость
-----пар
Насос
0
®
Раствор
абсорбента
_ обедненный ®
- обогащенный 0
Рис. 1.3.7-1. Сравнение холодильной машины, использующей механическое сжатие пара (слева), с холодильной маши-
ной с тепловым сжатием, т. е. абсорбционной (справа)
Смесь из двух компонентов 3 (растворитель
+ хладагент), обогащенная хладагентом и по-
ступающая в кипятильник, получает там неко-
торое количество тепла, что приводит к превра-
щению хладагента в парообразное состояние.
Другими словами, хладагент отделяется от ра-
створителя, и в результате пары хладагента
пары
насос для раствора
Рис. 1.3.7-2. Принцип работы абсорбционной холо-
дильной машины.
1 - обедненный раствор хладагента; 2 - хладагент, 3 -
обогащенный раствор хладагента
направляются к конденсатору, в то время как
растворитель направляется к абсорберу после
прохождения теплообменника. Заметим, что ра-
створитель, возвращаемый в абсорбер, не яв-
ляется чистым, поскольку содержит некоторый
процент хладагента, не превратившегося в пар
Однако содержание паров в смеси низкое, и го-
ворят, что раствор обеднен (подразумевается,
хладагентом).
Следовательно, этот обедненный раствор
возвращается в абсорбер, где он поглощает
пары хладагента, поступающие из испарителя
Раствор вновь становится обогащенным, цир-
куляционный насос отправляет его снова в ки-
пятильник.
В это же время пары хладагента, отделив-
шегося от растворителя в кипятильнике, на-
правляются к конденсатору. Затем образовавша-
яся жидкость расширяется и поступает в испа-
ритель.
Следовательно, можно рассмотреть два кон-
тура, каждый из которых содержит две отдель-
ные части:
1.3.7. АБСОРБЦИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
339
-	контур чистого хладагента, который
идет от выхода из кипятильника до входа в аб-
сорбер, проходя через конденсатор, регулиру-
ющий вентиль и испаритель, и контур смешан-
ного хладагента (обогащенный раствор хлада-
гента), идущий от выхода из абсорбера до вхо-
да в кипятильник;
-	контур растворителя, обогащенного хла-
дагентом, идущий от абсорбера до кипятиль-
ника, и контур обедненного растворителя,
идущий от выхода из кипятильника до входа в
абсорбер через теплообменник.
Как можно увидеть на рис. 1.3.7-1, регули-
рующий вентиль, расположенный между кон-
денсатором и испарителем, создает перепад
давления между контурами высокого и низко-
го давления, тогда как наличие циркуляцион-
ного насоса на участке между абсорбером и ки-
пятильником, а также разность температур
между двумя этими устройствами (поскольку
абсорбер охлаждается, а кипятильник нагрева-
ется) приводят к возрастанию давления при
переходе от контура низкого давления к конту-
ру высокого давления. В контуре обедненного
раствора между кипятильником и абсорбером
размещено устройство для понижения давле-
ния, которое обеспечивает падение давления до
расчетного значения.
В абсорбционной холодильной машине из-
влечение паров хладагента из обогащенного
раствора может быть осуществлено в кипятиль-
нике только с помощью притока тепла от па-
ров, дымовых газов или других источников. Это
объясняет, почему кипятильник называют гене-
ратором, а иногда концентратором в том
-мысле, что содержание хладагента в смеси
уменьшается, а концентрация растворителя уве-
личивается.
Отметим также, что в абсорбционной маши-
не имеется холодильный контур, взаимодей-
ствующий с испарителем, и два контура охлаж-
дения: один для конденсатора, как во всех хо-
лодильных машинах, и другой для абсорбера.
Принципиальная схема абсорбционной хо-
лодильной машины на рис. 1.3.7-2 очень упро-
щена, так как в действительности предусмат-
ривают множество дополнительных устройств:
переохладитель жидкости между конденсато-
ром и испарителем, ректификатор между ки*
пятильником и конденсатором, дефлегматор
между кипятильником и ректификатором. Зада-
чей этих устройств является возврат в кипя-
тильник растворителя, который мог быть зах-
вачен вместе с хладагентом на выходе из кипя-
тильника.
Смеси растворителя и хладагента называ-
ются двойными (бинарными) смесями. Наибо-
лее употребительны смеси воды и бромида ли-
тия, где вода является хладагентом, а бромид
лития - растворителем, и смеси аммиака с во-
дой, в которых роль хладагента выполняет ам-
миак, а растворителя - вода.
1.3.7.1.2.	Цикл
Изучение абсорбционной холодильной ма-
шины, как и холодильной машины, использу-
ющей сжатие паров, осуществляется с помо-
щью диаграммы. Однако для этого использу-
ют другие диаграммы: либо диаграмму Oldham
рассматриваемой бинарной смесн, либо диа-
грамму Merkel.
Диаграмма Oldham является наиболее удач-
ной, потому что кривые, представляющие рав-
новесие бинарной смеси паровой и жидкой фаз,
изображаются на ней отрезками прямых в си-
стеме координат, где ось абсцисс имеет шкалу
в 1/К, а ось ординат - в Igp. Каждой из равно-
весных кривых соответствует определенное
значение £ концентрации хладагента в смеси.
Пример представления цикла абсорбцион-
ной холодильной машины на диаграмме Old-
ham ИТ, 1g р будет приведен на рис. 1.3 .7-14.
Вторая употребительная диаграмма - это
диаграмма Merkel, у которой на оси абсцисс
откладывается массовая концентрация хлада-
гента в двойной смеси и на оси ординат - удель-
ная энтальпия. Хотя эта диаграмма дает теп-
ловой баланс для различных устройств, мы ее
не будем использовать, однако приведем при-
мер для растворов аммиака и воды (см. рис.
1.3.7-12).
1.3.7.1.3.	Термодинамический баланс
Введем обозначения:
QB - количество тепла, подводимого к ки-
пятильнику;
340
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
20 - холодопроизводительность испарителя;
Q - тепловой эквивалент работы насоса;
Qc - количество тепла, выделяемого в кон-
денсаторе;
Qa - количество тепла, выделяемого в аб-
сорбере.
Здесь рассматриваются количества тепла за
единицу времени (например, за секунду).
Тогда термодинамический баланс абсорб-
ционной холодильной машины записывается в
виде
Qb+Q0+Qp=Qc+Qa.
Это уравнение не учитывает тепло, которое
рассеивается в окружающую среду. Однако
этим теплом можно пренебречь, если горячие
элементы хорошо изолированы, а мощность
кипятильника выше 500 кВт.
Так как всегда холодопроизводительность
Qo очень близка к тепловой мощности конден-
сатора Qc, то несложно определить холодопро-
изводительность машины путем измерения теп-
ловой мощности конденсатора, исходя из рас-
хода и прироста температуры охлаждающей
воды.
1.З.7.1.4. Холодильный коэффициент
и показатель качества
Как и в случае холодильной машины, ис-
пользующей механическое сжатие, можно оп-
ределить холодильный коэффициент (или хо-
лодильный эффект) теоретического эталонно-
го цикла Карно -.
е Тс
с тв (тс-т0)-
где То - термодинамическая температура испа-
рения, предполагаемая постоянной;
Тв - термодинамическая температура кипя-
тильника, предполагаемая постоянной;
Т - термодинамическая температура кон-
денсатора, предполагаемая постоянной.
Диаграмма на рис. 1.3 .7-3 дает возможность
непосредственно определить значение ес в за-
висимости от перепада температур Тв - Тс и
Т - Тп.
с 0
Рис. 1.3.7-3. Холодильный коэффициент идеального
цикла Карио абсорбционной холодильной машины
Пример
Пусть имеется абсорбционная холодильная
машина, работающая при следующих темпера-
турах: t0- -40 °C, /в=180 °C, /с=+30 °C. При
этих условиях холодильный коэффициент тео-
ретического цикла Карно равен
(273-40) (273+ 180)-(273+ 30)
£ = ---------X ------------------- =
с (273 + 180) (273+30)-(271-40)
= 1,102.
С другой стороны, практический холодиль-
ный коэффициент, если пренебречь работой
насоса, равен отношению холодопроизводи-
тельности к тепловой мощности кипятильника.
Получаем
Пример
Предположим, что холодопроизводитель-
ность абсорбционной машины в нашем приме-
ре 116 кВт и тепловая мощность, подводимая
к кипятильнику, 390 кВт. Практический холо-
дильный коэффициент этой машины тогда ра-
вен
116
390
= 0,297.
е
р
1.3.7. АБСОРБЦИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
341
Когда температура испарения достаточно
низкая, порядка -40 °C, практический холо-
дильный коэффициент близок к 0,3, в то время
как для температуры испарения 0 °C он колеб-
лется около 0,6. Если известна требуемая хо-
лодопроизводительность, то отсюда можно оп-
ределить необходимую тепловую мощность ки-
пятильника. Тогда в предыдущем примере
Т»=^=Ш’387 ',ВТ-
Когда речь идет об абсорбционной или ком-
прессионной холодильной машине, холодиль-
ный коэффициент, хотя и позволяет судить об
эффективности цикла, не учитывает способы
использования различных форм энергии. Един-
ственная возможность учесть их заключается
в расчете эксергетического коэффициента по-
лезного действия (см. п. 1.3.6.1.2.6). Тогда ока-
зывается, что суммарные коэффициенты полез-
ного действия очень близки друг к другу'. В слу-
чае компрессионной машины холодильный ко-
эффициент рассчитывают исходя из механичес-
кой энергии, подводимой к двигателю в форме
электрической энергии, без учета различных
коэффициентов, которые вводятся при рассмот-
рении теплоцентрали для описания процессов
превращения энергии сжигаемого топлива в
силовую электроэнергию, затем ее передачи по
различным сетям высокого и среднего напря-
жения вплоть до электродвигателя. В противо-
положность этому в абсорбционной машине
тепло, подводимое к кипятильнику, идет непо-
средственно на производство холода. Этим
объясняется различие между холодильными
коэффициентами компрессионных и абсорбци-
онных машин.
Если известно значение практических и те-
оретических холодильных коэффициентов, то
можно определить внутренний показатель ка-
чества абсорбционной холодильной машины.
Получаем
Пример
Возвращаясь к предыдущему примеру, на-
ходим
0 297
I = -----= 0,269
' 1,102
Когда проводятся расчеты для абсорбцион-
ных холодильных машин, нельзя, как в случае
компрессионных машин, вычислять холодопро-
изводительность для разных условий работы.
Это объясняется тем, что в абсорбционных ма-
шинах в противоположность компрессионным
характеристики различных устройств не зави-
сят от объемного расхода циркулирующего хла-
дагента. Вот почему расчет абсорбционной ма-
шины не проводится на основе номинальных
температур. Напротив, для серийных машин
разработчик предоставляет чаще всего графи-
ки, содержащие семейство кривых и позволя-
ющие перейти от номинальных условий к эф-
фективным условиям работы.
1.З.7.1.5.	Двойные смеси1
Несмотря на исследования, проводимые в
многочисленных лабораториях, только две
1 В книге “Справочные материалы по тепло- и холо-
дильной технике” (DKV Arbeitsblatter fur die Warme- und
Kaltetechnik, C.F. Muller, Karlsruhe), которую можно заказать
в издательстве PYC Edition, представлены множество ди-
аграмм для двойных смесей и их характеристики, а имен-
но:
• для двойной смеси трифторметанол/метилпирролидон
(TFE/NMP):
диаграмма Oldham 1/Т, 1g р,
- диаграмма Merkel Ij, й;
• для двойной смеси монохлордифторметан/три-
этиленгликольди.метилэфир (R22/DTrG):
- диаграмма Oldham 1/Т, 1g р,
- диаграмма Merkel h,
- плотность.
- активность.
• для двойной смеси метанол/тиоцианат лития (LiSCN):
- диаграмма Oldham 1/7', 1g р,
- плотность,
- динамическая вязкость;
• для двойной смеси метанол/йодид лития (Lil):
- диаграмма Merkel h,
- динамическая вязкость;
• для тройной смеси метанол/бромид лития (1лВг)'бромид
цинка (ZnBr2):
- диаграмма Oldham i/rig/>,
- плотность,
- динамическая вязкость.
Немецкая книга издана в форме регулярно пополняемой
картотеки, В ней содержатся также другие многочисленные
сведения о хладагентах для холодильных машин, использу-
ющих механическое сжате паров.
342
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
двойные смеси применяются в абсорбционных
холодильный машинах, а именно:
-	смесь воды и бромида лития, в которой
вода является хладагентом, а бромид лития -
абсорбентом, и
-	смесь аммиака и воды, в которой аммиак
является хладагентом, а вода - абсорбентом.
Хладагент должен обладать практически
теми же свойствами, что и для компрессионной
машины, в частности такими, как превосход-
ная химическая стойкость, большая величина
скрытой теплоты парообразования, низкая вяз-
кость, высокая теплопроводность, удобные со-
отношения между давлением, удельным объе-
мом и температурой и, наконец, он должен быть
нетоксичным, негорючим, не вызывать корро-
зию.
Абсорбент, в свою очередь, должен также не
вызывать коррозию, обладать хорошей хими-
ческой стойкостью, не вызывать кристаллиза-
цию. Наконец, давление его насыщенных па-
ров должно быть очень малым, так же как и
его теплоемкость, а коэффициент теплопровод-
ности, наоборот, должен быть большим.
Очевидно, стоимость получения смесн дол-
жна оставаться в разумных пределах.
Диаграмма Oldham 1/Т, 1g р двойных сме-
сей воды и бромида лития приведена ниже, на
рис. 1.3.7-5, для выбранной в качестве приме-
ра холодильной машины, которую мы рассмот-
рим здесь, чтобы показать преимущества н не-
достатки этой смеси.
Перечислим преимущества:
-	низкое давление насыщенных паров воды,
что позволяет выбирать материалы меньшей
толщины;
-	отсутствие ректификационной колонны в
связи с тем, что растворы бромида лития не
являются летучими;
-	уменьшенные размеры установки для про-
изводства больших количеств холода.
Что касается недостатков, то к ним отно-
сятся:
-	невозможность использования температур
ниже точки замерзания воды;
-	ограниченная растворимость солей броми-
да лития;
-	опасность коррозии в результате реакции
с кислородом воздуха;
-	высокие требования к герметичности для
поддержания необходимого разрежения.
Диаграмма Oldham двойных смесей амми-
ака и воды будет приведена на рис. 1.3.7-14 для
выбранного примера холодильной машины.
Здесь мы ограничимся перечислением преиму-
ществ и недостатков этих смесей.
Преимуществами являются:
-	возможность использовать температуры
испарения порядка -60 °C;
-	высокий коэффициент теплопроводности,
что позволяет применять сталь обычного каче-
ства.
Средн недостатков можно указать:
-	высокое давление хладагента, что вызы-
вает необходимость использовать материалы
значительной толщины;
-	летучесть растворителя, приводящая к не-
обходимости установки колонны для ректифи-
кации;
-	токсичность аммиака, а значит, н смеси.
Характеристики водных растворов аммиа-
ка и бромида лития приведены в табл. 1.3.7-1.
1.З.7.2. Абсорбционные холодильные
машины, работающие на двойной
смеси вода/бромид лнтня
Многие американские и японские фирмы
серийно выпускают малые абсорбционные хо-
лодильные машины, использующие воду в ка-
честве хладагента и бромид лития в качестве
абсорбента. Наибольшее применение онн на-
шли для производства охлажденной воды при
температурах, близких к +7 °C. Они могут так-
же круглый год использоваться как кондицио-
неры, а значит могут поставлять то холодную,
то горячую воду. Переход от режима охлажде-
ния к режиму нагревания осуществляется по-
воротом вентиля обратимости цикла, что дает
возможность отключить контуры водяного ох-
лаждения абсорбера и конденсатора (прн более
высоком давлении, порядка 465 мбар). Это по-
зволяет получать горячую воду с температурой
около 75 °C. Некоторые машины используют
прямой нагрев кипятильника с помощью газа.
Их номинальная холодопроизводительность на-
1.3.7. АБСОРБЦИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
343
Таблица 1.3.7-1
Основные характеристики двойных растворов воды и аммиака, воды и бромида лития
обозначает долю или концентрацию хладагента, содержащегося в растворе, т. е. для растворов аммиака и воды это
массовое содержание аммиака в 1 кг раствора; для растворов бромида лития и воды это массовое содержание воды в
1 кг раствора; t - температура двойного раствора.
Г, °C	для водных растворов аммиака						5' для водных растворов бромида лития			
	0	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0	0,4	0,6	0,8	1,0
0	999	930	875	810	Плотност 728	ь р, кг/м5 639		1391	1164	1000
20	998	922	860	789	704	610	1719	1381	1159	998
40	992	912	844	767	676	580	1706	1371	1151	992
60	983	900	827	745	648	644	1692	1361	1141	983
80	972	887	810	721	618	604	1679	1351	1129	972
100	958	870	791	698	584	456	1665	1341	1116	958
0	4,23	4,31	4,40	Удельна 4,48	я теплоемк 4,57	ОСТЬ Cj,, kJ- 4,65	[ж/(кг-К)	2,22	3,14	4,23
20	4,19	4,31	4,44	4,57	4,69	4,82	1,84	2,39	3,27	4,19
40	4,19	4,36	4,53	4,69	4,86	4,99	1,93	2,47	3,27	4,19
60	4,19	4.40	4,65	4,86	5,П	5,32	1,97	2,51	3,31	4,19
80	4,19	4,53	4,86	5,19	5,49	5,82	2,01	2,51	3,31	4,19
100	4,23	4,69	5,20	5,66	6,12	6,62	2,01	2,51	3,31	4,23
0	0,54	0,54	1 0,54	Соэффицие 0,54	нт теплопр 0,54	ОВОДИОСТР 0,54	Вт/(м-к/	0,44	0,50	0,55
20	0,59	0,58	0,57	0,54	0,53	0,52	0.41	0,48	0,55	0,59
40	0,63	0,60	0,57	0,54	0,52	0,49	0,43	0,50	0,57	0,63
60	0,65	0,61	0,58	0,53	0,50	0,46	0,44	0,51	0,59	0,65
80	0,67	0,61	0,56	0,50	0,45	0,39	0,45	0,53	0,60	0,67
0	17,95	20,90	20,50	Дина 11,97	мическая в 4,12	ЯЗКОСТЬ Т] 1,86	Пас	34,92	22,17	17,95
20	10,00	12,75	12,06	6,47	2,94	1,47	84,76	22,07	13,83	10.00
40	6,57	8,34	7,85	4,32	2,26	1,28	54,15	15,40	9,42	6,57
60	4,71	5.69	5,Ю	3,24	1,77	0,98	38,55	11,58	7,06	4,71
80	3,53	3,53	3,33	2,35	1,37	0,78	29,04	9,22	5,79	3,53
100	2,84	2,75	2,55	1,86	1,08	0,59	24,13	7,75	4,80	2,84
ходится в пределах от 12 до 87 кВт, в то время
как тепловая мощность - от 23 до 174 кВт. Для
охлаждаемой воды, поступающей в испаритель
прн +12 °C, можно принять охлаждение 5 К,
или температуру на выходе, равную 7 °C, тог-
да как вода, охлаждающая конденсатор или аб-
сорбер, поступает в эти устройства примерно
при 26 °C, а выходит при 39 °C. Эти фирмы
также серийно производят крупные одноступен-
чатые модели, в которых кипятильник и кон-
денсатор установлены в одном и том же корпу-
се, называемом блоком высокой температуры,
а испаритель и абсорбер - в другом общем кор-
пусе, блоке низкой температуры. Преимущество
такого расположения состоит в уменьшении
размеров машин, так что присоединить их к
различным сетям после поставки не составля-
ет труда. Их холодопроизводительность нахо-
дится в пределах от 180 до 5300 кВт, нагрев
кипятильника осуществляется либо паром, либо
перегретой водой, но существует также несколь-
ко моделей с непосредственным нагревом ке-
росином или газом.
Некоторые холодильные машины, работаю-
щие на бромиде лития, содержат двухступен-
чатый кипятильник, что позволяет снизить по-
требление пара (если используется такой спо-
соб нагрева) до 2/3 от обычно требуемого, од-
нако, с другой стороны, необходимо, чтобы дав-
ление пара составляло от 9 до 10 бар. Нагрев
кипятильника второй ступени осуществляется
с помощью паров хладагента, десорбированных
(т. е. извлеченных) на первой ступени при бо-
лее высоких давлении и температуре.
344
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Можно сказать, что сейчас преобладают аб-
сорбционные холодильные машины, работаю-
щие на двойной смеси воды и бромида лития,
поскольку они просты в эксплуатации, надеж-
ны и совершенны. Такой результат получен сре-
ди прочих причин благодаря высокой герметич-
ности, которой только можно достичь, и очень
жестким требованиям к производству. Этот тип
оборудования дает и многие другие преимуще-
ства: большие сроки эксплуатации, минималь-
ный износ (так как единственные движущиеся
части содержатся в насосах), отсутствие виб-
рации и шума, очень маленькую электрическую
мощность и хорошие возможности для регули-
ровки.
Эти абсорбционные машины большей час-
тью применяются для обеспечения кондицио-
нирования воздуха в учреждениях, больших
магазинах, больницах, гостиницах, на различ-
ных заводах и для охлаждения сетей холодной
воды, так распространенных в химической про-
мышленности. Их можно также найти в холо-
дильных станциях, обслуживающих универси-
теты, аэропорты и т.д.
1.З.7.2.1.	Принцип работы
В качестве примера опишем работу' холо-
дильной машины, изображенной на рис. 1.3.7-
4. Распыление на пучке труб в абсорбере а ра-
створа, бедного хладагентом, т. е. водой (посту-
пающего из кипятильника с через теплообмен-
ник е). приводит к поглощению паров хлада-
гента (паров воды), поступающих из испари-
теля Ь. Поглощение сопровождается конденса-
Рис. 1,3.7-4. Принципиальная схема абсорбционной
холодильной машины, использующей двойную смесь воды
и бромида лития (Carrier, York)
цией паров, что вызывает охлаждение воды,
циркулирующей в испарителе. Эта вода может,
например, служить холодоносителем (охлаж-
денная вода) для батарей кондиционирования
воздуха.
В то время как насос/обеспечивает цирку-
ляцию хладагента в камере низкой температу-
ры и его распыление на испарителе, насос g
обеспечивает циркуляцию обогащенного (хла-
дагентом. т. е. водой) раствора между' абсорбе-
ром а и генератором е. Приток тепла в генера-
тор дает возможность десорбировать хладагент
(в виде паров воды) из смеси. Теперь обеднен-
ный раствор истекает к абсорберу а, проходя
через теплообменник е. и цикл повторяется.
Задачей теплообменника является предвари-
тельный нагрев холодного обогащенного ра-
створа с помощью горячего обедненного ра-
створа и, следовательно, охлаждение последне-
го. Эта теплопередача улучшает рентабельность
цикла.
Что касается паров хладагента, т.е. паров
воды, отделенных в кипятильнике, то они по-
падают в конденсатор d, откуда направляются
к испарителю Ь. Давление в блоке кипятиль-
ник/конденсатор равно примерно 93 мбар, что
соответствует температуре насыщения 45 °C,
тогда как в блоке высокого давления, т. е. в бло-
ке абсорбер/испаритель. давление только 8
мбар, а температура насыщения .3 °C.
Отметим еще два устройства, а именно си-
стему декристаллизации h и систему регули-
рования холодопроизводительности /.
Цикл абсорбционной холодильной машины,
работающей на бромиде лития, представлен на
диаграмме 1/7’. 1g р смеси вода/бромид лития
(рис. 1.3.7-5). Пример цикла абсорбционной
машины, работающей на аммиаке, приведен
ниже, на рис. 1.3.7-14. Читатель сможет обра-
титься с нему, чтобы проследить принцип осу-
ществления таких процессов.
Характеристики водных растворов воды и
бромида лития приведены в табл. 1.3.7-1.
Именно температура охлаждающей воды
определяет концентрацию и температуру ра-
створа бромида лития, а значит, и давление в
блоке абсорбер/испаритель. Рабочая область
1.3.7. АБСОРБЦИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
345
Рис. 1.3.7-5. Диаграмма Oldham 1/77, 1g р двойной смеси вода/бромид лития (из упомянутой выше книги “DKV -
Arbeitsblatter for die Warme- und Kaltetechnik” (Ed. C.F.Muller, Karlsruhe, 1991))
двойной смеси bUO/LiBr очень узкая, так как
ограничена с одной стороны точкой замерзания
воды О °C и с другой стороны кривой кристал-
лизации раствора. Вот почему все машины, ра-
ботающие на бромиде лития, должны быть ос-
нащены термостатом для предотвращения за-
мерзания, ограничителем температуры среды,
нагревающей кипятильник, и, как правило, ус-
тройством автоматического контроля всех па-
раметров контура.
1.3.7.2.2.	Условия применения
Отметим прежде всего, что большинство
абсорбционных холодильных машин произво-
дится в США, их номинальные характеристи-
ки выбраны исходя из температуры охлажда-
ющей воды 29,4 °C, эффективного давления
паров 0,82 бар и снижения температуры охлаж-
даемой воды с 12,2 до 6,7 °C, т. е. Д(=5,5 К.
Рис. 1.3.7-6 дает зависимость холодопроизво-
дительности от температуры хладоносителя
(охлаждаемой воды) на выходе и температуры
охлаждающей воды на входе.
Для предотвращения опасности замерзания
температуру охлаждаемой воды на выходе сле-
дует ограничить нижним пределом +4,4 °C. По-
тери давления в этом контуре изменяются от 0,1
до 1,8 бар в зависимости от типа установки.
Что же касается охлаждающей воды, то ее
максимальная температура не должна превы-
шать 35 °C, а минимальная температура не дол-
жна быть ниже 7 °C. Нагрев охлаждающей
воды равен примерно 5,6 К в абсорбере и при-
мерно 4,4 К в конденсаторе, что в сумме дает
Д1=10 К. Потери давления для этого контура
составляют от 0,2 до 1,8 бар.
346
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Рис. 1.3.7-6. Зависимость холодопроизводительности
абсорбционной холодильной машины, работающей на
бромиде лития, от температуры хладоиосителя (охлаждае-
мой воды) на выходе и температуры охлаждающей воды
на входе
Номинальные значения холодопроизводи-
тельности рассчитаны применительно к чистой
охлаждающей воде, у которой коэффициент за-
грязнения равен 0,00009 м2-К/Вт. Для грязной
воды, у которой коэффициент загрязнения по-
рядка 0,00035 м2-К/Вт, холодопроизводитель-
ность уменьшается на 25 %.
Для нагрева кипятильника используется су-
хой насыщенный пар. Его давление на входе в
кипятильник должно быть в пределах между
0,6 и 0,8 бар, однако если кипятильник двух-
ступенчатого типа, то давление пара должно
составлять от 8 до 10 бар. Если же имеется в
распоряжении пар еще большего давления, его
необходимо предварительно подвергнуть рас-
ширению. Ни одна машина не может работать
при эффективном давлении пара ниже 0,1 бар.
Регулировка расхода пара осуществляется в за-
висимости от желаемой температуры охлажда-
емой воды. Необходимое для этого оборудова-
ние почти всегда поставляется изготовителем.
Вместо пара можно также использовать пе-
регретую воду или любую другую среду для
нагрева при условии, что ее температура не пре-
восходит 180 °C. Если хотят использовать сол-
нечную энергию, нужно располагать нагрева-
ющей средой при минимальной температуре 80
°C. Потери давления в контуре нагрева колеб-
лются между 0,04 и 1,2 бар в зависимости от
типа машины.
1.3.7.2.3.	Потребление ресурсов и расход
воды
Они зависят от выходной температуры ох-
лажденной воды, входной температуры охлаж-
дающей воды, давления пара, имеющегося в
распоряжении, и, очевидно, от мощности уста-
новки.
В расчетах на этапе предварительного
проектирования можно исходить из того, что
для производства 1000 кВт холода требуется:
-	2400 кг/ч пара;
-	235 м3/ч охлаждающей воды при перепа-
де температур 9 К между входом и выходом;
-	мощность циркуляционных насосов 4 кВт.
При номинальных условиях практический
холодильный коэффициент абсорбционной хо-
лодильной машины, работающей на бромиде
лития, колеблется в пределах между 0,65 и 0,70,
т. е. чтобы получить холодопроизводительность
1000 кВт, необходимо подвести к генератору
тепловую мощность, равную в среднем 1482
кВт. Если выходная температура охлажденной
воды возрастает, а входная температура охлаж-
дающей воды уменьшается, то холодильный
коэффициент возрастает и может превышать
указанную выше границу 0,7.
Потребление пара позволяет также рассчи-
тать холодильный коэффициент. Эти соотноше-
ния для холодопроизводительности 1000 кВт
округленно будут следующими:
-	2600 кг/ч:	е?®0,60,
-	2400 кг/ч:	е^®0,65,
-	2200 кг/ч:	8^70.
Для двухступенчатого генератора (кипятиль-
ника) потребление пара может даже упасть до
1500 кг/ч на 1000 кВт холодопроизводительно-
сти.
Абсорбционные холодильные машины, ра-
ботающие на бромиде лития, хорошо приспо-
соблены для работы с частичной нагрузкой.
Кроме того, они очень подходят для обслужи-
вания установок искусственного климата или
установок кондиционирования воздуха, потому
что можно плавно регулировать их холодопро-
изводительность между ЮО и 10 %. Если по-
требности в холоде уменьшаются, то расход
охлаждающей воды остается постоянным и на-
1.3.7. АБСОРБЦИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
347
сосы сохраняют ту же скорость вращения, но
потребление нагревающей среды уменьшается.
1.3.7.2.4.	Регулирование
холодопроизводительности
Регулирование холодопроизводительности
может производиться путем изменения концен-
трации раствора в абсорбере или путем изме-
нения температуры испарения. Так как любое
отклонение температуры охлажденной воды от
расчетного значения приводит к изменению
производства холода, то управление холодопро-
изводительностью с помощью терморегулиру-
ющего реле может осуществляться одним из
следующих способов:
-	путем отвода обедненного раствора бро-
мида лития с помощью трехходового крана, при
котором часть раствора проходит мимо кипя-
тильника и возвращается в абсорбер; в резуль-
тате экономится нагревающая среда;
-	путем изменения расхода нагревающей
среды;
-	сначала путем изменения расхода нагре-
вающей среды, затем путем отвода раствора
(комбинированное регулирование).
Потребление пара при частичной нагрузке,
приведенное на рис. 1.3.7-7, является осреднен-
ным значением, так как оно меняется в зави-
симости от изготовителя, типа теплообменни-
ка, системы регулирования и температуры ох-
лаждающей воды.
В современных абсорбционных машинах
уже не нужно регулировать входную темпера-
туру охлаждающей воды (±3 К) с помощью
трехходового крана, так как все они содержат
стабилизаторы контура. Их работа не зависит
от колебаний температуры охлаждающей воды
и остается экономичной (более низкое потреб-
ление нагревающей среды), даже если темпе-
ратура охлаждающей воды падает до 7 °C.
Высокопроизводительные предохранитель-
ные устройства постоянно контролируют ход
цикла и прерывают работу машины в случае
аномалии. Это может произойти, например,
если температура испарения слишком низкая в
случае слишком сильного падения расхода ох-
лаждающей воды или расхода хладоносителя
Холодопроизводительность, %
Рис. 1.3.7-7. Потребление пара при частичной нагрузке
абсорбционной холодильной машины, работающей на бро-
миде лития (Trane). С помощью экономайзера (кривая а)
при частичной нагрузке можно сэкономить до 50 кг пара на
1000 кВт ч произведенного холода
(охлажденной воды), либо если начинается кри-
сталлизация, либо, наконец, в случае избыточ-
ного давления в кипятильнике.
1.3.7.2.5.	Конструкция
Все элементы конструкции абсорбционной
холодильной машины, работающей на броми-
де лития, собираются в единый блок на стадии
изготовления. Моноблочные модет, т. е. такие,
в которых конденсатор и испаритель располо-
жены в одном корпусе (рис. 1.3.7-8), внутри
корпуса имеют стальные перегородки, разделя-
ющие его на отсеки высокого и низкого давле-
ния. Это позволяет снизить стоимость и умень-
шить высоту установки. Двухкорпусные моде-
ли имеют раздельные конденсатор и испаритель
(см. рис. 1.3.7-4), каждый из которых оснащен
змеевиками с естественным разделением на
зоны высоких или низких температур и давле-
ний; такое расположение имеет преимущества
с точки зрения теплоизоляции и обслуживания,
и, кроме того, в них отсутствует насос для аб-
сорбера. В некоторых моделях предусмотрено
специальное оборудование: экономайзер, огра-
ничитель концентрации и ограничитель энер-
гопотребления нагревателя (рис. 1.3.7-9). Табл.
1.3.7-2 дает основные характеристики модели,
изображенной на рнс. 1.3.7-8.
Хладагент и раствор распыляются с помо-
щью пластмассового жиклера на змеевике со-
348
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ I ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
ответственно испарителя и абсорбера, при этом
охлажденная вода (хладоноситель) циркулиру-
ет в змеевике испарителя, а охлаждающая
вода - в змеевике абсорбера.
Кипятильник оснащен пучком расширяю-
щихся груб, погруженных в раствор. Внутри
труб этого пучка циркулирует нагревающая сре-
да. Охлаждение конденсатора обеспечивается
водой. Теплообменник также содержит пучки
труб.
Все эти устройства должны быть изготов-
лены из материалов, не корродирующих в ра-
створе бромида лития, в который нужно доба-
вить еще ингибитор, например хромат лития с
pH от 9 до 10,5. Трубы с канавками, которые
применяются в испарителе и конденсаторе, из-
готавливаются из меди, а применяемые в аб-
сорбере и кипятильнике, - как правило, из мед-
но-нике левого сплава.
Насосы для раствора и хладагента принад-
лежат к типу полно* л ью герметичных с элею -
рическим двигателем Все абсорбционные ус-
тановки должны обеспечиваться эффективным
отделением воздух." (деаэрацией) с помощью
трубы или вакуумного насоса Даже малейшее
попадание в раствор воздуха приводит к сни-
жению холодопроизводительности и может
вызвать коррозию. Для абсорбционных устано-
вок необходимо проводить контроль герметич-
ности на стадии изготовления, при этом расход
утечки должен быть меньше 2-Ю-5 см3/с.
Декристаплизация происходит автоматичес-
ки, кохда неполадки в работе запирают тепло-
обменник кристалитами раствора. В большин-
стве случаев кристаллизация возникает из-за
неполадок в трубопроводе, попадания воздуха,
аварии в сети электропилания или внезапного
падения температуры охлаждающей воды.
В настоящее время все машины этой серии
оборудованы системой регулирования холодо-
производитс ъности с различными вентилями,
предохранительными устройствами в контуре
и щитом управления.
Обслуживание адсорбционной машины
должно проводиться регулярно и в соответствии
с рекомендациями конструктора Это обеспечи-
коллектор конденсат па
Рис. 1.3.7-8. Пример абсорбционной холодильной машины моноблочной конструкции, работающей на бромиде лития
воле и использующей в качестве источника тепла пар при низком давлении или перегретую воду (Trane, модель ABSC)
1.3.7. АБСОРБЦИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
Таблица 1 3 7.2
Основные характеристики абсорбционной холодильной машины (рис. 1.3.7-8)
--------в--------*4	н*----------------------------*---------------------------*
ABSC	01А	01В	01С	01Е	01Н	02А	02С	02F	02J	03F	03J	04В
Масса в рабочем состоянии, кг	5100	5100	5600	6100	6800	7400	8200	8700	10400	11200	12600	13700
Масса при транс- портировке, кг	4000	4000	4100	4500	5000	5400	6000	6800	7300	7700	8900	юооо
Длина А. мм	3370	3370	3800	5000	3800	4300	4900	4400	5001	5850	5050	5950
Ширина В, мм	1530	1530	1530	1530	1630	1630	1630	1750	1750	1750	1960	1960
Высота С, мм	2200	2200	2200	2200	2330	2330	2330	2500	2500	2500	2700	2700
Номинальная хо- лодопроизводи- тельность. кВт	355	394	453	520	612	703	801	900	1033	1245	1354	1477
Потребляемая мощность, кВт	3.8	3,8	4,2	4,2	5.1	5,4	5,8	7,0	7,2	7,5	8.3	8,3
ABSC	04F	05С	05J	06С	07С	08С	09D	НА	12А	14С	16С
Масса в рабочем состоянии, кг	14600	16000	18300	20100	22400	26000	27600	32100	38800	43500	48800
Масса при транс- портировке, кг	10200	10900	12600	14000	15000	18100	19700	22000	26800	29400	зззоо
Длина А, мм	5950	6620	5850	6520	7300	6670	7420	8600	7420	8600	9950
Ширина В, мм	1960	1960	2160	2160	2160	2500	2500	2500	2920	2920	2920
Высота С. мм	2700	2700	3050	3050	3050	3320	3320	3320	3660	3660	3660
Номинальная хо- лодопроизводи- тельность, кВт	1635	1828	2075	2338	2637	2995	3358	3955	4395	5151	5836
Потребляемая мощность, кВт	8,5	8,8	9.0	10,3	10,4	11,0	13,9	15.1	17,0	17,0	19,0
вает ее безаварийную работу в течение многих
лет. Необходимо:
-	контролировать концентрацию ингибито-
ра (для предотвращения коррозии);
-	регулярно проводить тщательную деаэра-
цию, следить за величиной утечек и анализи-
ровать все случаи неполадок;
-	периодически прочищать трубы водяного
охлаждения (испаритель и абсорбер);
-	для предотвращения коррозии создавать
небольшое избыточное давление азота, если
абсорбционная машина должна быть вскрыта
для ремонта.
Установки кондиционирования воздуха, ос-
нащенные абсорбционными холодильными ма-
шинами, работающими на солнечной энергии.
будут рентабельными, только если стоимость
обычной энергии достаточно сильно возрастет.
350
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Экономайзер типа дроссельной заслонки
Коэффициент полезного действия абсорбционной машины может быть
улучшен путем добавления дроссельной заслонки или экономайзера. При
частичной нагрузке регулируется расход раствора, переносимого к концент-
ратору. Так как количество раствора уменьшается, отсюда следует уменьше-
ние потребления тепла, что в сочетании с эффектом, который дает изменение
температуры воды в конденсаторе, приносит экономию энергии до 20%. Для
машин с холодопроизводительностью от 350 до 4000 кВт такой экономайзер
устанавливается на трубопровод для обедненного раствора. Для машин бо-
лее 4000 кВт он устанавливается на байпас концентратора.
1 ~ электроклапан
2 ~ резервуар с поплавком
Ограничитель концентрации
Эта система предотвращает кристаллизацию раствора, если перекрыва-
ется поток во время работы машины или в случае неполадок в системе уп-
равления. Когда эта система обнаруживает уменьшение расхода раствора че-
рез теплообменник, означающее начало кристаллизации, она вызывает раз-
бавление раствора и остановку машины. Это позволяет устранить неполад-
ки в работе, не занимаясь предварительно декристаллизацией машины. Од-
нако система не содержит поплавкового клапана, находящегося в машине, а
следовательно, подвержена коррозии и недоступна для обычных методов
ухода.
Ограничитель энергопотребления нагревателя
Если нет ограничения в потреблении энергии, абсорбционная машина
может взять при запуске более 150 % от номинальной энергии, соответству-
ющей полной нагрузке.
На некотррухмашинах существует система, позволяющая ограничивать
потребление энергий При запуске. Тахой ограничитель управляет медленным
открыванием клапана, регулирующего мощность. При этом потребность в
энергии ограничивается примерно уровнем 120 % от полной нагрузки. Эта
система является дополнительной для машин с нагревом с помощью пара и
представляет собой стандартное оборудование для машин, использующих
нагрев с помощью перегретой воды.
Рис. 1.3.7-9. Дополнительные устройства для абсорбционной холодильной машины, изображенной на рис. 1.3.7-8
(Trane)
1.3.7. АБСОРБЦИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
351
Однако соответствующая техника солнечных
преобразователей и абсорбционных машин так
быстро развивается, что некоторые американс-
кие производители уже выпускают в продажу
климатическое оборудование и холодильные
машины на солнечном подогреве. Например,
можно производить охлажденную воду при
7 °C, располагая горячей водой при 86 °C (на
выходе 76 °C, т. е. перепад А0=1О К) и водой
после одного цикла охлаждения при темпера-
туре 29 °C.
Для того чтобы абсорбционная холодильная
машина, работающая на бромиде лития, была
рентабельной, нагревающая среда, имеющая-
ся в распоряжении, должна быть недорогой, и
если это так, то режим работы установки на-
грева в летнее время должен позволять умень-
шить срок ее окупаемости. Часто представля-
ется интересным решение, заключающееся в
присоединении к городской сети парового
отопления, особенно летом из-за льготных та-
рифов в это время.
Если в распоряжении имеется пар высоко-
го давления, то можно объединить компресси-
онную холодильную машину с турбокомпрес-
сором и абсорбционную машину. Однако такое
сочетание повысит рентабельность, только если
холодопроизводительность будет не менее 3500
кВт. В такой машине (рис. 1.3.7-10) производ-
ство тепла в кипятильнике осуществляется за
счет конденсации пара с давлением около 1,8
бар, выходящего из турбины турбокомпрессо-
ра. Турбина с конденсацией может быть заме-
нена на более дешевую турбину с противодав-
лением, а конденсатор с охлаждением пара во-
дой - на кипятильник абсорбционной машины.
В обеих холодильных машинах циркуляция
хладоносителя (охлаждаемой воды) и охлажда-
ющей воды осуществляется в противоположных
направлениях. В соответствии с состоянием
имеющегося пара возможность извлечения вы-
годы путем двухступенчатого использования,
сначала в турбине, затем в кипятильнике, по-
зволяет получить очень привлекательное зна-
чение удельного потребления пара, поскольку
на каждую 1000 кВт холодопроизводительнос-
ти потребление пара составляет:
-	1700 кг/ч для пара с избыточным давле-
нием 8 бар и температурой 275 °C;
-	1500 кг/ч для пара с избыточным давле-
нием 32 бара и 400 °C;
-	1400 кг/ч для пара с избыточным давле-
нием 42 бара и 430 °C.
При такой смешанной работе холодопроиз-
водительности компрессионной и абсорбцион-
ной установок объединяются таким образом,
что энергия пара, прошедшего через паровую
турбину, больше не теряется. Отсюда следует,
Рис. 1.3.7-10. Объединенные компрессионная холодильная машина с паровой турбиной в качестве приводного двига-
теля и абсорбционная холодильная машина:
1 - охлаждающая вода; 2 - охлаждаемая вода (хладоноситель) для установок искусственного климата; 3 - конденса-
тор; 4 - пар высокого давления; 5 - турбокомпрессор; 6 - паровая турбина; 7 - испаритель; 8 - насосы для раствора; 9 - пар
низкого давления; 10 - конденсатор; 11 - теплообменник; 12 - испаритель; 13 - абсорбер; 14 - охлаждающая вода
352
1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О КОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
что распределение суммарной производитель-
ности между компрессионной и абсорбционной
машинами происходит так, что, например, со-
отношение между низкими давлениями равно
33/65, а между высокими давлениями - 45/55.
1.3.7.3. Абсорбционные холодильные
машины, работающие на двойной
смеси аммиак/вода
Абсорбционные холодильные машины, ра-
ботающие на двойной смеси аммиака и воды,
используются в основном в диапазоне темпе-
ратур от 0 до -60 °C Они применяются очень
широко и выпускаются с различным уровнем
холодопроизводительности в зависимости от
области применения. Некоторые модели объе-
диняются с турбокомпрессорами, которые мо-
гут работать на аммиаке Машины собирают-
ся из комплектующих элементов, и только в спе-
циальных случаях они поставляются в виде го-
тового блока.
Все серийные машины, представленные на
рынке, имеют довольно низкую холодопроиз-
водительность (от 10 до 17 кВт) и содержат ки-
пятильник с непосредственным подогревом
газом, конденсатор и аосороер с воздушным
охлаждением. Они могут охладить воду-хладо-
носитель до 4,5 °C, и их практический холо-
дильный коэффициент равен примерно 0,52.
Если нужно получить большую холодопроизво-
дителънос' ь, то объединяют несколько простых
машин
Аосорбционные машины, работающие на
аммиаке, предназначены для заводов, имею-
щих силовые, тепловые холодильные сети (на-
пример, различные пивоваренные или сахар-
ные заводы) для химической промьпшк иное-
ти, которой всегда необходимы сети охлажде-
ния различных сред, для нефтеперегонных за-
ве юв, для заводов по изготовлению синтети-
ческих волокон, для пишевой промышленное
ти (производство шоколада, мороженного), для
производств на основе сублимационной сушки
(кофе чай, молочные продукты), для холоди п»-
ных складов, скотобоен, морозильников, для
аэродинамических груб, для городских центра-
лизованных сетей по производству охлаж ден-
ной воды, для тепловых насосов (оранжереи,
катки'
Рис. 1.3.7-11 Пример генератор*
абсорбционной холодильной машины
использующего непосредственный на-
грев с помощью обычного горючего
(Linde)
1.3.7. АБСОРБЦИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
353
Таблица 1.3.7-3
Зависимость температуры кипения t двойного раствора аммиака и воды от его давления р и массовой
концентрации аммиака в выделяющихся парах
Пример. Если давление в генераторе р =10 бар и массовая концентрация аммиака в выделяющихся парах ^"~0,9.
т. е. пары состоят на 90 % из аммиака и на 10 % из воды, то температура t = 105,4 °C. Эти значения можно прочитать
на диаграмме на рис. 1.3.7-12, которая, кроме того, указывает, что массовая концентрация аммиака в кипящем двой-
ном растворе ^'=0,28.
Температура кипения г, °C, при 5"
	0,15	0,3	0,45	0,6	0,7	0,8	0,85	0,9	0,95	0,98	0,99
0,2	56,0	52,2	47,6	41,6	36,6	29,5	25,1	18,9	9,2	-0,3	-6.2
0,3	65,0	60,9	55,9	49,5	44,2	37,0	32,3	25,8	15,8	4,8	-1,4
0,4	71,8	67,4	62,3	55,7	50,2	42,9	38,0	31,2	21,0	9,3	2,9
0,5	77,0	72,4	67,2	60,5	54,9	47,4	42,3	35,3	25,2	13,4	6,7
0,6	81,4	76,6	71,2	64,4	58,7	51,1	45,8	38,9	28,7	17,0	10,0
0,7	85,2	80,4	74,7	67,8	62,0	54,3	48,9	42,0	31,7	20,1	12,9
0,8	88,6	83.7	77,9	70.9	64,9	57,1	51,6	44,7	34,3	22,7	15,3
0,9	91,7	86,7	80,9	73,7	67,6	59,6	54,0	47,0	36,5	24,7	17,2
1,0	94,5	89,5	83,8	76,4	70,2	62,0	56,3	49,1	38,5	26,2	18,5
1,2	99,5	94,5	88.6	81,1	74,6	66,3	60,3	52,9	42,2	29,9	22,0
1,4	103,9	98,7	92.7	85,0	78,3	69,9	63,8	56,2	45,3	32,8	24,9
1,6	107,8	102,4	96,3	88,5	81,6	72.0	66,9	59,1	47,9	35,0	27,2
1,8	111,4	105,8	99,5	91,6	84,6	75,8	69,6	61,7	50,0	37,1	29.1
2	114,6	108,9	102,4	94,3	87,3	78,3	72,0	64,0	51,8	39,1	30.7
2,5	121,7	115,8	108,9	100,6	93,3	84,0	77,6	69.4	56,9	43,2	34,7
3	127,7	121,5	114,4	105,8	98,2	88,7	82,3	73,9	61,3	46,7	38,2
3,5	132,8	126,6	119.1	110,3	102,5	92,7	86,3	77,7	65,0	49,7	
4	137,3	130,6	123,3	114,2	106,3	96,3	89,8	81,1	68,0	52,2	43,2
4,5	141,4	134,5	126,9	117,7	109,7	99,5	92,9	84,0	70,4	54.5	
5	145,2	138.2	130,4	121,0	112,8	102,4	95,7	86,6	72,5	56,7	46,7
6	151,9	144,7	136,5	126,7	118,3	107,6	100,7	91,3	76,6	59,8	49,3
7	157,7	150,3	141,9	131,8	123,2	112,2	105,0	95.5	70,2	62.6	51.6
8	162,9	155,3	146,7	136,3	127,5	116,3	108,9	99,2	83,5	65,2	53,7
9	167,6	159,8	151,0	140,3	131,4	120,0	112,4	102,5	86,5	67,6	55,7
10	171,9	163.9	154,9	143,9	134,9	123,3	115,6	105,4	89,2	69.7	57.8
11	175,9	167,7	158,5	147,2	138,1	126,3	118,5	108.2	91,6	71,8	
12	179,6	171,2	161,8	150,2	141,0	129,1	121,1	110,7	93,0	73,9	61.5
13	183,0	174,4	164,9	153,0	143.7	131,7	123,5	112,9	96,0	75.9	
14	186,2	177,5	167,9	155,7	146,3	134,2	125,8	115,0	97,9	77,7	65.1
15	189,3	180,5	170,7	158,3	148,8	136,5	128,0	117,0	99,5	79,4	
16	192,2	183,3	173,3	160,8	151,2	138,7	130.2	118,9	101,0	81.1	68.5
17	195,0	186,0	175,8	163,1	153,4	140,8	132,1	120,7	102.5	82.7	
18	197,7	188,6	178,2	165,3	155,5	142,8	134,0	122,4	103.9	84.1	71.8
19	200.3	191,0	180,5	167,4	157,5	144,6	135,8	123,9	105.2	85,5	
20	202,7	193,3	182,8	169.5	159,5	146.4	137,5	125.4	10ь. 4	86,8	75,0
Для нагрева кипятильника могут использо-
ваться: отработанный пар или пар, поступаю-
щий от турбины противодавления; тепло, вы-
деляемое при различных промышленных про-
цессах; масло или перегретая вода; горячий газ
(дымовые газы или получающиеся в процессе
обжига, выплавки стали и т.д ); смеси газов или
частично ожиженных паров; обычные жидкие
или газообразные топлива, используемые для
прямого нагрева (керосин, природный газ, см.
рис. 1.3.7-11); солнечная энергия.
Абсорбционные холодильные машины, ра-
ботающие на аммиаке, дополнительно к кипя-
тильнику должны иметь ректификационную
колонну (в виде колонны с пластинами и кон-
денсатором), для того чтобы очищать пары, а
также получать высокую степень чистоты этих
паров (99,8 % аммиака). Остающаяся вода со-
354
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Таблица 1.3.7-4
Зависимость массовой концентрации £" аммиака в выделяющихся парах от давления кипения р двойного
раствора аммиака и воды и массовой концентрации£' аммиака в растворе
Пример. Если давление в генераторе р = 5 бар и массовая концентрация аммиака в растворе £'=0,3 (следователь-
но, 30 %), то тогда массовая концентрация аммиака в выделяющихся парах £"=0,946, т. е. пары, выходящие из десор-
бера, состоят по массе на 94,6 % из аммиака и на 5,4 % из воды. Если после этого пары будут очищены, то концен-
трация аммиака может достичь 99,8 %. Все соотношения между температурой t, давлением р, энтальпией h и концен-
трациями £' и £" приведены на диаграмме й, £ для двойного раствора аммиака/воды (рис. 1.3.7-12).
Массовая концентрация £" аммиака в выделяющихся парах при £'
	0,02	0,01	0,06	0,08	0,1	0,15	0,2	0,25	0,3	0,35	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0
0,2	0,304	0,508	0,645	0,733	0,799	0,898	0,950	0,979	0,992	0,998	0,999	1,000	1,000	1,000	1,000	1,000	1,000
0,3	0,286	0,485	0,617	0,712	0,782	0,887	0,943	0,975	0,990								
0,4	0,272	0,468	0,604	0,699	0,770	0,880	0,937	0,971	0,987								
0,5	0,261	0,454	0,595	0,688	0,760	0,872	0,933	0,967	0,984								
0,6	0,252	0,443	0,581	0,677	0,750	0,866	0,929	0,964	0,983	0,993	0,998	0,999					
0,8	0,237	0,425	0,562	0,661	0,734	0,854	0,921	0,960	0,980								
1	0,225	0,410	0,545	0,648	0,722	0,844	0,916	0,955	0,978	0,990	0,996						
1,5	0,210	0,382	0,518	0,619	0,696	0,827	0,903	0,947	0,973	0,987	0,994						
2	0,201	0,362	0,498	0,599	0,677	0,813	0,890	0,939	0,968	0,983	0,992						
2,5	0,193	0,346	0,482	0,582	0,662	0,800	0,882	0,933	0,964	0,980	0,990						
3	0,186	0,336	0,468	0,567	0,648	0,789	0,874	0,928	0,959	0,978	0,989	0,998	0,999				
4	0,177	0,319	0,444	0,542	0,624	0,769	0,859	0,917	0,952	0,973	0,985	0,997					
5	0,169	0,307	0,425	0,522	0,605	0,753	0,847	0,908	0,946	0,968	0,982	0,996					
6	0,161	0,296	0,405	0,506	0,586	0,738	0,835	0,899	0,940	0,964	0,978	0,994					
7	0,154	0,284	0,390	0,490	0,569	0,724	0,824	0,891	0,934	0,960	0,975	0,992	0,998	0,999			
8	0,148	0,273	0,377	0,474	0,555	0,711	0,815	0,883	0,928	0,956	0,972	0,990	0,997				
9	0,142	0,263	0,365	0,460	0,542	0,700	0,806	0,876	0,923	0,952	0,969	0,952	0,996				
10	0,136	0,254	0,354	0,447	0,530	0,688	0,798	0,869	0,917	0,948	0,966	0,987	0,995	0,998	0,999		
12	0,127	0,240	0,339	0,430	0,510	0,670	0,783	0,859	0,908	0,941	0,960	0,984	0,993				
14	0,120	0,228	0,325	0,415	0,493	0,653	0,769	0,848	0,899	0,934	0,955	0,891	0,992				
16	0,114	0,218	0,313	0,403	0,479	0,638	0,756	0,838	0,892	0,928	0,951	0,978	0,991				
18	0,109	0,210	0,305	0,391	0,467	0,624	0,745	0,828	0,885	0,922	0,946	0,977	0,990				
20	0,105	0,203	0,294	0,381	0,457	0,612	0,733	0,819	0,878	0,917	0,943	0,975	0,989	0,995	0,998	0,999	1,000
бирается в испарителе и возвращается в абсор-
бер. Заметим, что опасности замерзания остав-
шегося водного раствора не существует, пото-
му что кривая затвердевания располагается в
области низких температур. Дополнительный
охладитель жидкого аммиака (теплообменник
жидкость/пар для рекуперации) дает возмож-
ность уменьшить потребление энергии и пло-
щадь поверхностей, через которые происходит
теплообмен в различных устройствах. Это до-
стигается с помощью холодных паров, посту-
пающих из испарителя.
В табл. 1.3.7-3 приведены значения темпе-
ратуры кипения раствора аммиака и воды в за-
висимости от давления в генераторе и массо-
вой концентрации выделяющихся паров амми-
ака. Табл. 1.3 7-4 дает массовую концентрацию
выделяющихся паров аммиака в зависимости
от давления в генераторе и массовой концент-
рации аммиака в кипящем растворе. Характе-
ристики двойных смесей аммиака и воды были
даны в табл. 1.3.7-1.
1.З.7.З.1. Одноступенчатые холодильные
машины
1.3.7.3.1.1. Принцип работы
Принцип работы одноступенчатой абсорб-
ционной холодильной машины, использующей
смесь аммиака и воды, приведен на рис. 1.3.7-
13.
Приток тепла, который имеет место в кипя-
тильнике а, позволяет десорбировать, т. е. из-
влечь аммиак, содержащийся в обогащенном
(аммиаком) растворе, поступающем из тепло-
обменника е. Извлеченные пары хладагента
проходят затем через ректификационную ко-
1.3.7. АБСОРБЦИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
355
h, кДж/кг
Рис. 1.3.7-12. Диаграмма Merkel Л, £, двойных смесей
аммиака и воды
лонну h, после чего поступают в конденсатор
Ь, где превращаются в жидкость, которая соби-
рается в нижней части к конденсатора.
Потом жидкий хладагент сильно переох-
лаждается в теплообменнике f и, пройдя че-
рез систему расширения/регулирования т/п,
подвергается испарению в испарителе с. Отсю-
да пары снова проходят через теплообменник
f где перегреваются, и поступают в абсорбер
d, там они поглощаются обедненным раство-
ром, который предварительно проходит через
теплообменник е и расширяется в системе ре-
гулирования о, р.
Поглощение хладагента обедненным раство-
ром приводит и появлению обогащенного ра-
створа, который накапливается в емкости и
затем направляется циркуляционными насоса-
ми g обогащенного раствора к дефлегматору
i, находящемуся в верхней части корпуса ки-
пятильника. Раствор пересекает его, чтобы вер-
нуться в среднюю часть кипятильника, пройдя
теплообменник е. Именно здесь раствор распы-
ляется. Приток тепла, управляемый системой
регулирования q, г, вызывает десорбцию хла-
дагента и начинает новый цикл.
Давление, которое устанавливается в кон-
денсаторе и кипятильнике, обычно составляет
от 10 до 17 бар в зависимости от температуры
охлаждающей воды, тогда как давление в ис-
парителе и абсорбере - от 0,2 до 0,4 бар в за-
висимости от температуры испарения.
Цикл абсорбционной холодильной машины,
работающей на аммиаке, представлен на рис.
1.3.7-14. Этот пример соответствует машине, у
пары хладагента
-»« — жидкий хладагент
------обогащенный раствор
— — обедненный раствор
..... хладоноситель
——— нагревающая среда
------ охлаждающая вода
Рис. 1.3.7-13. Принципиальная схема одноступенчатой абсорбционной холодильной машины, работающей на двой-
ной смеси аммиака и воды (Borsig)
356
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Рис. 1.3.7-14. Представление на диаграмме 1/7; lgр Oldham примера цикла одноступенчатой абсорбционной холо-
дильной машины, работающей иа смеси аммиака и воды
10* •

которой холодопроизводительность равна 1160
кВт при температуре испарения -34 °C и тем-
пературе конденсации +30 °C.
Диаграмма \/Т, lg р Oldham дает нам воз-
можность проследить цикл хладагента (т. е.
аммиака), который проходит через точки 3-6-
7-7, тогда как раствор проходит точки с 7 по 5.
Обогащенный раствор, который находится
в состоянии 7 (+30 °C и 23 % аммиака по мас-
се), направляется промежуточными насосами g,
к дефлегматору, где его температура повыша-
ется сначала до +43 °C (состояние 2), затем про-
ходит через теплообменник е, в результате чего
его температура повышается до температуры
кипения, равной +125 °C (состояние 3), нако-
нец раствор возвращается в кипятильник, в ко-
тором происходит десорбция при постоянном
абсолютном давлении 12 бар (состояние 4, 137
°C и 18 % аммиака по массе). Можно заметить,
что процентное содержание аммиака изменяет-
ся от 23 % в обогащенном растворе до 18 % в
обедненном растворе. Разность, которая равна
5 %, называется диапазоном дегазации.
Обедненный раствор собирается в емкости
/2 (рис. 1.3.7-13). затем проходит теплообмен-
ник е, в котором его температура понижается
до +48 °C (положение 5). причем массовое со-
держание аммиака по-прежнему равно 18 %.
Раствор проходит затем регулирующий вентиль
р, где его давление падает до 0.95 бар - вели-
чины, равной давлению в абсорбере. Там про-
исходит абсорбция в соответствии с кривой 1-
5, и раствор находится в точке 5 в переохлаж-
денном состоянии.
Что же касается паров аммиака, десорбиро-
ванных в кипятильнике а при температуре +125
°C (состояние 3), то они проходят сначала че-
рез ректификационную колонну h, в результа-
те чего попадают в промежуточное состояние
(не обозначено на рис. 1.3.7-14, соответствует
температуре +46 °C и содержанию аммиака
98,8 %). Затем пары попадают в конденсатор
Ь, где происходит конденсация в точке б (12 бар
и +30 °C). Жидкий аммиак после этого пере-
охлаждается в теплообменнике/, что приводит
к падению его температуры до +1 °C (проме-
1.3.7. АБСОРБЦИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
357
жуточное состояние, не представленное на рис.
1.3.7-14), в то время как выделяемое тепло дает
возможность перегреть пары аммиака в том же
теплообменнике f от -34 до +20 °C. Расшире-
ние жидкого аммиака, которое имеет место на
входе в испаритель с, приводит пары в состоя-
ние 7 (1 бар и -34 °C). Именно при этих усло-
виях происходит парообразование.
Термодинамический баланс в нашем приме-
ре холодильной машины дает следующее:
-	холодопроизводительность в испарителе
1160 кВт;
-	тепловая мощность, подводимая к кипя-
тильнику, 3020 кВт,
или в сумме 4180 кВт;
-	тепловая мощность, отводимая от конден-
сатора, 1180 кВт;
-	тепловая мощность, отводимая от абсор-
бера, 3000 кВт;
или в сумме 4180 кВт.
1.3.7.3.1.2.	Холодильный коэффициент
В нашем примере холодильной машины
практический холодильный коэффициент е
равен 0,385.
Отметим попутно значения некоторых вели-
чин.
-	мощность теплообменника е: 5800 кВт;
-	мощность теплообменника/: 116 кВт;
-	мощность дефлегматора /: 850 кВт;
-	массовый расход аммиака. 3500 кг/ч;
-	массовый расход пара при давлении 3 бар .
5200 кг/ч;
-	объемный расход циркуляционного насо-
са. 63 м3/ч прн потребляемой мощности 41 кВт;
-	объемный расход охлаждающей воды: 260
м3/ч при температуре на входе 23 °C, темпера-
туре на выходе из конденсатора 28 °C, темпе-
ратуре на выходе из абсорбера 40 °C.
Холодильный коэффициент одноступенча-
той абсорбционной холодильной машины изме-
няется в широких пределах в зависимости от
диапазона дегазации, т. е. от границ, в которых
изменяется массовая доля хладагента в смеси
(в нашем случае между 18 и 23 %). Но он за-
висит также от температуры охлаждающей
воды и от температуры испарения t0. Холодиль-
ный коэффициент будет тем больше, чем выше
температура испарения.
0,58<б^<0,63 для - Ю</0<0 °C,
0,47<sp<0,53 для - 30</0<-20 °C,
0,33<кр<0,40 для - 50<(0<-40 °C.
1.3.7.3.1.3.	Энергопотребление и расход воды
На рис. 1.3.7-15 приведены некоторые дан-
ные по энергопотреблению и по расходу воды
для одноступенчатой абсорбционной холодиль-
ной машины, работающей на аммиаке, в рас-
чете на каждые 1160 кВт холодопроизводитель-
ности. В первом приближении можно сказать,
Рис. 1.3.7-15. Энергопотребление и расход воды для
одноступенчатой абсорбционной холодильной машины,
работающей на аммиаке, с холодопроизводительностью
1160 кВт:
QB - тепловая мощность кипятильника, ts - температу-
ра кипятильника, q^ - объемный расход охлаждающей
воды, tgR - температура охлаждающей воды, ра - мощ-
ность, потребляемая насосом, t0 - температура испарения.
Пример. Для температуры испарения 10—30 °C и тем-
пературы охлаждающей воды 1^=25 °C температура нагре-
вающей среды tB должна быть ие менее 155 °C (другими
словами, температура нагревающей среды может быть сни-
жена до 155 °C, кроме того, если используется насыщен-
ный пар, избыточное давление должно быть не менее 4,5
бар).
Для холодопроизводительности 1160 кВт тепловая
мощность кипятильника должна быть равной Qj=2450
кВт, объемный расход охлаждающей воды <?gg=320 м3/ч и
мощность, потребляемая насосом для раствора, Р=35 кВт
358
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
что энергопотребление и расход воды пропор-
циональны холодопроизводительности. С дру-
гой стороны, предполагается, что конденсатор
и абсорбер связаны с контуром охлаждающей
воды. Диаграмма на рис. 1.3.7-15 позволяет
выяснить влияние температуры испарения и
температуры охлаждающей воды на энергопот-
ребление и расход воды, а также на температу-
ру среды для нагрева кипятильника. Чем ниже
температура испарения и чем выше темпера-
тура охлаждающей воды, тем выше должна
быть температура нагревающей среды.
Пример
Пусть имеется одноступенчатая абсорбцион-
ная холодильная машина, работающая на ам-
миаке, холодопроизводительность которой рав-
на 1160 кВт. Предположим, что температура
испарения -20 °C и температура охлаждающей
воды, имеющейся в распоряжении, +25 °C. При
этих условиях мощность, потребляемая насо-
сом для раствора, равна 30 кВт, объемный рас-
ход воды 290 м3/ч, минимальная температура
нагревающей среды 136 °C и холодильный ко-
эффициент 0,53.
Что касается мощности кипятильника, то
она должна быть 2180 кВт, для чего требу-
ется:
-	3700 кг/ч перегретого пара при 2,3 бар,
или
-	58 000 Mj|/4 дымовых газов1 при 236 °C
(при А/ = 100 К их температура будет 136 °C),
или
-	188 000 кг/ч перегретой воды при 146 °C
(при ДМ0 К ее температура будет 136 °C), или
- 221 кг/ч керосина с внутренней теплотвор-
ной способностью (PCI) 41,9 МДж/кг при ко-
эффициенте полезного действия топки, предпо-
лагаемом равном 85 %, или
-	291 м3/ч природного газа с внутренней
теплотворной способностью (PCI) 31,8 МДж/
Mj3 при коэффициенте полезного действия,
предполагаемом равным 85 %.
1 Индекс “и” в означает, что объем газа относится к
нормальным условиям, т.е. при температуре 0°С и давлении
1013 мбар.
Абсорбционные холодильные машины, ис-
пользующие аммиак, как правило, оснащены
вертикальными или горизонтальными кожухо-
трубными теплообменниками. Однако суще-
ствуют и специальные теплообменники, напри-
мер абсорберы с воздушным охлаждением.
Что касается кипятильника, его конструкция
зависит от выбранной нагревающей среды. В
связи с этим трубы располагаются либо внут-
ри, либо снаружи кипятильника. По отношению
к раствору кипятильник может быть затоплен-
ного типа, однако в некоторых случаях раствор
стекает по его поверхности. Конденсатор и ис-
паритель в точности такие же, какие использу-
ются для холодильных машин компрессионно-
го типа, работающих на аммиаке. Как прави-
ло, циркуляционные насосы для аммиака ис-
пользуют только в случае, когда число испари-
телей велико.
Абсорбер почти всегда имеет водяное ох-
лаждение, раствор стекает на трубы абсорбера
для увеличения эффективности теплообмена.
Все теплообменники являются устройствами
противоточного типа, что дает оптимальные
коэффициенты теплообмена. Насосы для ра-
створа почти всегда центробежного типа с
несколькими скоростями вращения и уплотне-
нием в виде импеллера. Все машины оснаще-
ны специальными деаэраторами.
В качестве конструкционных материалов
используют железо или сталь, применение цин-
ка и меди не допускается. Регулирование холо-
допроизводительности всегда производится
постепенно и приспособлено к различным при-
менениям холода. С точки зрения нормативных
документов к абсорбционным холодильным
машинам, которые должны выдерживать дав-
ления от 13 до 16 бар, применимы предписа-
ния Госгортехнадзора.
1.3.7.3.1.4.	Регулирование
холодопроизводительности
Холодопроизводительность одноступенча-
той абсорбционной холодильной машины, ра-
ботающей на аммиаке, плавно изменяется в
пределах от 100 до 25 % при обычном регули-
ровании, однако может быть снижена практи-
чески до нулевой нагрузки с помощью специ-
1.3.7. АБСОРБЦИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
359
Рис. 1.3.7-16. Пример холодильной установки, состоящей из двух абсорбционных машин (Linde), обслуживающей
фабрику по изготовлению мороженого. Машина А одноступенчатая, машина Б двухступенчатая, обеспечивающая два
значения температуры испарения.
1 - кипятильник с нагревом природным газом; 2 - ректификационная колонна; 3 - дефлегматор; 4 - теплообменник;
5 - охладитель раствора; 6 - конденсатор аммиака; 7 - емкость для сбора жидкого аммиака; 8 - башня для охлаждения; 9 -
абсорбер (ступень -45 °C); 10 - емкость для сбора раствора; 11 - насосы для раствора; 12 - абсорбер (ступень -35 °C)
альной системы регулирования. Все современ-
ные машины полностью автоматизированы и
могут работать в непрерывном режиме при ча-
стичной нагрузке благодаря тому, что эта рабо-
та осуществляется путем простого изменения
различных параметров раствора: объема, кон-
центрации и температуры. Уменьшение потреб-
ления нагревающей среды практически пропор-
ционально снижению холодопроизводительно-
сти. Хотя эти машины поставляются для рабо-
ты при заданных условиях, часто можно изме-
нить основные параметры таким образом, что-
бы они могли работать в других условиях.
1.3.7.3.1.5.	Размещение и монтаж оборудования
Размещение и монтаж оборудования абсор-
бционной холодильной машины должны, оче-
видно, каждый раз учитывать множество от-
дельных факторов, однако всегда рекомендует-
ся размещать ее снаружи, особенно в случае
крупных установок Рис. 1.3.7-16 представляет
пример установки, содержащей две абсорбци-
онные холодильные машины с непосредствен-
ным нагревом кипятильника природным газом
или керосином.
Эти две холодильные машины имеют сле-
дующие характеристики.
• Машина А:
-	холодопроизводительность 1400 кВт для
температуры испарения ^45 °C и температуры
конденсации +41 °C;
-	объемный расход природного газа 470 Mj3/
ч для теплотворной способности выше 35,4
МДж/м^;
-	объемный расход охлаждающей воды 530
м3/ч для температуры на входе 29 °C;
-	мощность, потребляемая насосами, 55
кВт.
• Машина Б:
-	холодильная производительность 1750 кВт
для температуры испарения ^45 °C и темпера-
туры конденсации +41 °C или 1980 кВт для
температуры испарения -35 °C и той же тем-
пературы конденсации, равной +41 °C;
-	объемный расход природного газа в пос-
леднем случае 1040 м^/ч при теплотворной спо-
собности 35,4 МДж/Mj3;
-	объемный расход охлаждающей воды
1350 м3/ч при 29 °C;
-	мощность, потребляемая насосами для
раствора, 105 кВт.
Отметим, что, хотя машина Б может рабо-
тать с двухступенчатым испарением, она содер-
жит только один кипятильник что с точки зре-
13—1369
360
1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
ния энергетических затрат представляет очень
выгодное решение.
1.3.7.3.2. Многоступенчатые холодильные
машины
1.3.7.3.2.1. Общие сведения
В многоступенчатой холодильной машине
абсорбция и десорбция осуществляются в двух
или более ступенях. Разнообразные возможно-
сти сборки позволяют наилучшим образом при-
способить работу машин к имеющимся усло-
виям: различным температурам испарения, раз-
личным нагревающим средам, переменной тем-
пературе охлаждающей воды и т.д.
Применение многоступенчатых машин ста-
новится обязательным, когда температуры сред
недостаточны для работы в одноступенчатом
режиме: например, если температура охлажда-
ющей воды, имеющейся в распоряжении, слиш-
ком высока для требуемой температуры испа-
рения или если температура нагревающей сре-
ды слишком низка.
Рис. 1.3.7-17 приводит предельные условия
применения одноступенчатых машин, работа-
ющих на аммиаке; кривые соответствуют ма-
шинам, у которых кипятильник нагревается
паром, но могут применяться и другие нагре-
вающие среды. Что касается температуры на-
сыщенного пара, то речь идет о самой низкой
температуре охлаждения, допустимой для на-
гревающей среды, либо, по желанию, о мини-
мальной температуре нагрева.
Например, для температуры испарения -30
°C и температуры охлаждающей воды +20 °C
минимальная температура нагревающей среды
одноступенчатой абсорбционной машины рав-
на 120 °C. Диаграмма на рис. 1.3.7-17 постро-
ена для изменения концентрации хладагента в
растворе всего на 6 %, что объясняет более низ-
кие значения температур нагревающей среды по
сравнению с приведенными на рис. 1.3.7-15 и
соответствующими обычному изменению кон-
центрации на 8 %.
На рис. 1.3.7-18 изображена принципиаль-
ная схема двухступенчатых абсорбционных хо-
лодильных машин, содержащих контур раство-
ра низкого давления и контур раствора высо-
кого давления, причем каждый из этих конту-
ров имеет собственные абсорбер, кипятильник
и теплообменники. Подробная схема одной из
таких машин представлена на рис. 1.3.7-19.
Двухступенчатая десорбция хладагента в
кипятильнике требует большей тепловой мощ-
ности, но, с другой стороны, необходимый уро-
Рис. 1.3.7-17. Предельные условия применения одно-
ступенчатой абсорбционной холодильной машины, рабо-
тающей на аммиаке
Рис. 1.3.7-18. Принципиальная схема двухступенчатой
абсорбционной холодильной машины, работающей иа ам-
миаке:
1 - конденсатор; 2 - испаритель; 3.1 - абсорбер НД;
3.2 - насос для раствора НД; 3.3 - кипятильник НД; 4.1 -
абсорбер ВД; 4.2 насос для раствора ВД; 4.3 - кипятиль-
ник ВД
1.3.7. АБСОРБЦИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
361
—।	.» - всасывающий трубопровод NH3-------------газ, образующийся при диссоциации
♦	«  нагнетательный трубопровод NH3------------охлаждающая вода
». жидкостный трубопровод NH3 --------------- измерительный контур
—»	обедненный раствор	**------сжатый воздух
—х------х- обогащенный раствор
Рис.1.3.7-19. Подробная принципиальная схема двухступенчатой абсорбционной холодильной машины, работающей
на аммиаке (Linde):
1 - испаритель; 2 - абсорбер ЕВР; 3 - резервуар обогащенного раствора ЕВР; 4 - насос для раствора ЕВР; 5 - теплооб-
менник ЕВР; 6 - ректификатор ЕВР; 7 - десорбер ЕВР; 8 - резервуар обедненного раствора ЕВР; 9 - переохладитель; 10 -
переохладитель на возвратном участке ЕВР; 11 - отделитель на возвратном участке ЕВР; 12 - абсорбер ЕНР; 13 - резерву-
ар обогащенного раствора ЕНР; 14 - иасос для раствора ЕНР; 15 - теплообменник ЕНР; 16 - ректификатор ЕНР; 17 -
десорбер ЕНР; 18 - резервуар обедненного раствора ЕНР; 19 - переохладитель на возвратном участке ЕНР; 20 - отдели-
тель иа возвратном участке ЕНР; 21 - конденсатор; 22 - резервуар с аммиаком
венъ температуры нагревающей среды явля-
ется более низким. Холодильный коэффициент,
однако, при этом уменьшается.
Отсюда делаем вывод, что худшее качество
(т. е. более низкую температуру) нагревающей
среды необходимо компенсировать увеличени-
ем ее количества. С другой стороны, двухсту-
пенчатые машины позволяют получить преиму-
щества за счет их более широкого диапазона
температур (например, 60 К, нагрев раствора
на первой ступени приводит к падению темпе-
ратуры пара, например, от 200 до 170 °C, а на
второй ступени - от 170 до 140 °C, что невоз-
можно для одноступенчатой машины) При не-
которых обстоятельствах это может привести к
снижению необходимой площади поверхнос-
тей, через которые происходит теплообмен.
Если качество и количество нагревающей
среды, имеющейся в распоряжении, не позво-
ляют проводить десорбцию двумя ступенями,
то всегда можно прибегнуть к другому реше-
нию, которое имеет свои преимущества и кото-
рое заключается в сочетании абсорбционной
машины с турбокомпрессором, работающим
на аммиаке и служащим бустер-компрессором,
т. е. его задачей является повышение давления
раствора до давления всасывания абсорбцион-
ной машиной.
362
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Таблица 1.3.7-5
Сравнение энергопотребления и расхода воды для одноступенчатых и двухступенчатых абсорбционных
холодильных машин, работающих на аммиаке, на 1160 кВт холодопроизводительности
Температура испарения (о,°C, при температуре охлаждающей
воды tBf. , °C
характеристика	-5		-20		-35		-50	
	15	25	15	25	15	25	15	25
Одноступенчатые машины Потребление тепла Qa , кВт	1856	1972	2088	2204	2320	2668	2784	3480
Температура нагревающей среды , °C	100	НО	120	135	140	165	160	190
Расход охлаждающей воды qm, м’/ч	250	260	270	280	300	330	340	400
Потребляемая электрическая мощность Ра, кВт	16	23	20	30	24	35	26	38
Двухступенчатые машины Потребление тепла Qb , кВт	3248	3480	3596	3944	4060	4524	4872	5336
Температура нагревающей среды tB , °C	64	76	75	89	86	103	95	114
Расход охлаждающей.воды ?да,м5/ч	370	395	405	435	445	495	505	560
Потребляемая электрическая мощность Ра, кВт	15	23	19	30	24	36	28	39
1.3.7.3.2.2. Энергопотребление и расход води
Табл. 1.3.7-5 дает значения энергопотребле-
ния и расхода воды для двухступенчатой абсор-
бционной холодильной машины на 1160 кВт
холодопроизводительности. Можно отметить
большое отличие от значений, соответству-
ющих одноступенчатым машинам (см. п.
1.3.7.3.1.3). Это является результатом того, что
в двухступенчатых машинах более низкий уро-
вень температуры нагревающей среды должен
быть компенсирован большим энергопотребле-
нием и всегда дополнительными затратами. Но
такое решение повышает рентабельность во
всех случаях, когда в распоряжении имеется де-
шевое и практически бросовое тепло после про-
мышленных процессов. Даже со сравнительно
малыми температурами нагревающей среды
возможно получить довольно низкие темпера-
туры испарения.
На заводах, где существует автономная си-
стема производства электроэнергии, что часто
встречается в пивоваренной, химической про-
мышленности и т.д., использование абсорбци-
онной холодильной машины дает в большин-
стве случаев очень выгодное сочетание тепла/
работы/холода. Благодаря такой установке, каж-
дая тонна пара, потребленного абсорбционной
машиной, может не только производить боль-
шое количество электрической энергии, но и
экономить электроэнергию на питание электро-
двигателей компрессионной холодильной ма-
шины. Получается двойной выигрыш в произ-
водстве электроэнергии (рис. 1.3.7-20), откуда
следует более быстрая окупаемость машины.
Во многих случаях можно также непосред-
ственно совместно использовать абсорбцион-
ную машину, потребляющую отработанный
пар, с компрессионной машиной, имеющей
привод в виде паровой турбины (рис. 1.3.7-21).
При таком сочетании особенно выгодно исполь-
зование тепла для производства холода. В при-
мере на рис. 1.3.7-21 компрессионная холодиль-
ная машина и абсорбционная машина имеют
холодопроизводительность по 2150 кВт каждая.
Потребление пара составит в этом случае лишь
1400 кг/ч на 1000 кВт холодопроизводительно-
сти, что дает значительный выигрыш по срав-
нению с машиной, представленной на рис.
1.3.7-10.
Большие возможности для повышения рен-
табельности различных производственных про-
цессов имеются в химической промышленное-
1.3.7. АБСОРБЦИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
363
Рис. 1.3.7-20. Выигрыш в электрической энергии на
1160 кВт холодопроизводительности в результате последо-
вательной установки тепловой/силовой машины и абсорб-
ционной холодильной машины.
Пример. На каждые 1160 кВт холодопроизводительно-
сти при температуре испарения -15 °C н температуре кон-
денсации +35 °C абсорбционная холодильная машина по-
требляет 29 кВт, а компрессионная холодильная машина -
380 кВт. Если используется абсорбционная машина, по-
требляющая пар при 40 бар и 450 °C совместно с тепловой/
силовой машиной, то получается выигрыш в электричес-
кой мощности, равный 430 кВт. В случае использования
пара, имеющего давление 18 бар и температуру 350 °C,
этот выигрыш равен 300 кВт
ти, где отработанное тепло идет на обеспече-
ние потребностей холодильных машин (рис.
1.3.7-22). Примером может служить нефтехи-
мическая промышленность, где используются
огромные количества выделяемого дешевого
тепла, часто при температуре выше 170 °C (по-
ступающего из башен перегонки, в которых
происходит конденсация фракций), для одно-
временного производства холода при темпера-
турах между -30 и -45 °C в различных про-
цессах выщелачивания и предварительного ох-
лаждения или конденсации газа.
Рис. 1.3.7-23 дает представление о размеще-
нии оборудования одноступенчатой абсорбци-
онной холодильной машины средней мощнос-
ти, работающей на аммиаке.
1.З.7.4. Сравнение стоимости
эксплуатации абсорбционных
и компрессионных машин
Для сравнения рентабельности абсорбцион-
ной и компрессионной холодильных машин не-
обходимо учесть очень много показателей и со-
ставить сравнительный годовой баланс исходя
из параметров, перечисленных в табл. 1.3.7-6.
Затраты на абсорбционную холодильную
машину часто выше, чем на компрессионную
машину. Превышение должно окупаться в ра-
зумные сроки, в основном за счет экономии при
нагреве кипятильника. По этой причине в рас-
четах годовых затрат на эксплуатацию, выпол-
няемых на этапе предварительного проектиро-
вания, обычно не учитывают другие эксплуа-
тационные расходы.
Выбор типа холодильной машины чаще все-
го будет зависеть от соотношения стоимости
тепловой и электрической энергии. Так как
Рис.1.3.7-21. Принципиальная схема объединения абсорбционной холодильной машины с компрессионной холодиль-
ной машиной, обслуживающей фабрику по производству мясных продуктов (Linde):
1 - генератор пара с давлением 40 бар и температурой 450 °C; 2 - турбина; 3 - пар с давлением 3 бара; 4 - турбокомп-
рессор для R12; 5 - участок потребления холода; 6 - насос для R12; 7 - холодильная машина с турбокомпрессором
(R12, -10/+35 °C); 8 - охладитель конденсата; 9 - абсорбционная холодильная машина (-15/+40 °C); 10 - участок потреб-
ления пара (изготовление продуктов)
364
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Рис. 1.3.7-22. Принципиальная схема абсорбционной холодильной машины, работающей на отработанном паре, обра-
зующемся в промышленных процессах.
1а и 1b — исходное сырье; 2 - экзотермическая реакция, позволяющая нагреть кипятильник абсорбционной машины;
3-5 - промежуточные производственные этапы; 6 - производственные этапы, где необходимо использовать холод, выраба-
тываемый испарителем абсорбционной машины; 7 заключительные производственные этапы; 8 - абсорбционная холо-
дильная машина
Рис. 1.3.7-23. Пример одноступенчатой абсорбционной холодильной машины, работающей на аммиаке и используе-
мой в нефтяной промышленности для охлаждения выщелачиваемых растворов (Linde).
1 — кипятильник; 2 - ректификационная колонна; 3 - испаритель; 4 - теплообменник (жидкий аммиак/пары аммиака);
5 - абсорбер; 6 - конденсатор аммиака
1.3.7. АБСОРБЦИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
365
Таблица 1.3.7-6
Показатели, которые нужно учитывать при составлении сравнительного годового баланса стоимостей
эксплуатации абсорбционной холодильной машины и компрессионной холодильной машины
Статья расхода	Компрессиоиая холодильная машина	Абсорбционная холодильная машина
А. Стоимость энергии 1. Электрическая мощность, потреб- ляемая двигателями привода 2. Тепловая энергия (электрический ток, пар, отработанное тепло, керо- син, газ)	Компрессор Насос в контуре водяного охлаждения Вентилятор в системе охлаждения Нагрев корпуса компрессора	Насос для раствора Насос в контуре водяного охлаждения Вентилятор в системе охлаждения Нагрев кипятильника
Б. Стоимость расходных материалов 1. Обычные рабочие вещества 2. Детали, заменяемые через десять лет работы. В пересчете на среднего- довую потребность	Охлаждающая вода и дополнительная вода Потери хладагента Вода для охлаждения цилиндров Смазочное масло для компрессора Компрессор и двигатели привода Аппаратура для управления и регули- рования	Охлаждающая вода и дополнительная вода Потерн хладагента Насос для раствора и привод Аппаратура для управления и регули- рования
В. Затраты на персонал 1. Для обычного ухода 2. Для ремонта, покраски и восста- новления (каждые десять лет). В пе- ресчете на среднегодовое значение	Специальный персонал для обслужи- вания компрессора	Специально обученный персонал
Г. Окупаемость и прибыль	Холодильная машина Запасной компрессор с двигателем привода Градирня Большой фундамент Трансформаторная подстанция	Холодильная машина Запасной насос с двигателем привода Градирня Внешние металлические конструкции Трансформаторная подстанция
электрическая мощность, потребляемая абсор-
бционной холодильной машиной, составляет
только 5-10 % от мощности, необходимой для
работы компрессионной холодильной машины,
то при любой ситуации, когда имеющееся в рас-
поряжении тепло будет дешевым, а электро-
энергия дорогой, почти всегда преимущество
получит абсорбционная машина. К этому срав-
нению, точному, но не полному, следует, очевид-
но, добавить суммарный баланс по всем пока-
зателям, перечисленным в табл. 1.3.7-6.
Этот сравнительный баланс не учитывает
преимущества и недостатки каждого типа ма-
шины, которые, однако, нельзя упускать из виду,
тем более, что преимущества абсорбционной
машины очень многочисленны, а именно:
-	высокая надежность;
-	низкие расходы на обслуживание и ре-
монт;
-	минимальный износ, за исключением цир-
куляционных насосов, которые являются един-
ственными движущимися устройствами;
-	отсутствие связанных с маслом проблем
(поскольку оно не используеется);
-	дешевый хладагент;
-	отсутствие проблем, связанных с влажно-
стью;
-	нечувствительность к ошибкам в управ-
лении;
-	возможность размещения на открытом
воздухе;
-	бесшумная работа;
-	регулирование холодопроизводительности,
часто вплоть до 10 % от номинала;
-	экономичная работа даже при неполной
нагрузке;
-	гладкая характеристическая кривая;
-	возможность увеличения холодопроизво-
дительности путем повышения температуры
нагревающей среды и увеличения расхода ох-
лаждающей воды;
-	отсутствие фиксированной степени сжатия;
-	возможность достижения очень низких
температур испарения (-60 °C) в одноступен-
366
1.ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
чатых машинах с непосредственным нагревом
кипятильника керосином или газом.
1.З.7.5. Небольшие абсорбционные
холодильные машины диффузионного
типа
К 1922 г. шведские инженеры Platen и
Ministers создали абсорбционную холодильную
машину малой мощности, работающую на
двойной смеси аммиака и воды. Она имела сле-
дующие особенности: во-первых, испаритель
содержал небольшое количество водорода, в
который мог диффундировать аммиак; во-вто-
рых, она не имела циркуляционного насоса и,
следовательно, ни одной движущейся части.
Шведская фирма Electrolux первая выпус-
тила в продажу абсорбционные машины диф-
фузионного типа, однако они мало распростра-
нены: их доля на рынке составляет примерно
5 %. Они применяются в небольших экономич-
ных холодильниках объемом от 20 до 100 л для
автофургонов, кемпингов, гостиничных номе-
ров, прогулочных катеров, а также для транс-
портировки донорской крови.
Нагрев кипятильника производится с помо-
щью батареи на 12 В, электросети на 220 В,
сжиженного газа (пропан, бутан), природного
газа или керосина в тропических странах.
Усовершенствование обычных домашних
холодильников и появление двухгемпературных
машин, имеющих камеру с низкой температу-
рой (-18 °C), привели к разработке диффузи-
онных холодильников объемом от 80 до 270 л
с двумя температурами абсорбции, причем 20
% холода производится при -25...-30 °C и
80 % - прн -5...-16 °C. Потребление электри-
ческой энергии является практически таким же
малым, как н для компрессионного холодиль-
ника, вследствие того, что в абсорбционной/
диффузионной машине производство холода
осуществляется при различных температурах в
зависимости от парциального давления амми-
ака, диффундирующего в водород, тогда как в
случае одноступенчатой компрессионной маши-
ны характеристики компрессора рассчитывают-
ся для самой низкой требуемой температуры.
Принцип работы абсорбционной холодильной
Рис. 1.3.7-24. Принципиальная схема одноступенчатой
абсорбционной холодильной машины диффузионного типа
для двухтемпературиого бытового холодильника (Sibir)
машины диффузионного типа представлен на
рис. 1.3.7-24.
Обогащенный раствор поступает в кипя-
тильник 1 через небольшую трубку, выполня-
ющую роль смесительной камеры н называе-
мую эмульсором. Она входит в кипятильник в
верхней части и опоясывает его нижнюю часть,
где находится источник нагрева. Выделение
тепла вызывает появление пузырьков, которые
доставляют обогащенный раствор к верхней
части эмульсора, откуда этот раствор поступа-
ет в верхнюю часть кипятильника. Часть ра-
створа снова опускается в кипятильник, но,
приближаясь все ближе к источнику тепла, ам-
миак все более интенсивно десорбирует и сно-
ва проходит в противотоке через опускающий-
ся раствор, обедняя его. Попадая вновь в верх-
нюю часть кипятильника аммиак поступает в
ректификационную колонну, куда уже поступи-
ла другая часть обогащенного раствора. Там
вода, которая еще содержится в смеси, конден-
сируется и вновь опускается в нижнюю часть
кипятильника (обедненный раствор).
Выходя из ректификационной колонны,
практически чистые пары аммиака попадают в
конденсатор 2, где происходит их конденсация
при давлении 25 бар. Жидкий аммиак прохо-
дит после этого через теплообменник 5, затем
поступает в испаритель низкой температуры 3.
1.3.7. АБСОРБЦИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ
36"
Там аммиак диффундирует в газообразный
водород, поступающий из абсорбера 6, что при-
водит к уменьшению его парциального давле-
ния до 1 бара и соответственно к снижению его
температуры до -30 °C, что позволяет получить
температуру -18 °C в камере низкой темпера-
туры. Полное давление остается равным 25 бар.
По мере испарения аммиака сначала в испари-
теле низкой температуры, затем в испарителе
4 холодильника парциальное давление аммиа-
ка увеличивается, а полное давление остается
по-прежнему равным 25 бар, поскольку по за-
кону Дальтона (см. п. 1.3 .4.10)
Ptot = Pnh3 +Рн2.
Возрастание парциального давления амми-
ака связано с возрастанием его температуры,
которая, достигнув значения около -5 °C в
обычном испарителе 4, дает возможность по-
лучить температуру +5 °C в обычной камере хо-
лодильника.
Между испарителями 3 и 4, баллоном 7 (в
котором давление аммиака равно 3 бар при пол-
ном давлении, по-прежнему равном 25 бар) и
абсорбером 6 циркуляция газовой смеси амми-
ака и водорода осуществляется в режиме тер-
мосифона, поскольку вес столба газа, богатого
аммиаком (молекулярная масса 17), содержа-
щегося в испарителе, больше веса столба газа,
богатого водородом (молекулярная масса кото-
рого равна лишь 2), содержащегося в абсорбе-
ре.
Газовая смесь, поступающая в абсорбер,
разделяется на свои составляющие. Аммиак
абсорбируется обедненным раствором, что при-
водит к образованию обогащенного раствора
(35 % аммиака). Затем он поступает в кипя-
тильник 1 после прохождения еще одного теп-
лообменника (не показанного на рис. 1.3.7-24)
типа двойной трубы. В этом теплообменнике в
противотоке циркулирует обедненный раствор,
пришедший из кипятильника, и водород, кото-
рый, пройдя в противотоке абсорбер 6, возвра-
щается в испаритель.
Так как давление, которое установилось в
машине, везде одинаково (25 бар)' потери дав-
ления компенсируются за счет эффекта термо-
сифона и разности уровней. Давление аммиа-
ка в конденсаторе 2 равно полному давлению
(отсутствие водорода), поэтому не нужно пре-
дусматривать регулирующий вентиль между
конденсатором и испарителем, падение давле-
ния происходит, как это мы уже видели, в ре-
зультате диффузии аммиака в водород, находя-
щийся в испарителях.
Холодильный коэффициент первых абсор-
бционных машин диффузионного типа с воз-
душным охлаждением не превышал 0,2, в то
время как современные холодильники Elektrolux
достигают 0,43, а двухтемпературные холо-
дильники Sibir последнего поколения - 0,50.
До 1961 г. потребление электроэнергии хо-
лодильными машинами типа абсорбция/диффу-
зия было практически в три раза больше, чем
у компрессионных машин. Однако, благодаря
многочисленным усовершенствованиям кипя-
тильника, ректификационной колонны и тепло-
обменника пар/жидкость, трехзвездочные1 бы-
товые холодильники с низкотемпературными
камерами обладают улучшенными характери-
стиками, поскольку сейчас потребление элект-
роэнергии холодильником на 100 л составля-
ет:
-	для абсорбционных машин от 0,78 до 0,91
кВт ч или, в среднем, 0,83 кВт ч в сутки;
-	для компрессионных машин от 0,47 до 0,76
кВт-ч или, в среднем, 0,60 кВт-ч в сутки.
Потребление электроэнергии трехзвездоч-
ным холодильником компрессионного типа
примерно на 27 % ниже, чем для аналогично-
го абсорбционного холодильника. Другими сло-
вами, компрессионный холодильник объемом
1 Цитируем по книге В.М. Бродянского “От твердой
воды до жидкого гелия. История холода” (М.: Энергоатом-
издат, 1995):
“В зависимости от температуры в морозильнике холо-
дильники маркируются звездочками (символическими сне-
жниками):
f, °C
* (одна звездочка)	- 6
** (две звездочки)	-	12
*** (три звездочки)	-	18
**** (четыре звездочки)	- 24
Здесь так же, как у коньяка, - чем больше звездочек,
тем качество выше!”. -Примеч. пер.
368
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
250 л будет потреблять в день на 0,57 кВт-ч
меньше, чем абсорбционный холодильник, или,
при средней стоимости 1 кВт-ч электроэнергии
0,55 французского франка, различие составит
9,4 французского франка в месяц. Но, с другой
стороны, абсорбционный холодильник имеет
ряд преимуществ:
-	отсутствие шума;
-	отсутствие вибрации;
-	минимальный износ ввиду отсутствия
движущихся частей.
1.3.8. Холодильные машины других
типов и различные способы
производства холода
1.3.8.1.	Паровые холодильные машины
эжекторного типа
Паровая холодильная машина эжекторно-
го типа представляет собой частный случай па-
ровой компрессионной машины с фазовым пе-
реходом, изучавшейся в разд. 1.3.6.
Принцип работы паровой холодильной ма-
шины эжекторного типа показан на рис. 1.3.8-
1.
Отметим прежде всего, что такая машина
использует компрессор без подвижных механи-
ческих деталей, называемый эжектором, в ко-
тором в качестве источника энергии использу-
ют сжатый водяной пар (рабочий пар). Давле-
ние пара составляет, как правило, от 2 до 40
бар.
Этот пар как средство транспортировки и
повышения давления сжимаемой среды, посту-
пающий из одной или нескольких питающих
трубок, попадает в эжектор через одно или не-
сколько сопел. Первая часть эжектора имеет су-
жающуюся форму, поэтому скорость пара рас-
тет и одновременно падает его давление. Ми-
нимальное (критическое) сечение эжектора вы-
бирается таким образом, чтобы давление водя-
ных паров в нем было немного меньше давле-
ния испарения хладагента в испарителе. Тогда
пары хладагента всасываются водяным паром,
затем смесь поступает в расширяющуюся часть
эжектора. Там скорость смеси уменьшается, а
давление возрастает и достигает значения дав-
ления конденсации.
Конденсат, образующийся в конденсаторе, с
помощью промежуточного насоса частично от-
правляется обратно в котел для превращения в
пар и частично в испаритель. Так как исполь-
зуемый хладагент - это чаще всего вода (но в
экспериментальных образцах также использу-
ют хлорфторуглеродные соединения), то пре-
вращение его в пар производится путем непо-
средственного расширения в вакууме. Это яв-
ление называется “вскипанием”. Почти все ис-
парители оснащены соплом для расширения,
которое позволяет исключить неконденсирую-
щиеся газы.
Холодильный коэффициент паровой эжек-
торной холодильной машины вычисляется тем
же способом, что и доя абсорбционной холо-
Рис. 1.3.8-1. Принципиальная
схема паровой холодильной машины
эжекторного типа
1.3.8. ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ ДРУГИХ ТИПОВ И РАЗЛИЧНЫЕ СПОСОБЫ ПРОИЗВОДСТВА ХОЛОДА
дильной машины, а именно, если обратиться к
идеальному циклу Карно,
в -А
° т, (т,-ту
где TQ - термодинамическая температура испа-
рения;
Тв - термодинамическая температура кипе-
ния в котле;
Тс - термодинамическая температура кон-
денсации.
В действительности эффективный холо-
дильный коэффициент не превосходит 0,55. Он
зависит, кроме других факторов, от коэффици-
ента полезного действия сопла, используемого
для расширения. Этот коэффициент довольно
высок: 95 - 98 %. Эффективный холодильный
коэффициент зависит также от коэффициента
полезного действия смешивания в критическом
сечении эжектора и в расширяющейся части.
Чтобы повысить холодильный коэффициент
при небольшой степени сжатия, используют
несколько эжекторов, работающих с различны-
ми степенями сжатия, для повышения темпе-
ратуры горячего источника. Это приводит к уве-
личению холодильного коэффициента.
Паровые эжекторные холодильные машины
в настоящее время используются меньше, чем
раньше, когда они часто применялись для ох-
лаждения хранилищ боеприпасов на военных
кораблях. Сейчас их применяют:
-	либо как предварительный компрессор
(бустер) для обычных многоступенчатых холо-
дильных машин;
-	либо для обеспечения охлаждения неко-
торых продуктов питания путем испарения
выделяющейся из них влаги, например в слу-
чае охлаждения в вакууме овощей, имеющих
крупные листья;
-	либо для обеспечения охлаждения жид-
костей, например воды, предназначенной для
питания батарей установок кондиционирования
воздуха.
В последнем случае эти устройства называ-
ются “паровыми эжекторными генераторами
охлажденной воды”. Их холодопроизводитель-
ность заключена между 10 и 40 000 кВт. Из-
быточное давление рабочего пара, питающего
эти генераторы, должно быть не менее 0.5 бар
Табл. 1.3.8-1 дает потребление рабочего
пара, необходимого для получения 1 кВт холо-
допроизводительности, а также холодильный
коэффициент в зависимости от абсолютного
давления рабочего пара для частного случая.
Рис. 1.3.8-2 дает потребление рабочего пара
для других давлений и других температур ох-
лаждающей воды на выходе.
Для определения полного потребления пара
необходимо добавить к рабочему пару пар, вса-
Таблица 1.3.8-1
Потребление рабочего парана 1 кВт
холодопротводигельности и практический
холодильный коэффициент паровых эжекторных
генераторов охлажденной воды (для случая, когда
температура охлажденной воды на входе 11 °C,
температура охлажденной воды на выходе б °C,
температура охлаждающей воды на входе 27 °C,
температура охлаждающей воды на выходе 32 °C)
Абсолютное дав- ление рабочего пара, бар	Потребление пара, кг^ч. на 1 кВт холодопроиз- водительности	Холодильный коэффициент гр
3	3,5	0,40
6	3,0	0,46
9	2,6	0,53
Абсолютное давление Температура охлаждающей
рабочего пара, бар воды на выходе, ’С
Рис. 1.3.8-2. Потребление рабочего пара в паровом
эжекторном генераторе охлажденной воды в зависимости
от температуры охлаждающей воды на выходе, температу-
ры охлажденной воды н абсолютного давления рабочего
пара.
Пример. Для температуры охлаждающей воды на вы-
ходе 30 °C, температуры охлажденной воды на выходе 10
°C и абсолютного давления рабочего пара 2 бар потребле-
ние рабочего пара равно 2,5 кг на 1 кВт холодопроизводи-
тельности
370
I. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
сываемый из испарителя, что составляет при-
мерно 1,45 кг/ч на 1 кВт холодопроизводитель-
ности. Следовательно, количество тепла, под-
лежащего отводу из конденсатора, равно сум-
ме энтальпий рабочего пара и всасываемого
пара. При отсутствии рекуператора именно это
количество тепла должно быть отведено за один
цикл охлаждения. В первом приближении мож-
но сказать, что количество тепла, которое нуж-
но отвести, в 3,5 раза больше холодопроизво-
дительности ( ледовательно. оно больше, чем
в случае абсорбционной машины.
Если хладагентом служит охлажденная
вода, то испаритель представляет собой простой
резервуар без поверхностей теплообмена. С
другой стороны, конденсатор почти всегда мно-
готрубный, охлаждающая вода цирку шруст в
трубах.
На рис. 1.3.8-3 представлен пример парово-
го эжекторного генератора охлажденной воды,
содержащего два эжектора, установленных па-
раллельно. Возможности регулирования такой
машины ограничены, поскольку можно влиять
только на число работающих эжекторов.
Паровые эжекторные холодильные машины
имеют два основных преимущества: с одной
стороны, это простота конструкции и функцио-
нирования и. с другой стороны, полная безопас-
ность, так как в них в качестве хладагента и в
качестве рабочей среды используется вода.
Рис. 1.3.8-3. Пример парового эжекторного холодиль-
ного оборудования для охлаждения воды (Standard-Messo)
Холодопроизводительность 370 кВт, диаметр 1200 мм,
полная длина 4500 мм, полная высота 1900 мм
Что же касается недостатков, следует упо-
мянуть большое потребление рабочего пара, по-
вышенную мощность конденсатора и ограни-
ченные возможности для регулирования.
1.З.8.2.	Газовые компрессионные
холодильные машины без фазовых
превращений
Газовая компрессионная холодильная маши-
на использует в качестве хладагента газ, т. е.,
как мы это уже отмечали в п.1.3.4.1, вещество,
которое существует в газообразном состоянии
при нормальных условиях окружающей среды
(в противоположность парам, которые отлича-
ются от газов тем, что они легче превращают-
ся в жидкость). В большинстве случаев приме-
няемым газом является воздух, который оста-
ется в газообразном состоянии в течение всего
цикла; эти машины также называются холо-
дильными машинами без фазовых превраще-
ний.
Различают два типа газовых компрессион-
ных холодильных установок в зависимости от
того, происходит расширение газа, т. е. возду-
ха, с производством или без производства
внешней работы.
1.З.8.2.1. Газовая компрессионная
холодильная машина, в которой
расширение происходит с производством
внешней работы (рис. 1.3.8-4)
В такой машине воздух сжимается в комп-
рессоре, который устроен практически так же,
как и компрессоры паровых компрессионных
холодильных машин с фазовыми превращени-
ями. Затем воздух поступает в водяной охла-
дитель (который заменяет конденсатор паровых
компрессионных холодильных машин и уже не
может называться конденсатором, так как воз-
дух остается в газообразном состоянии), после
чего попадает в теплообменник Проходя его в
направлении, противоположном расширяюще-
муся и холодному воздуху, поступающему из
охлаждаемого помещения, он снижает свою
температуру, перед тем как попасть в устрой-
ство для расширения, которое может быть пор-
шневого или центробежного типа либо пред-
ставляет собой газовый двигатель.
1.3.8. ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ ДРУГИХ ТИПОВ И РАЗЛИЧНЫЕ СПОСОБЫ ПРОИЗВОДСТВА ХОЛОДА
371
контур водяного
Воздух, который попадает в этот механичес-
кий расширитель, подвергается в нем расши-
рению с производством механической работы
над внешней средой. Расширение сопровожда-
ется интенсивным производством холода. За-
тем холодный воздух направляется в охлажда-
емое помещение, после чего возвращается в
компрессор, пройдя теплообменник, где он по-
нижает температуру воздуха, поступающего из
охладителя.
Отметим, что устройство для расширения
механически связано с двигателем компрессо-
ра, который должен произвести работу, равную
разности между работой, необходимой для фун-
кционирования компрессора, и работой, произ-
водимой устройством для расширения.
Конструкция этого устройства для расшире-
ния достаточно сложна, если оно работает при
низких температурах. Впервые оно было при-
менено физиком Claude в 1902 г. для ожиже-
ния воздуха.
Циркуляция воздуха в такой холодильной
машине происходит в соответствии с циклом
Джоуля, который состоит из следующих пос-
ледовательных процессов: адиабатического
сжатия, изобарного охлаждения, адиабатичес-
кого расширения и изобарного нагрева. На са-
мом деле реальное сжатие, так же как и рас-
ширение, представляет собой политропный
процесс, а теплообмен не является в точности
изобарным процессом.
Если обозначить через р2 давление на вхо-
де в расширитель и через р} давление на выхо-
де и если у - это отношение удельных тепло-
емкостей при постоянных давлении и объеме
(показатель адиабаты), то практический холо-
дильный коэффициент газовой компрессионной
холодильной машины выражается формулой
372
1/ГЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Зависимость холодильного коэффициента от
величины КПД как компрессора, так и расши-
рителя ослабевает по мере уменьшения темпе-
ратуры на выходе из расширителя, тогда как для
паровой компрессионной холодильной машины
эта зависимость усиливается при пониженной
температуре испарения. Вот почему для полу-
чения очень низких температур (от -100 до
-260 °C) применяются главным образом газо-
вые компрессионные холодильные машины.
Среди газовых компрессионных холодиль-
ных машин, предлагаемых на рынке, можно
выделить машину, созданную голландской фир-
мой Philips Industrie Electronic, работающую по
принципу обратного цикла Стирлинга.
Хотя некоторые машины этого типа имеют
два отдельных цилиндра, один из которых слу-
жит для сжатия, а другой для расширения, ма-
шина Philips содержит две полости, соединяю-
щиеся с помощью промежуточного теплообмен-
ника, причем температуры в этих двух полос-
тях различны (рис. 1.3.8-5).
Теплообменник является кольцевым регене-
ратором, выполненным на основе очень плот-
но переплетенных между собой тончайших
медных нитей, способных выдержать 24 цик-
ла изменений температуры в секунду (частота
вращения машины равна 1450 мин1) от самой
высокой температуры до самой низкой.
Принцип работы газовой компрессионной
машины Philips состоит в следующем (рис.
1.3.8-6).
Фаза 1. Газ, находящийся в полости сжатия
4 (рис. 1.3.8-5), сначала сжимается главным
поршнем 1. поднимающимся вверх. Сжатие
осуществляется при постоянной температуре
окружающей среды, при этом вытесняющий
поршень 3 остается неподвижным в верхнем
положении.
Фаза II. Вытесняющий поршень 3 начина-
ет свое движение вниз, для того чтобы вытес-
нить сжатый газ нз полости высокой темпера-
туры 4 в полость низкой температуры 5. При
этом газ проходит через теплообменник 6, в
котором охлаждающая вода отводит выделяю-
щееся при сжатии тепло. После этого газ про-
ходит через регенератор 7. в котором происхо-
Рис. 1.3.8-5. Принципиальная схема одноцилиндровой
газовой компрессионной машины Philips н диаграмма тем-
ператур.
1 - главный поршень; 2 - цилиндр; 3 - вытесняющий
поршень; 4 - полость сжатия; 5 - полость расширения; 6 -
теплообменник (воздушного охлаждения) на горячем учас-
тке; 7 — регенератор; 8 - теплообменник на холодном уча-
стке
дит дополнительное охлаждение до требуемой
температуры (изохорное изменение состояния).
Фаза 111. Вытесняющий поршень 3 и глав-
ный поршень 1 перемещаются вниз, что дает
возможность расширяться газу, находящемуся
в полости расширения 5. Этот процесс сопро-
вождается интенсивным производством холо-
да, что приводит к конденсации охлаждаемого
газа на внешней поверхности теплообменника
8.
Фаза IV. Вытесняющий поршень 3 начина-
ет свое движение вверх, в результате чего вы-
тесняется холодный газ (хладагент) из полости
расширения в полость сжатия через регенера-
тор 7, где газ поглощает тепло, накопленное в
фазе II, и восстанавливает таким образом свою
начальную температуру (изохорное изменение
состояния).
Область практического применения двухка-
мерной машины Philips находится между -90
и -210 °C (от 183 до 63 К). Относительно про-
стая по замыслу, но достаточно сложная в из-
готовлении из-за невозможности применения
смазки (если использовать масло, то регене-
ратор быстро загрязнится), машина имеет
очень высокий внутренний показатель качества
(см. п. 1.3.6.3.4.4). Подобные машины исполь-
зуются, как правило, при ожижении газов либо
1.3.8. ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ ДРУГИХ ТИПОВ И РАЗЛИЧНЫЕ СПОСОБЫ ПРОИЗВОДСТВА ХОЛОДА
373
Рис. 1.3.8-6. Принцип
работы газовой компресси-
онной машины Philips
III	IV
для специального применения (водород, гелий),
либо для разделения смесей некоторых газов,
таких, как воздух, в целях получения кисло-
рода и азота.
В табл. 1.3.8-2 даны основные характерис-
тики машины Philips, работающей в указанной
выше области температур.
Для получения еще более низких темпера-
тур применяют трехкамерные машины Philips,
работающие также по циклу Стирлинга, но с
двухступенчатым расширением. Такие машины
применяются в инфракрасных датчиках, в ла-
зерах и мазерах, а также для изготовления
сверхпроводящих катушек.
Эти машины используются также в установ-
ках для ожижения водорода, неона и т.д., в
криогенных насосах для получения вакуума
менее 1,33-10 8 мбар. В области очень низких
температур их холодопроизводительность чрез-
вычайно мала, часто порядка нескольких ватт.
В табл. 1 3.8-3 даны объемные производи-
тельности и холодопроизводительности газо-
вых компрессионных холодильных машин
Philips для температур порядка 15-20К.
1.З.8.2.2. Газовая компрессионная
холодильная машина, в которой
расширение происходит без совершения
внешней работы
В таких машинах расширение происходит
уже не в расширителе, как в холодильных ма-
шинах с производством внешней работы, а че-
рез простое отверстие. Такое расширение на-
Таблица 1.3.8-2
Объемная производительность или холодопроизводительность газовых компрессионных холодильных машин
фирмы Philips Industrie Electronic в области температур от 183 до 63 К
Назначение	Модель	Объемная производительность или хо лод оп роизв од нте ль но сть
Ожижение воздуха	PLA-107	7,5 л/ч
	PLA-433	30 л/ч
Ожижение азота	PLN-106	6,5 л/ч
	PLN-430	28 л/ч
Крногеиераторы для конденсации или	PPG-102	1 кВт при 67 К
ожижения газов	PPG-400 (PPs-401)	3,6 кВт при 67 К
	PPG-2500 (С2)	25 кВт прн 67 К
Криогенераторы для циркуляции хо- лодного воздуха Низкотемпературные холодильные шкафы	PGA-105	1 кВт при 83 К
100 л	ЕСВ-100	до 83 К
380 л	ЕСВ-380	до 83 К
Низкотемпературные морозильники	EFT-300	до 73 К
Насосы для ожижения газа (криоген-	PW 7210	100 л/ч для давления столба газа 6 м
ные насосы)	PW 7212	200 л/ч для давления столба газа 50 м
	PW 7222	200 л/ч для давления столба газа 50 м (взрывобезопасная модель)
374
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Таблица 1.3.8-3
Объемная производительность или холодопроизводительность газовых компрессионных холодильных машин
фирмы Philips Industrie Electronic, работающих в области температур от 15 до 20 К
Назначение	Модель	Объемная производительность нли холодопроизводительность
Крногенераторы для конденсации или ожи-	РРН-110	80 Вт при 20 К
жения газов	РРН-440	340 Вт при 20 К
Экспериментальные крногенераторы	РЕН-100	80 Вт при 20 К
Ожижители водорода или неона	PLH-104	6 л/ч или 3,2 л/ч
Крногенераторы для систем с замкнутым обменом до 15 К с применением гелия в ка- честве хладагента	PGH-105	65 Втпрн 20 К
Ожижитель гелия (без предварительного охлаждения жидким воздухом нли азотом)	PLHe-209	9 л/ч
зываетсярасширением Джоуля - Томсона. Qp,-
нако температура, при которой происходит рас-
ширение, может либо понизиться, либо повы-
ситься в зависимости от того, будет она ниже
или выше температуры инверсии, определяю-
щей эффект Джоуля - Томсона.
Для достижения требуемого охлаждения
необходимо прежде всего, чтобы температура
упала ниже точки инверсии, которая, как пра-
вило, очень низка, особенно для гелия.
Среди компрессионных холодильных ма-
шин, в которых не производится работа над
внешней средой, можно упомянуть трубу
Hilsch -Ranque (рис. 1.3.8-7), изобретенную в
1933 г. французом Georges Ranque.
В такой машине подача воздуха с избыточ-
ным давлением производится через сопло ма-
лого диаметра 8, расположенное перпендику-
лярно оси трубы и по касательной к попереч-
ному сечению этой трубы диаметра D. Струй-
ки воздуха, поступившего в трубу, левая часть
которой имеет форму усеченного конуса, уско-
ренно движутся, вращаясь вокруг оси трубы,
при этом частота вращения близка к 5-Ю6 мин-1
около оси и 51O5 мин4 на периферии.
Рис. 1.3.8-7. Принципиальная схема трубы Hilsch -
Ranque
Производство холода происходит в резуль-
тате эффекта Кориолиса, когда тепловая энер-
гия воздуха преобразуется в механическую
энергию. Если обозначить через / объемный
расход воздуха, поступающего в трубу через
сопло, то некоторая часть х пройдет через ди-
афрагму d и подвергнется расширению, тогда
как остальная часть (1-х) будет сжиматься на
расстоянии около 50 D от сопла 8. Следователь-
но, существует передача тепла от объемного
расхода х, который охлаждается, к объемному
расходу 1-х, который нагревается.
В табл. 1.3.8-4 приведена температура ох-
лаждения 1г, полученная на холодном участке
труб Hilsch - Ranque, которые также называ-
ются вихревыми трубами, с различными пара-
метрами. Максимальная холодопроизводитель-
ность, которую можно получить, равная
Таблица 1.3.8-4
Температура охлаждения 4,которую можно получить
в различных экспериментальных моделях труб
Hilsch - Ranque в зависимости от объемного расхода
вдуваемого воздуха V при давлении р
№	D, мм	d, мм	5, мм	V,	Р, бар	0,°С	X
трубы				м’/ч			
1	4,6	2,2	1,1	7,0	4	-12,5	
					7	-25	
					11	-34	
2	9,6	4,2	2,3	30,5	4	-14,5	0,4
					7	-28	0,3
					1Г	-41	0,2
3	17,6	6,5	4,1	97,0	4	-16,5	
					7	-33	
					11	-48	
1.3.8. ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ ДРУГИХ ТИПОВ И РАЗЛИЧНЫЕ СПОСОБЫ ПРОИЗВОДСТВА ХОЛОДА
375
С/,-х(г-Гг)
(где t - температура воздуха, поступающего в
трубу), достигается для объемных расходов х,
превышающих расходы для достижения самых
низких температур. Так, например, для вихре-
вой трубы № 2 и давления на входе 10 бар ми-
нимальная температура порядка -40 °C полу-
чается при х=0,2, тогда как максимальная хо-
лодопроизводительность около 25 кДж/кг по-
лучается при х=0,6.
Холодильный коэффициент таких холодиль-
ных машин весьма мал. Они используются
только в особых случаях, в частности если име-
ется газ с высоким давлением и одновременно
требуется охлаждение. Например, природный
газ на месторождениях имеет давление очень
высокое, порядка 300 бар. Его необходимо
уменьшить и •снизить температуру газа; в этих
случаях используют вихревые трубы больших
размеров, эти аппараты просты в изготовлении
и имеют невысокую стоимость.
1.3.8.3. Термоэлектрическое
охлаждение1 * * *
Если два спая двух проводов из различных
материалов находятся при разных температу-
рах, то возникает термоэлектрическое напряже-
ние между этими спаями. Это явление называ-
ется эффектам Зеебека. Наоборот, если при-
кладывать постоянное напряжение к двум за-
жимам электрической цепи, состоящей из двух
проводников из разных материалов, то один из
контактов будет нагреваться, а другой - охлаж-
даться. Это явление называется эффектом
Пельтье (рис. 1.3.8-8)
Если использовать в качестве материалов
проводников благородные металлы, то макси-.
мальная разность температур, которую можно
получить между двумя точками, равна лишь 3
К. Для получения разностей температур поряд-
ка 120-140 К необходимо применять сочетания
соответствующих материалов, особенно полу-
1 Изложение этого вопроса в большой степени заим-
ствовано из книги “Учебник по холодильной технике”
(Lehrbuch der Kaltetechnik, Т. 1, H.L. von Cube, Ed. C.EMuller,
Karlsruhe).
проводниковых, электрическая проводимость
которых заключена между проводимостью чи-
стых металлов, таких, как медь, и проводимо-
стью изоляторов, или диэлектриков, таких, как
стекло или фарфор.
Эффект Пельтье обратим, т. е. если на-
правление тока изменить на обратное, то кон-
такт, который был до этого горячим, станет хо-
лодным. и наоборот.
Количество тепла, поглощаемого в секун-
ду (холодопроизводительность) холодным кон-
тактом (холодным спаем), пропорционально
силе тока 1 и равно для одной точки контакта
Q = *i,
где л - коэффициент Пельтье, равный произ-
ведению дифференциальной электродвижущей
силы е на температуру Т рассматриваемого
спая:
л = е • Т.
Для спая медь - константан дифференци-
альная электродвижущая сила е порядка 40-10 6
В/К. Так как электрический ток идет от холод-
ного спая к горячему, то поток электронов дви-
жется в противоположную сторону. Следова-
тельно, в горячем спае будет избыток электро-
нов. Перенос электрической энергии осуществ-
ляется свободными электронами - носителями
заряда.
Одни проводники являются однополярны-
ми, другие - амбиполярными. К однополярным
относятся проводники типа п, в которых пере-
нос электрической энергии осуществляется от-
рицательными зарядами (поток электронов), и
проводники типа р, в которых перенос элекг-
376
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
горячий участок
горячий
участок
холодный
участок
Рис. 1.3.8-9. Элемент Пельтье (вверху) и бата-
рея элементов Пельтье (внизу)
рической энергии осуществляется положитель-
нымн зарядами (поток дырок) (рис. 1.3.8-9).
Амбиполярные проводники обеспечивают пере-
нос энергии обоими типами зарядов.
Чтобы получить достаточный уровень холо-
допроизводительности, не увеличивая слишком
сильно электрический ток, можно последова-
тельно соединить несколько элементов Пельтье
в батарею, например, из п элементов (рис.
1.3.8-9). Обозначая через То температуру холод-
ного участка, получим для холодопроизводи-
тельности брутто
Qo,b'neToi 
Если нужно получить максимальный пере-
пад температур, собирают каскад из несколь-
ких батарей элементов Пельтье, как показа-
но на рис. 1 3 8-10.
Рис. 1.3.8-10. Каскадное соединение нескольких бата-
рей элементов Пельтье
Холодопроизводительность, которой можно
достичь, зависит от потерь тепла в системе.
Основными из таких потерь являются:
а)	потери, равные половине джоулева теп-
ла, которое распределено поровну между дву-
мя спаями или между горячим н холодным уча-
стками. Они равны
Qi = 0,5-R-I2,
где R - электрическое сопротивление термоэле-
ментов, Ом;
б)	потери, обусловленные теплопроводно-
стью и возникающие в процессе выравнива-
ния температур между горячим и холодным
спаями. Они равны
где
- сумма проводимостей отдель-
ных элементов,
?. - теплопроводность, Вт/(см К),
/ - длина ветви элемента Пельтье, см,
А - площадь сечения ветви, см2,
Т - температура горячего участка, К,
То- температура холодного участка, К.
Отсюда получаем холодопроизводитель-
ность нетто'.
1.3.8. ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ ДРУГИХ ТИПОВ И РАЗЛИЧНЫЕ СПОСОБЫ ПРОИЗВОДСТВА ХОЛОДА	377
Qo,n~Qo,b (Qi +Qc)-
= еТ01 -
O,5RI2+^a}(T-To) -.
Мощность Р, потребляемая системой, рав-
на
Р = п -T0)l + AZ2].
В табл. 1.3.8-5 приведены значения диффе-
ренциальной электродвижущей силы е для раз-
личных металлов и сплавов. Расчет этой силы
очень сложен, потому что основан на атомной
теории Ферми - Дирака.
Максимальное теоретическое значение
отношения температур, которое можно полу-
чить, вычисляется по формуле
т 1 +____________ел ~ев_________
|	_(^л/стл)0’5 +(^в/ств)°’5 ч 2 '
где индексы А иВ соответствуют каждой из вет-
вей элемента Пельтье.
Электрическое сопротивление R элемента
Пельтье дается формулой
ЛА °В ЛВ
Пример
Пусть имеется небольшой лабораторный
термоэлектрический холодильник, содержащий
четыре группы по 60 элементов Пельтье каж-
дая. Положительная ветвь изготовлена из спла-
ва 38 Sb/62 Те, отрицательная - из сплава 63
РЬ/37 Те. Температура горячей стороны пусть
будет 20 °C, а холодной стороны 5 °C. Длина
ветви элемента равна 1 см, каждая из ветвей
имеет соответственно площадь сечения 0,11 и
0,2 см2. Предположим, что когда прикладыва-
ют напряжение 10 В, то сила тока будет равна
6,5 А.
Определить:
а)	холодопроизводительность, которой мож-
но достичь, необходимую потребляемую мощ-
ность и количество тепла, которое должно быть
отведено;
б)	максимальную теоретическую разность
температур, соответствующую средней темпе-
ратуре (20+5)/2= 12,5 °C.
Решение
а)	Имеем
Qo,n = п 1 eV
Все величины в этом уравнении известны,
за исключением R. Получаем
°ааа ^вав
11
4-103х0,11 1,15-103х 0,2
= 0,00662 Ом,
где 1А и 1В выражены в см,
Аа иАв - в см2,
и	- в Ом-1-см-1
Следовательно,
QOn =4х60{(71+174)278х6,5-10^ -
-[0,5х0,00662х6,52+
.^9х0,2+0;04х0,2 (293 278)]} =
= 28,4 Вт.
Потребляемая мощность равна
Таблица 1.3.8-5
Дифференциальная электродвижущая сила е, электропроводность ст и теплопроводность X различных сплавов
по отношению к меди (состав каждого сплава дан в процентах массового содержания компонентов)
Физические характеристики сплавов	63 РЬ/37 Те	42Bi/58Te	58,28 Sb/41,72 Zn	38 Sb/62 Те
Дифференциальная электродвижущая сила е, В/К	-174	-85	+117	+71
Электропроводность ст, 103 Ом-1см-1	1,15	1,075	0,476	4,0
Теплопроводность X, Вт/(см К)	0,04	0,028	0,Q34	0,039
378
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Р = п[е(Т-Т0 )/+Я/2]=
= 240 [245 • 10~б (293 - 278)б,5 +
+ 0,00662 х 6,52 ] = 72,9 Вт.
Так как холодопроизводительность и по-
требляемая мощность известны, можно опре-
делить практический холодильный коэффици-
ент:
=	= о,389
р Р 72,9
Количество тепла, которое должно отводить-
ся за секунду от горячей стороны батареи, оп-
ределяется с помощью первого начала термо-
динамики:
Q = Qo,n + р = 28,4 + 72,9 = 101,3 Вт.
б)	Имеем
L= 1+	'
То 1 _(^л/°лГ'5 Ч^в/свР.
Следовательно,
Т = 1,1 х 278 = 305,8 К
и
Т-То = 27,8 К.
Для того чтобы элемент Пельтье лучше
выполнял свою функцию, он должен обладать
следующими характеристиками:
-	большой дифференциальной электродви-
жущей силой е;
-	хорошей электрической проводимостью ст
для ослабления эффекта Джоуля, что имеет ме-
сто при малых сопротивлениях;
-	низким коэффициентом теплопроводнос-
ти X для максимального снижения потока теп-
ловой энергии от горячей стороны к холодной.
Эти различные параметры позволяют опре-
делить коэффициент качества z, также назы-
ваемый критерием эффективности или коэф-
фициентом добротности:
е2 -ст
z =-----.
X
Мы уже отмечали, что для элементов Пель-
тье лучше всего подходят полупроводники,
потому что для таких материалов величина е2
максимальна. Различные экспериментальные
исследования показали, что оптимальными
сплавами для положительной ветви элемента
являются теллурид сурьмы Sb2Te3 и теллурид
висмута Bi2Te3, а для отрицательной ветви -
теллурид висмута и селенид висмута Bi2Se3. С
помощью этих сплавов уже можно получить
разность температур 60 К. Однако их изготов-
ление связано с многочисленными трудностя-
ми, в частности с необходимостью полного ис-
ключения примесей. К трудностям следует от-
нести и получение спаев этих материалов.
Уже достигнуты успехи в создании батарей
Пельтье с холодопроизводительностью 1 кВт,
но их применение остается ограниченным в
обычных условиях из-за того, что, кроме про-
чего, стоимость их эксплуатации выше, чем для
обычных компрессионных или абсорбционных
холодильных машин. Тем не менее батареи
Пельтье имеют ряд преимуществ:
-	отсутствие движущихся частей, а значит,
и износа, и шума;
-	отсутствие рабочего вещества (хладаген-
та, абсорбента);
-	возможность непрерывного регулирования
холодопроизводительности с помощью выпря-
мителя, например кремниевого, что позволяет
подавать постоянное напряжение после преоб-
разования переменного напряжения.
В России выполнено особенно много фун-
даментальных исследований в области термо-
элементов, здесь впервые в 1960 г. созданы
бытовые термоэлектрические холодильники.
Американская фирма Norge также проявляет
интерес к этому типу оборудования. В 1970-х
гг. немецкая фирма ASK разработала термо-
электрический комнатный кондиционер.
1.3.9. МАШИНЫ ДВОЙНОГО НАЗНАЧЕНИЯ ДЛЯ СОВМЕСТНОГО ПРОИЗВОДСТВА ХОЛОДА И ТЕПЛА
379
С тех пор исследования, проведенные в раз-
личных лабораториях, позволили продвинуть-
ся в методах изготовления, в частности пайки,
однако термоэлектрические холодильники ос-
таются пока экономически малоприбыльными.
1.З.8.4. Адиабатическое
размагничивание
При таком способе производства холода ис-
пользуют сосуд 'Дьюара (колбу с двойными
стенками, 4 и 5 на рис. 1.3.8-11), содержащий
емкость 2, в которой находится парамагнитное
вещество 1 и газообразный гелий, служащий
прослойкой между парамагнитным веществом
и жидким гелием 3, температура которого рав-
на 1 К. Для теплоизоляции жидкого гелия от
внешней среды пространство между двумя со-
судами б заполнено жидким азотом.
Производство холода осуществляют следу-
ющим образом. Постепенно намагничивают
парамагнитное вещество благодаря созданию
магнитного поля с помощью катушек 7, после
чего откачивают газообразный гелий и, нако-
нец, размагничивают парамагнитное вещество,
что приводит к снижению его температуры.
Полученное охлаждение будет тем интенсивнее,
чем больше магнитное поле, ниже температу-
ра жидкого гелия и меньше удельная теплоем-
кость парамагнитного вещества. Парамагнит-
ные вещества, которые представляют наиболь-
ший интерес, - это соли металлов группы квас-
цов.
Рис. 1.3.8-11. Устройство для производства холода при
очень низкой температуре с помощью адиабатического
размагничивания
В некоторых случаях производство холода
с помощью адиабатического размагничивания
связано с явлениями сверхпроводимости, что
позволяет достичь температур порядка 10-6 К,
т. е. очень близких к абсолютному нулю. Сле-
довательно, речь идет в основном о специаль-
ных технологиях, которые используются в ла-
бораторных исследованиях.
1.3.9.	Машины двойного
назначения для совместного
производства холода и тепла1
По определению, все холодильные машины,
которые перед этим рассматривались в нашем
обзоре, являются производителями полезного
холода и этот холод производится в испарите-
ле. Однако мы видели, что существует выделе-
ние тепла в конденсаторе, что подразумевает
возможность производства полезного тепла.
Можно, следовательно, рассмотреть:
-	холодильные системы, используемые
только для производства полезного холода, они
называются холодильными машинами,
-	холодильные системы, используемые од-
новременно для производства полезного холо-
да и производства полезного тепла, они назы-
ваются теплохолодильными насосами;
-	холодильные системы, используемые либо
для производства полезного холода (тогда их
называют, как мы уже видели выше, холодиль-
ными машинами), либо для производства теп-
ла (их называют тепловыми насосами).
Холодильные машины уже обсуждались в
разд. 1.3.6, 1.3.7 и 1.3.8, нам остается изучить
теплохолодильные насосы и тепловые насосы.
1.З.9.1. Теплохолодильные насосы
Теплохолодильный насос - это, следователь-
но, обычная холодильная машина, которая ис-
пользуется во всех случаях, когда есть возмож-
ность извлечь выгоду из тепла, отводимого от
конденсатора. Примером такого применения
1 См. также: “Холод, носитель тепловой энергии, реку-
перация тепла, выделяющегося в холодильных системах”
(Le froid, vecteur de production calorifique, recuperation de la
chaleur issue des systemes frigorifiques, Maxime Duminil, Revue
Generale du Froid, nov. 1989, p. 591- 600).
380
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
являются спортивные комплексы, в которых
одновременно обслуживаются каток и бассейн.
Количество тепла, отведенного ото льда для его
охлаждения, затем используется для нагрева
воды в плавательном бассейне. Принципиаль-
ная схема такой системы представлена на рис.
1.3.9-1. Отметим, что в нашем случае исполь-
зуют не только тепло, отведенное от конденса-
тора, но также и тепло дымовых газов. Исполь-
зование этого тепла возможно, если компрес-
сор имеет в качестве привода дизельный или
газовый двигатель.
Многие отрасли промышленности требуют
одновременного производства полезного холо-
да и полезного тепла, что приводит к созданию
теплохолодильных насосов. Примером может
быть производство солода, когда нужно охлаж-
дать солодильню и в то же время необходимо
нагревать солодосушилку.
Легко можно представить, что либо произ-
водства холода и тепла находятся в равновесии,
немного смещаясь относительно друг друга во
времени, либо они не равны между собой.
Если полезное производство в теплохоло-
дильном насосе находится в равновесии в дан-
ный момент времени, то установка является
просто обычной холодильной машиной. С дру-
гой стороны, если полезное производство теп-
ла и холода, хогя н находится в равновесии, но
смещается в зависимости от времени, то необ-
ходимо предусмотреть в соответствии со сме-
щением либо промежуточный аккумулятор хо-
лода, либо промежуточный аккумулятор тепла,
а часто и то и другое. Передача холода и тепла
осуществляется тогда с помощью вторичных
сред в качестве холодо- или теплоносителей.
Если же производство полезного тепла и
холода не является равновесным, то необходи-
мо предусматривать дополнительные источни-
ки. Можно рассматривать различные соотноше-
ния между теплом и холодом, однако, вообще
говоря, обычно потребности в холоде превыша-
ют потребности в тепле. Можно выбрать, та-
ким образом, характеристики теплохолодильно-
го насоса для обеспечения потребностей в теп-
ле и дополнить его системой производства не-
достающего холода. Наоборот, если потребно-
сти в тепле превышают потребности в холоде,
то выбирают теплохолодильный насос для обес-
печения потребностей в холоде и дополняют его
системой производства недостающего тепла.
Мы получили в п.1.3.6.3.4.3 выражения для
различных холодильных коэффициентов холо-
дильных машин в зависимости от того, отно-
сятся ли они к сжатию изоэнтропному, полит-
ропному, эффективному, или от того, какие ко-
эффициенты полезного действия учитываются
в ходе расчета. В последнем случае мы отме-
чали, что полный (или полезный) холодильный
коэффициент равен
Яот,Ъ ' Лт ’ Л/ * Ле/
F. = —--:-----------
Рис. 1.3.9-1. Принципиальная схема теплохолодильиого насоса, одновременно производящего полезный холод (напри-
мер, для охлаждения катка) н полезное тепло (например, для нагрева воды в бассейне):
1 - двигатель (газовый) компрессора; 2 - компрессор; 3 - конденсатор; 4 - регулирующий вентиль; 5 - испаритель; 6 -
теплообменник, использующий дымовые газы
1.3.9. МАШИНЫ ДВОЙНОГО НАЗНАЧЕНИЯ ДЛЯ СОВМЕСТНОГО ПРОИЗВОДСТВА ХОЛОДА И ТЕПЛА
381
Числитель и знаменатель этой дроби отно-
сятся к единице массы циркулирующего хлада-
гента. Можно также написать
где через Qo обозначена полезная холодопро-
изводительность машины и через Ра - эффек-
тивная потребляемая мощность на контактах
двигателя. Если мы примем, что речь идет о
холодильной машине, получим
В случае теплохолодильного насоса полез-
но используется тепло от конденсатора Qc, по-
этому можно определить тем же способом по-
лезный термический коэффициент:
= ~
Ра
Так как 0с=(2о+ра, то можно записать
8
g,c
Qo+Pa
Ра
= —+ i = e у +1
Ра	’
Поскольку в теплохолодильном насосе од-
новременно производится и полезный холод, и
полезное тепло, то, следовательно, можно оп-
ределить коэффициент производительности,
учитывающий оба эти производства и равный
сумме полученных ранее коэффициентов про-
изводительности. Получаем
р — р _1_ р — go I | go I 1
k#,насос ^g,f
Pa \P a	/
= 2^- + l=2se f+1,
Pa	1
что характеризует энергетическую эффектив-
ность теплохолодильного насоса.
Отметим, наконец, что если среда, охлаж-
даемая в испарителе, имеет ту же природу, что
и среда, нагреваемая в конденсаторе (вода или
воздух в обоих случаях), то часто возможно с
помощью устройств, как правило простых, ме-
нять местами эти среды без изменения работы
теплохолодильного насоса. Например, при ис-
пользовании воздуха можно с помощью подхо-
дящего подбора трубопроводной арматуры на-
правлять в конденсатор воздух, прошедший пе-
ред этим через испаритель, и в испаритель -
воздух, который сначала прошел через конден-
сатор. Поток воздуха, который был охлажден,
теперь нагревается, и поток, который был на-
грет, теперь охлаждается. Такое решение мо-
жет быть очень выгодным, если помещение
должно поочередно обслуживаться теплым и
холодным воздухом.
Если местами меняют газообразные среды,
то говорят о пневматической инверсии или об
обратимом пневматическом цикле, а если речь
идет о жидких средах, то говорят о гидравли-
ческой инверсии или об обратимом гидравли-
ческом цикле.
Другой способ нагрева воздуха или воды,
которые были до этого охлаждены, без переме-
ны циркуляции сред заключается просто в из-
менении направления хладагента на обратное,
в результате чего бывший испаритель станет
конденсатором, а бывший конденсатор -испа-
рителем. Это изменение направления хладаген-
та осуществляется с помощью специального
устройства, называемого клапаном обратимо-
сти цикла (см. п.3.1.5.2.6). В этом случае го-
ворят о теплохолодильном насосе, работаю-
щем в обратимом холодильном цикле.
1.З.9.2. Тепловые насосы1
Мы уже говорили, что если холодильная си-
стема используется поочередно для производ-
ства полезного холода, а затем для производ-
ства полезного тепла, то она называется соот-
ветственно холодильной машиной или тепло-
вым насосом. Переход от работы в режиме хо-
лодильной машины к работе в режиме тепло-
вого насоса происходит с помощью клапана
обратимости цикла, при этом испаритель ста-
новится конденсатором, и наоборот. Система,
следовательно, полностью подобна теплохоло-
дильному насосу, работающему в обратимом
холодильном цикле, о котором мы говорили
1 Им посвящены стандарты NFC73-670 HCNFE38-100
по NFE38-110.
382
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Рис. 1.3.9-2. Использование холодильной си-
стемы поочередно в качестве холодильной ма-
шины (вверху) и теплового насоса (внизу).
1 - компрессор; 2 - испарительный конден-
сатор; 3 - воздушный конденсатор летом и испа-
ритель зимой; 4 - регулирующий вентиль; 5 - ис-
паритель летом и конденсатор зимой
выше, с той лишь разницей, что теперь мы ин-
тересуемся только производством полезного
тепла.
Рис. 1.3.9-2 представляет принципиальную
схему холодильной системы, работающей по-
очередно как холодильная машина или как теп-
ловой насос.
Такой тепловой насос создан на основе си-
стемы, главное назначение которой - работа в
качестве холодильной машины, так что тепло-
вой насос в некотором смысле является произ-
водной системой. В остальном он ничем не от-
личается от системы, созданной только для про-
изводства полезного тепла и также называемой
тепловым насосом. В последнем случае отсут-
ствует клапан обратимости цикла.
1.З.9.2.1.	Компрессионные тепловые
насосы (паровые)
Тепловой насос - это машина, которая при
совершении над ней работы способна перенес-
ти тепло от более холодного к более горячему
телу. Полное количество полученного тепла
кратно тепловому эквиваленту затраченной ра-
боты. Например, при некоторых условиях теп-
ловой насос с компрессором, имеющим в ка-
честве привода электродвигатель мощностью
1 кВт, может обеспечить тепловую мощность
3 кВт, хотя известно, что простое выделение
тепла на сопротивлении при электрической
мощности 1 кВт не может быть больше 1 кВт.
Полная тепловая мощность состоит из двух ча-
стей: тепла, переносимого с низкого темпера-
турного уровня на высокий температурный уро-
вень, и теплового эквивалента работы, совер-
шаемой двигателем компрессора.
1.3.9.2.1.1.	Принцип работы
С точки зрения конструкции тепловой насос
полностью подобен холодильной машине, и
принципы их работы одинаковы. Однако в слу-
чае теплового насоса нас интересует не произ-
водства холода в испарителе, а производство
тепла в конденсаторе.
Тепловой насос состоит в основном, как и
холодильная машина, из компрессора, конден-
сатора, испарителя и регулирующего вентиля.
Принципиальная схема теплового насоса пред-
ставлена на рис. 1.3.9-3, на котором изображе-
но устройство, которое отбирает тепло от холод-
ного источника (это может быть, например,
змеевик, расположенный в земле) и переносит
тепло от конденсатора к месту потребления (на-
пример, к радиаторам). На рис. 1.3.9-4 пред-
ставлен теоретический цикл теплового насо-
са на диаграммах Т, s и h, lg р.
Компрессор всасывает пары хладагента,
поступающие из испарителя, и сжимает их до
более высокого давления. Тепло, необходимое
для превращения хладагента в пар, отводится
1.3.9. МАШИНЫ ДВОЙНОГО НАЗНАЧЕНИЯ ДЛЯ СОВМЕСТНОГО ПРОИЗВОДСТВА ХОЛОДА И ТЕПЛА
383
испаритель
Рис. 1.3.9-3. Принципиальная схема теп*
лового насоса
источник тепла
(холодный
источник)
компрессор конденсатор
регулирующий
нагрев
вентиль
от среды, в которой находится испаритель. Эта
среда, следовательно, является источником теп-
ла (в этом качестве выступает холодный источ-
ник), которым может быть воздух, вода или по-
чва. Передача тепла, отобранного от источника
тепла, как и теплового эквивалента работы ком-
прессора, происходит в конденсаторе. Это теп-
ло может использоваться для различных целей,
например для нагрева горячей воды. Превра-
тившись в жидкость после конденсации, хла-
дагент проходит через устройство расширения,
в котором его давление понижается до давле-
ния испарения, и цикл повторяется.
На рис. 1.3.9-5 дан пример системы, пред-
назначенной для трех режимов работы:
—	тепловой насос типа вода/вода;
-	каскадная система, в которой один блок
охлаждает воду, выходящую из конденсатора
другого блока, а его собст венный конденсатор
производит горячую воду для системы обогре-
ва;
-	рекуператор тепла с одновременным
производством горячей и охлажденной воды.
Характеристики такого оборудования приве-
дены втабл. 1.3.9-1 и 1.3.9-2.
1.3.9.2.1.2.	Классификация тепловых насосов
Обычно тепловые насосы классифицируют-
ся в зависимости, с одной стороны, от приро-
ды источника тепла и, с другой стороны, от сре-
ды, которой передается тепло, выделяющееся
в конденсаторе. Поэтому различают тепловые
насосы:
воздух/воздух,
воздух/вода,
вода/воздух,
вода/вода,
почва/воздух,
почва/вода,
где источник тепла всегда указывается первым.
В каждой из этих групп можно также раз-
личать моноблочные и двухблочные тепловые
насосы, последние называются разнесенными
системами. Они состоят из двух частей: груп-
пы испаритель-компрессор, с одной стороны,
и конденсатор - с другой; эти две части связа-
ны между собой трубопроводами. Преимуще-
ство такого решения состоит в том, что облег-
чается задача размещения конденсатора, так
как для снижения шума испаритель и компрес-
сор можно располагать вне помещения.
Рис. 1.3.9-4. Теоретический цикл теплово-
го насоса, представленный на диаграммах Т, s
dh, Igp
Энтропия s
Энтальпия h
384
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Рис. 1.3.9-5. Теплохолодильный насос (Carrier, модель 30 НМ 225) как пример теплового насоса типи вода/вода
1.3.9.2.1.3.	Коэффициент преобразования
Понятие коэффициента преобразования
(холодильного коэффициента) уже было дано в
и. 1.3.6.3.4.3 применительно к холодильным
машинам и в и. 1.3.9.1 для теплохолодильных
насосов. Мы указывали в последнем случае, что
коэффициент преобразования применительно к
производству полезного тепла равен
- 6с _ Qo + Ра _ 6о , 1
Ра Ра Ра
В случае теплового насоса коэффициент
преобразования имеет всегда одно и то же зна-
чение. В отличие от него обозначим через egpc
коэффициент, относящийся только к производ-
ству тепла в теплохолодильном насосе. Тогда
где <20 - количество полезного тепла на едини-
цу времени, отобранного испарителем от источ-
ника тепла, и Ра - потребляемая мощность на
1.3.9. МАШИНЫ ДВОЙНОГО НАЗНАЧЕНИЯ ДЛЯ СОВМЕСТНОГО ПРОИЗВОДСТВА ХОЛОДА И ТЕПЛА
385
контактах приводного двигателя (электрическо-
го) компрессора.
На рис. 1.3.9-6 представлена зависимость
этого полезного (или эффективного) коэффици-
ента преобразования от температуры испарения
при температуре конденсации 50 °C. Он мень-
ше теоретического коэффициента преобразова-
ния, который соответствует изоэнтропному сжа-
тию, и дается выражением
_h2-h^
'S,PC	hi-K
Как мы уже отмечали в п. 1.3.6.3.4.3, реаль-
ное сжатие является политропным. Кроме
того, нужно учитывать различные коэффициен-
ты полезного действия, поэтому есть различие
между е и е .
is.pc g,pc
Этот теоретический коэффициент ej5 пред-
ставленный кривой на рис. 1.3.9-6, меньше
коэффициента преобразования ес идеального
цикла Карно, также изображенного на рис.
1.3.9-6. Имеем
Тс
&с’рс ~ Тс-Т0’
Рис. 1.3.9-6. Коэффициенты преобразования теплового
насоса: для цикла Карно (ес), для теоретического (е/А) и
эффекта вного(Ее^ циклов в зависимости от температуры
парообразования и от хладагента при температуре конден-
сации 50 °C
где То - термодинамическая температура паро-
образования и Тс термодинамическая темпера-
тура конденсации.
В первом приближении можно сказать, что
полезный коэффициент преобразования тепло-
вого насоса равен 50-60 % от значения коэф-
фициента преобразования идеального цикла
Карно.
Действительно, чтобы коэффициент преоб-
разования на самом деле отражал отношение
поставляемого полезного количества тепла за
единицу времени к затраченной мощности, не-
обходимо учитывать мощность не только при-
водного двигателя компрессора, но и всех дру-
гих дополнительных двигателей, особенно дви-
гателей насосов и вентиляторов, используемых
для обеспечения циркуляции сред (воздуха или
воды) между теплообменником, расположен-
ным у источника тепла, с одной стороны, и кон-
денсатором и теплообменником, расположенны-
ми в нагреваемой среде, с другой стороны.
1.3.9.2.1.4.	Природные источники тепла
Различные природные источники тепла пе-
речислены в табл. 1.3.9-3.
1.3.9.2.1.5.	Критерии рентабельности
теплового насоса
Решение о создании теплового насоса дол-
жно быть принято в результате специального
рассмотрения с учетом его рентабельности, ко-
торая зависит, в частности, от того, выполня-
ются ли следующие условия.
-	небольшая разность между требуемой тем-
пературой полезного тепла и температурой ис-
точника тепла, имеющегося в распоряжении;
-	уровень температуры источника тепла как
можно более высокий;
-	температура источника тепла, насколько
возможно, постоянна во времени;
-	необходимые затраты на ввод в эксплуа-
тацию не более 10-15 % полной стоимости ус-
тановки для нагрева;
-	работа дополнительных насосов и венти-
ляторов (между теплообменником у источника
тепла и испарителем, между конденсатором и
одним или несколькими теплообменниками,
расположенными в охлаждаемой среде) долж-
386
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГОПОЛУЧЕНИЯ
Таблица 1.3.9-1
Термодинамические характеристики теплового насоса, изображенного на рис.13.9-5 (Модель 30 НМ)
Модификация
Характеристика	Одноконтурные	Двухконтурные
	095	105	115	091	101	111	121	141	161	195	225	250	280
Номинальная холодо- производительность 1 \ кВт Номинальная тепловая мощность’), кВт	250	275	298 328	361	392	211	243	265	287	336	380	501	586	671	758 279	320	349	378	445	504	661	778	893	1012
Масса в рабочем со- стоянии, кг	2520	2530	2540	2100	2550	2630	2700	2900	3120	4050	4250	4730	5080
Масса заправки, кг Контур 1 Контур 2	63	75	75	34,5	28	31	31	35	39	63	63	68	68 17,5	28	28	31	35	39	47	63	58	68
Компрессоры Число компрессоров Тип Контур 1 Контур 2 Количество масла, л Общее количество цилиндров Ступени регулирования Нагрев Холод Уменьшение нагрева, % Ступени контура 1 Ступени контура 2	Тип герметичный разъемный 06Е, 4 или 6 цилиндров, скорость 24.2 с 1	
	3	3	3 7275	(2)7299	(2)F299 6275	7275	7299 F299 27	27	27 18	18	18 4	4	4 2	2	2 22,2/	18,3/	22,2/ 33,3/	27,5/55/	33,3/ 55,5/	100	66,6/ 66,6/	100 88,8/ 100	3444445678 (2)6275 6275	(2)6275 (2)6275 6299	(2)6299 (3)F299 (3)F299 (4)F299 (4)F299 2250	6275 F275	F275	F275	(2)F275	F299	(2)F299	(2)F299	(3)F299	(3)F299	(4)F299 A250	A250	F275 27	31,4	33,7	36	36	36	45	54	63	72 18	20	22	24	24	24	30	36	42	48 6888885678 3444445678 22,2/	20/30/	12,2/	16,6/25/	19/28,4/	16,6/25/	20/40/	16,7/	14,3/	12,5/25/ 33,3/	50/60/	27,3/	41,6/50/	46,5/57/	41,6/50/	60/80/	33,3/50/	28,6/	37,5/50/ 55,5/	70/80/	45,5/	66,7/75/	69/78,6/	66,7/75/	100	66,7/	42,9/	62,5/75/ 66,6/	90/100	54,6/	91,6/100 91/100	91,6/100	83,3/	57,2/	87,5/100 88,8/	63,7/	100	71,5/ 100	72,8/91/	85,8/ 100	100 22,2/	10/20/	12,2/	16,6/25/	14,3/	16,6/25/	20/40/	16,7/	14,3/	12,5/25/ 33,3/	40/50/	27,3/	41,6/50/	21,5/43/	41,6/50/	60/80/	33,3/50/ 28,6/	37,5/50/ 55,5/	60/70/	45,5/	66,7/75/	50/64,5/	66,7/75/	100	66,7/	42,9/	62,5/75/ 66,6/	100	54,6/	91,6/100	71,5/	91,6/100	83,3/	57,2/	87,5/100 88,8/	63,7/72,8	92,5/	100	71,5/ 100	/91/100	100	85,8/100
Испаритель типа 1 ОНА Объем воды, л Площадь поверхности труб,*? Число труб	115	115	115 158	158	158 27,13	27,13	27,13 258	258	258	090	105	105	105	160	160	200	200	280	280 92	154	154	154	192	192	242	242	276	276 19,77	27,13	27,13	27,13	34,17	34,17	49,33	49,33	56,25	56,25 188	258	258	258	258	258	364	364	364	364
Конденсаторы 090RQ Контур 1 Контур 2 Объем воды, л Контур 1 Контур 2 Число труб Контур 1 Контур 2 Площадь поверхности труб, *? Контур 1 Контур 2	097	097	097 40	40	40 115	115	115 13,1	13,1	13,1	054	043	054	054	054	070	097	097	127	127 084	084	097	097 027	043	043.	054	054	070	084	097	097	127 070	084	084	097 28	21	28	28	28	37	40+32	40+32	47+40	47+40 13	21	21	28	28	37	32+37	40+32	40+32	47+40 74	55	74	74	74	94	115+94	115+94	136+115	136+115 37	55	55	74	74	94	94+94	115+94	115+94	136+115 6,67	4,83	6,67	6,67	6,67	8,6	23,7	23,7	28,2	28,2 3,09	4,83	4,83	6,67	6,67	8,6	19,2	23,7	23,7	28,2
Присоединения трубо- проводов охлажденной воды вход/выход 0 тип	5"-> фланцы DN125	4”	5"->	6"-> фланцы фланцы DN125	фланцы DN150 DN100
ц Для режима охлажденной воды 13/7 °C; режим воды для конденсации 40/50 °C; коэффициент загрязнения теплооб-
менников 0,000044 м2 К/Вт, переохлаждение 8,3 К; хладагент R22; конденсатор 3-проходной.
2) В обозначениях компрессоров цифра 2 и буква А указывают на возможность уменьшения мощности, 7 — на нали-
чие двух ступеней уменьшения, 6 и F — на невозможность уменьшить мощность.
1.3.9. МАШИНЫ ДВОЙНОГО НАЗНАЧЕНИЯ ДЛЯ СОВМЕСТНОГО ПРОИЗВОДСТВА ХОЛОДА И ТЕПЛА
387
Таблица 1.3.9-2
Размеры теплового насоса, изображенного на рнс.1.3.9-5 (модель ЗОНМ)
Размер	Модифиация					
	091	095-105-115	101-111-121	141-161	195-225	250-280
А	2898	3200	2881	3125	4255	4070
В	940	1020	940	940	940	1275
С	1915	1630	1915	1929	1956	2000
D1	—	—	—	—	2110	2710
D2	2500	2700	2500	3200	или 21101’	ИЛИ27101’
Е	750	900	750	750	1100	900
11 Расстояние £>1 или D2 должно обеспечивать возможность извлечения труб из теплообменников.
на приводить только к очень малому дополни-
тельному потреблению энергии, с одной сторо-
ны, чтобы не увеличивать напрасно эксплуата-
ционные расходы, и, с другой стороны, чтобы
не снижать резко коэффициент преобразования;
- используемые среды между теплообмен-
ником, расположенным у источника тепла, и ис-
парителем, между конденсатором и устройства-
ми, передающими тепло, не должны воздей-
ствовать на них ни химически, ни физически
во избежание любых явлений коррозии, загряз-
нения или ферризации.
1.3.9.2.1.6. Тепловой насос, введенный в состав
холодильной машины
Выше в качестве источников тепла для теп-
ловых насосов рассматривались воздух, вода,
почва. Но можно использовать в качестве ис-
точника тепло, которое поставляется конденса-
тором холодильной машины, при этом тепло-
вой насос вводится в состав холодильной ма-
шины.
Слияние контуров холодильной машины и
теплового насоса может быть выполнено дву-
мя способами:
-	если холодильная машина и тепловой на-
сос работают с одним и тем же хладагентом
(как на рис. 1.3.9-7), соединение двух контуров
может осуществляться термически с помощью
теплообменника открытого типа;
-	если, по термодинамическим причинам,
тепловой насос и холодильная установка ра-
ботают с разными хладагентами, то соедине-
ние двух контуров должно осуществляться с
помощью теплообменника закрытого типа,
точно так же, как в каскадных холодильных
машинах.
Если в последнем случае один из контуров
работает с аммиаком, а второй - с другим хла-
дагентом, то необходимо на этапе предваритель-
ного проектирования учитывать последствия
случайной утечки аммиака и попадания его в
контур другого хладагента.
Принцип работы системы, изображенной
на рис. 1.3.9-7, состоит в следующем.
Участок высокого давления холодильной
машины является источником тепла для теп-
лового насоса. Перегретые газы, нагнетаемые
компрессором холодильной машины, отводят-
ся к сепаратору теплового насоса, играющему
одновременно роль промежуточного охладите-
ля и испарителя. Там перегретые пары отдают
часть своего тепла жидкому хладагенту, посту-
Рис. 1.3.9-7. Принципиальная схема теплового насоса,
введенного в состав холодильной машины посредством
теплообменника открытого типа:
1 - компрессор холодильной машины; 2 - промежу-
точный охладитель открытого типа (испаритель теплового
насоса); 3 - конденсатор холодильной машины; 4 - жидко-
стный ресивер холодильной машины; 5 - конденсатор теп-
лового насоса; 6 - компрессор теплового насоса
388
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Таблица 1.3.9-3
Различные природные источники тепла, которые тепловые насосы могут использовать для обеспечения
своей работы
Критерии оцен- ки	Воздух	Земля	Солнечное излу- чение	Вода из подзем- ных пластов	Вода из откры- тых водоемов	Вода из общей сети
Распространен- ность	Везде	Плодородные почвы	Везде	Не везде	В исключитель- ных случаях	В больших горо- дах
Доступность по времени	Всегда	Всегда	Переменно, не прогнозируемо	Всегда, за ис- ключением периодов засухи	Всегда, кроме периодов засухи	Всегда, кроме ограничений го- родских властей
Стоимость инве- стиций	Сравнительно невысокая	Высокая	Высокая	Зависит от стои- мости скважины, как правило, высокая	Сравнительно низкая	Самая низкая
Стоимость экс- плуатации	Средняя	Минимальная	Минимальная, но может изме- ниться в зависи- мости от типа датчика	Малая, если подача осущест- вляется в колод- цах	Сравнительно низкая	Высокая
Температура и	От-25 до+15°С.	От-5 до+15°С.	50°С. Невысокая,	От+10 до+15°С.	ОтО до+15°С.	От+5 до+15°С
изменения тем- пературы (при- ближенные значения)	В 90% отопи- тельного перио- да выше 0°С. Невысокая, когда потребно- сти в тепле вы- соки, и наоборот	Более холодная в конце отопи- тельного перио- да. Нет влияния временных по- холоданий	когда потребно- сти в тепле вы- соки, и наоборот	Очень постоянна	Не используется ниже +2°С	
Занимаемая площадь	Значительная	Практически никакой для оборудования	Значительная для оборудова- ния	Небольшая для аппарата, но большая для скважин	Небольшая	Небольшая
Возможность производства значительного количества тепла	Да	Нет	Нет	Да	Да	Да
Примечания	Если потреб-	Ограничения со	Расположение	Опасность кор-	Возможность	Опасность кор-
	ность в тепле	стороны геоло-	оборудования	розии или за-	коррозии, за-	розии и загряз-
	большая, то	гического со-	преимуществен-	грязнеиия теп-	грязнеиия и	иения. Возмож-
	производитель-	стояния почвы	но на южной	лообменника, в	появления водо-	иость ограниче-
	кость самая низкая. Для размораживания испарителя нужны специ- альные устрой- ства, или ком- пенсация с по- мощью более высокой произ- водительности, или второй ис- точник тепла, или дополни- тельный нагрев. Регулирование затруднительно в случае значи- тельных перепа- дов температу- ры. Проблемы с шумом от тепло- обменника на от- крытом воздухе	(требуется от- сутствие горных пород). Трудно оценить расходы иа размещение змеевика, и ремонт почти невозможен. Необходимо примерно 30 м2 земли для полу- чения тепловой мощности 1,16 кВт с помощью закрытого змее- вика. Опасность замерзания при размещении на поверхности	стороне или на крыше. Отсутст- вие тени на восток, на юг, иа запад. Необхо- димость преду- сматривать аккумулятор тепла или второй источник тепла. Необходимо 2 м2 для солнечных датчиков, чтобы получить тепло- вую мощность 1,16 кВт	котором цирку- лирует вода из пласта. Выброс в канализацию или возврат в пласт через вторую скважи- ну. Температура и состав воды при заборе воды могут зависеть от местности	рослей. Необхо- димость специ- альных мер (дополнитель- ный нагрев)в случае, когда температура падает ниже +2°С	ния потребления
1.3.9. МАШИНЫ ДВОЙНОГО НАЗНАЧЕНИЯ ДЛЯ СОВМЕСТНОГО ПРОИЗВОДСТВА ХОЛОДА И ТЕПЛА
389
пающему из регулирующего вентиля теплово-
го насоса. Это способствует превращению хла-
дагента в пар.
Насыщенные пары в контуре теплового на-
соса всасываются затем компрессором, после
чего сжимаются до давления конденсации в
тепловом насосе. Это давление конденсации
зависит от используемого хладагента в тепло-
вом насосе, а также от требуемого уровня тем-
пературы при производстве полезного тепла.
Если тепло отводится водой или воздухом, то
различные хладагенты позволяют достичь сле-
дующих температур-.
R717	около	+50	°C,
R502	около	+50	°C,
R22	около	+53	°C,
R134-a	около	+72 °C,
R142	около +100 °C.
Жидкий хладагент, который не превратил-
ся в пар, возвращается в нагнетательный тру-
бопровод холодильной машины и к конденса-
тору или возможному резервуару.
1.З.9.2.2. Абсорбционные тепловые насосы1
Наиболее распространены абсорбционные
тепловые насосы, работающие на двойной сме-
си аммиака и воды. Существуют различные мо-
дели, теплопроизводительность которых со-
ставляет от 300 до 20 000 кВт. Кроме того,
принцип их действия полностью подобен прин-
ципу работы абсорбционных холодильных ма-
шин, описанных в разд. 1.3.7. Однако теперь
нас будет интересовать не холодопроизводи-
тельность, а тепловая мощность абсорбера и
конденсатора.
1.3.9.2.2.1. Принцип работы
Он описан в п. 1.3.7.3.1.1; единственное
различие, которое нужно упомянуть, касается
температур. Температура испарения t0, как пра-
вило, заключена между 0 и 40 °C, а температу-
ра конденсации - между 50 и 85 °C, что соот-
1 Те, кто особенно интересуется этой темой, могут об-
ратиться к книге “Абсорбционные Тепловые насосы, иссле-
дования, разработки, перспективы” (Pompes a chaleur а
absorption, recherches, developpements, perspectives, PYC Ed.).
Рис. 1.3.9-8. Принципиальная схема одноступенчатого
абсорбционного насоса с одной ступенью абсорбции, пред-
ставленная в виде диаграммы давленне/температура.
А - абсорбер; С - конденсатор; D - генератор; ЕС - теп-
лообменник; V- испаритель; QB - тепло, подводимое к ки-
пятильнику (генератору); Qo - тепло, отбираемое в источ-
нике тепла; Qc - тепло, выделяемое в конденсаторе; <2Л -
тепло, выделяемое в абсорбере
ветствует высоким давлениям (19 и 46 бар) в
кипятильнике.
Изменение давлений и температур в абсор-
бционном тепловом насосе приведено на рис.
1.3.9-8. Машина отбирает некоторое количество
тепла Qo от источника тепла (например, от ок-
ружающего воздуха) с низкой температурой и
передает количество тепла QB при высокой тем-
пературе Тн. Производство тепла происходит
при промежуточных температурах Тс в конден-
саторе (0с) и ТА в абсорбере (ОА). Тепловой ба-
ланс абсорбционного теплового насоса записы-
вается в виде
Qc+Qb=Qc+Qa-
1.3.9.2.2.2. Различные типы абсорбционных
тепловых насосов
Существуют различные типы абсорбцион-
ных тепловых насосов в зависимости от их
предполагаемого использования, типа среды
для нагрева генератора, источника тепла и от
предусматриваемой системы обогрева.
Нагрев генератора может осуществляться
непосредственно с помощью первичных источ-
ников энергии (газ, соляровое масло, уголь), но
можно использовать также и отработанное теп-
ло, полученное при различных производствен-
ных процессах, с помощью которого можно
было бы нагреть среду до температуры нс ме-
нее 80 °C (рис. 1.3.9-9).
390
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
Рис. 1.3.9-9. Пример абсорбционного теплового насо-
са (Linde) с непосредственным нагревом генератора мощ-
ностью 1900 кВт либо очищенным газом, либо природным
газом. Полезная тепловая мощность 2500 кВт подается в
городскую теплосеть с температурой входа 65 °C и возвра-
та 40 °C. Мощность, поглощаемая дополнительными элек-
трическими двигателями, 31 кВт. Источник тепла, от кото-
рого испаритель отбирает тепло (температура парообразо-
вания +1 °C), - вода со станции очистки со средней темпе-
ратурой от 9 до 5 °C. Коэффициент преобразования тепло-
вого насоса 1,34
Источником тепла могут быть земля, реч-
ная вода, окружающий воздух или тепло, вы-
деляющееся в конденсаторе холодильной маши-
ны (например, в случае катка). При промыш-
ленном использовании можно также применять
источники тепла до температуры порядка 60 °C
(техническая вода, как отработанная, так и воз-
вращаемая в городскую теплосеть).
Произведенное полезное тепло может ис-
пользоваться для обогрева зданий, в городской
теплосети или в различных технологических
процессах.
Различают следующие типы абсорбцион-
ных тепловых насосов:
- одноступенчатые машины с одной сту-
пенью абсорбции, они используются, если ох-
лаждение среды источника тепла не превосхо-
дит 15 К. Преимущества такого решения сле-
дующие: коэффициент преобразования при
производстве тепла является достаточно высо-
ким, а капиталовложения минимальными;
- одноступенчатые машины с двумя сту-
пенями абсорбции особенно интересны, когда
уровень температуры источника тепла являет-
ся переменным и когда охлаждение среды ис-
точника тепла превосходит 15 К. Такие маши-
ны позволяют получить лучшие коэффициен-
ты преобразования, чем одноступенчатые ма-
шины с одной ступенью абсорбции, а значит,
они более рентабельны;
- двухступенчатые машины, используемые,
если уровень температуры среды нагрева ге-
нератора недостаточен для достижения требуе-
мого уровня температуры производимого теп-
ла. Эго может быть, например, когда нагрев ге-
нератора осуществляется отработанным теплом
при температуре ниже 150 °C.
1.3.9.2.2.3.	Коэффициент преобразования
при производстве полезного тепла
В случае абсорбционного теплового насоса
коэффициент преобразования при производ-
стве полезного тепла равен отношению теп-
ловой мощности конденсатора и абсорбера к
количеству первичной энергии QB, потребляе-
мой генератором (кипятильником) за единицу
времени. Тогда получаем
= Qc + Qa +Qo_
q, й>'
где индекс g коэффициента преобразования ука-
зывает, что речь идет о полном коэффициенте,
учитывающем различные коэффициенты полез-
ного действия, a r)D характеризует эффектив-
ность десорбции в кипятильнике. Этот коэффи-
циент является функцией потерь Qp, т. е. в слу-
чае теплового насоса с непосредственным на-
гревом генератора, основанным на первичной
энергии, этот коэффициент зависит от неисполь-
зованной энергии дымовых газов. Получаем
По =(С?в ~Q^/Qb.
Для тепловых насосов с нагревом'паром или
дымовыми газами отмеченные выше потери
1.3.9. МАШИНЫ ДВОЙНОГО НАЗНАЧЕНИЯ ДЛЯ СОВМЕСТНОГО ПРОИЗВОДСТВА ХОЛОДА И ТЕПЛА
391
равны нулю и, следовательно, r|D=l. Коэффи-
циент преобразования приведен на рис. 1.3.9-10.
Если нагрев генератора происходит непосред-
ственным образом, применяют значения т]о от
0,87 до 0,94.
Другими основными соотношениями для
абсорбционных тепловых насосов являются
следующие:
Q0 = (.Qc+Qa)-(Qb-Qp) =
= (Qc+QA)(i-nD/^g.pc),
(Qc +Qa) = Qo/(l-nD/eg,Pc) = (Qe+~QA)/^g,pc
Пример
Пусть имеется абсорбционный тепловой
насос, источником тепла для которого являют-
ся подземные воды при температуре 8 °C (тем-
пература парообразования fo=O °C). Если тре-
буемая температура полезного тепла на выхо-
де f,=50 °C, то рис. 1.3.9-10 дает коэффициент
преобразования ег/)с=1,45. Если предположить
теперь, что нагрев генератора осуществляется
непосредственно с применением газа (до=0,92),
то коэффициент преобразования равен
1,45x0,92=1,33.
Рис. 1.3.9-10. Коэффициент преобразования при про-
изводстве полезного тепла для одноступенчатого абсорб-
ционного теплового насоса с одной ступенью абсорбции и
нагревом генератора с помощью отработанного тепла
Пп=1)-
tn - требуемая температура тепла на выходе; 1Ь - темпе-
затура среды для нагрева генератора (кипятильника)
1.3.9.2.2.4.	Минимальная температура среды
для нагрева генератора
На рис.1.3.9-11 приведена наименьшая тем-
пература tb среды для нагрева генератора одно-
ступенчатого абсорбционного теплового насо-
са в зависимости от температуры парообразо-
вания (0, которая, в свою очередь, зависит от
уровня температуры источника тепла и от тре-
буемой температуры полезного тепла.
Пример
Для температуры подземной воды 8 °C и
соответствующей ей температуры парообразо-
вания 0 °C рис. 1.3.9-11 дает, что наименьшая
температура среды для нагрева генератора дол-
жна быть 150 °C, если требуется получить на
выходе температуру воды для обогрева 50 °C.
1.3.9.2.2.5.	Наибольшая возможная
температура полезного тепла
Если температура нагрева генератора дос-
таточно высока (в случае тепловых насосов с
непосредственным нагревом генератора с помо-
щью первичной энергии), то наибольшая воз-
можная температура tn полезного тепла опре-
деляется наибольшей допустимой температурой
нагрева генератора Гь=190 °C (рис. 1.3.9-11).
Пример
Для t=Q °C наибольшее значение tn (тем-
пература тепла на выходе) равно 65 °C; для
Рис. 1.3.9-11. Наименьшая температура среды нагрева
генератора одноступенчатого абсорбционного теплового
насоса.
tn ~ требуемая температура тепла на выходе; tb - темпе-
ратура среды для нагрева генератора (кипятильника)
* 4—1369
392
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
го=ЗО °C рис. 1.3.9-11 дает наибольшую темпе-
ратуру t=X5 °C.
Все параметры, приведенные на рис. 1.3.9-
10 и 1.3.9-11, основаны на перепаде темпера-
тур 10 К между входом полезного тепла и его
возвратом из сети.
При постоянном среднем значении между
температурами входа и возврата полезного теп-
ла можно предусмотреть более высокие темпе-
ратуры на выходе тепла, при этом сохраняя не-
изменными температуру среды для нагрева ге-
нератора и коэффициент преобразования. Сле-
довательно, предпочтительно на этапе пред-
варительного проектирования предусматривать
большие перепады температуры.
Пример
При постоянной температуре среды нагре-
ва генератора коэффициент преобразования ос-
тается тем же для температуры входа/возвра-
та 50/40 °C (среднее значение 45 °C) н темпе-
ратуры входа/возврата 60/30 °C (среднее зна-
чение 45 °C).
1.3.9.2.2.6.	Рентабельность
Так как в абсорбционных тепловых насосах
нагрев генератора происходит чаще всего не-
посредственно с помощью первичной энергии,
то они, как правило, конкурируют с компрес-
сионными тепловыми насосами с газовым дви-
гателем. Расчеты сравнительной рентабельно-
сти должны учитывать критерии, упоминавши-
еся в п. 1.3.7.4 для абсорбционных холодиль-
ных машин. Отметим в заключение, что для
производства полезного тепла свыше 2000 кВт
затраты на абсорбционный тепловой насос, как
правило, меньше затрат на компрессионный
тепловой насос с газовым двигателем.
1.З.9.2.З. Другие типы тепловых насосов
Они еще находятся в стадии эксперимен-
тальной разработки, и мы их упоминаем здесь
лишь для общего сведения. Можно отметить:
-	тепловые насосы Vuilleumier с гелиевым
наддувом1;
-	тепловые насосы с адсорбцией газа или
пара твердыми телами (пара из синтетическо-
го цеолита и воды или металла);
-	тепловые насосы с использованием амми-
ачных соединений, дающих химические реак-
ции, которые могут идти в обратном направле-
нии при изменении температуры и давления;
-	термотрансформаторы2.
1 См. также: “Тепловой насос Vuilleumier с гелиевым
наддувом” (La pompe a chaleur Vuilleumier a helium pressurise,
F.-X. Eder, J. Blumenberg, Revue Pratique du Froid, avr. 1989,
p. 55 - 62).
2 Отметим, что в Национальной школе химической про-
мышленности в Нанси создан исследовательский коллектив
под названием ESVE (Экономия, хранение и вторичное ис-
пользование энергии), подчиняющийся CNRS (Националь-
ному центру научных исследований), который работает над
созданием такого оборудования.
Дополнительные сведения из области
холодильной техники
2.1.	Сведения о климате..............................395
2.2.	Влажный воздух и его диаграмма..................412
2.3.	Механика жидкостей и газов......................438
2.4.	Системы регулирования...........................465
2.5.	Элементы акустики...............................490
2.6.	Средства измерений и измерительные приборы......547
2.7.	Таблицы.........................................600
2.1. Сведения о климате
2.1
2.1.1.	Солнечное излучение1
Солнечное излучение является основным
фактором, определяющим погоду как в течение
дня, так и в различные времена года. С более
общей точки зрения солнечное излучение лежит
в основе распределения климатических зон, а
значит, и основных параметров, которые их оп-
ределяют, а именно: температуры, влажности
и движения воздуха.
Количество солнечной энергии, которая до-
стигает некоторой точки на поверхности зем-
ли, зависит и от угла падения солнечного излу-
чения, и от ослабления его интенсивности при
прохождении через атмосферу.
2.1.1.1.	Интенсивность солнечного
излучения до его входа в атмосферу
Средняя интенсивность солнечного излу-
чения перед его прохождением через атмосфе-
ру равна примерно 1365 Вт/м2 и относится к
поверхности, перпендикулярной к этому излу-
чению. Эта величина называется солнечной
постоянной. Вследствие того что удаление Зем-
ли от Солнца в течение года периодически не-
1 Читатель, интересующийся этим вопросом, может
обратиться к следующим книгам:
- «Французский солнечный атлас (переносимая энер-
гия, расчеты теневых эффектов)» (Atlas solaire francais,
P.Claux, R.Gilles, APesso, M.Raoust, PYC Ed.);
- «Солнце активное и пассивное (подход, тепловой ба-
ланс, условия жизни)» (Solaire actif et passif, Chr. Cardonell,
Ed. Parisiennes);
- «Европейский атлас солнечного излучения» (Atlas
europeen du rayonnement solaire, PYC Ed.), разработан Ко-
миссией Европейского содружества;
- «Климатический атлас Франции» (Atlas climatique de
la France, R. Artery).
Кроме того, многочисленные сведения о солнечном из-
лучении во Франции могут быть получены в Националь-
ном метеорологическом бюро, в отделе метеосводок, 2
avenue Rapp, 75007 Paris, tel. (1) 45-55-95-02, poste 2273.
много изменяется, то и величина интенсивнос-
ти /0 “внеземного” солнечного излучения изме-
няется в пределах + 3 % от указанного выше
среднего значения.
Энергия этого солнечного излучения пере-
носится электромагнитными волнами, длина
которых заключена в диапазоне от 0,2 мкм до
примерно 3 мкм. Максимум интенсивности
приходится примерно на 0,5 мкм, т. е. находит-
ся в области видимого излучения (рис. 2.1.1-
1). Указанные выше пределы, а именно 0,2 мкм
и 3 мкм, определяют диапазон, который назы-
вается солнечным спектром.
Рис. 2.1.1-1. Распределение энергии в солнечном спек-
тре
2.1.1.2.	Интенсивность солнечного
излучения на земной поверхности
При прохождении атмосферы некоторые
электромагнитные волны ослабляются в боль-
шей или меньшей степени. Чем ближе к зем-
ле, тем больше изменяется состав солнечного
спектра. На поверхности земли вся часть сол-
нечного спектра, соответствующая излучению
396
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
с длинами волн меньше 0,29 мкм (ультрафио-
летовое излучение), оказывается сильно ослаб-
ленной вследствие поглощения излучения озо-
новым слоем. Что же касается излучения в диа-
пазоне других длин волн, то его ослабление
происходит в основном из-за наличия паров
воды, а также дыма и частиц пыли.
Ослабление прямого солнечного излучения
атмосферой (это ослабление называется “зату-
ханием”), как уже говорилось, является след-
ствием поглощения, а также рассеяния. Часть
рассеянного излучения, однако, косвенным пу-
тем достигает земной поверхности - это так
называемое диффузное излучение Н. Его вели-
чина равна количеству энергии, падающей на
горизонтальную площадку. Кроме того, опре-
деление интенсивности I прямого солнечного
излучения осуществляется также путем изме-
рения потока энергии, достигающей горизон-
тальной площадки. Полное солнечное излу-
чение G, которое достигает земной поверх-
ности, равно
G = I • sin h + Н,
где h - высота солнца над горизонтом,
Доля а падающего солнечного излучения,
которая отражается землей, называется альбе-
до или показателем отражения', она позволя-
ет найти долю (1 - а) падающего полного сол-
нечного излучения G, поглощаемую земной
поверхностью. Баланс солнечного излучения
для коротких длин волн равен
a = G(l-a),
где Qc - интенсивность солнечного излучения
на земной поверхности в диапазоне коротких
длин волн.
К этому нужно добавить излучение в диа-
пазоне больших длин волн (от 3 до 100 мкм),
вызванное различными нагретыми поверхнос-
тями н атмосферой. Баланс излучения для боль-
ших длин волн, или земного излучения, состав-
ляется из вторичного атмосферного излучения
А и излучения Е от различных переизлучаю-
щих поверхностей. Получаем
Qe=A-E,
где Qe - интенсивность солнечного излучения
в диапазоне больших длин волн на земной по-
верхности.
Полный баланс падающего солнечного из-
лучения Q, поглощаемого земной поверхнос-
тью, записывается следующим образом:
Q = Qc+Qe-
В этом балансе, очевидно, главную роль иг-
рает полное солнечное излучение G, которое
может достигать относительно больших вели-
чин.
2.1.1.3.	Расчет интенсивности прямого
и диффузного солнечного излучения
Интенсивность I прямого солнечного излу-
чения на поверхности земли может быть рас-
считана исходя из солнечной постоянной /0,
расстояния, которое проходит это излучение
внутри атмосферы, и содержания в атмосфере
молекул и частиц, находящихся на пути излу-
чения (пары воды, пыль и т.д.). Получаем
I = I0-qmT,
где /0 =» 1365 Вт/м2 - солнечная постоянная',
q ® 0,914 - коэффициент пропускания чи-
стой атмосферы, свободной от различных взве-
шенных частиц и пыли;
т - величина, характеризующая путь, прой-
денный излучением в атмосфере. Для высот
над горизонтом больше 15° имеем
sin h р0 ’
где р - атмосферное давление, гПа;
р0 - атмосферное давление на уровне моря,
гПа;
Т - коэффициент непрозрачности, равный
воображаемому числу слоев чистой атмосферы,
которые имели бы такую же прозрачность, как
и рассматриваемая реальная атмосфера.
Если воздушная масса, через которую про-
ходит излучение, является чистой, холодной и
имеет низкое содержание воды, то коэффици-
ент непрозрачности равен 2, тогда как если воз-
душная масса теплая, влажная и с высоким со-
держанием взвешенных частиц, то этот коэф-
фициент может достигать 5. В некоторых боль-
2.1.1. СОЛНЕЧНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ
397
Рис. 2.1.1-2. Изменение коэффициента
непрозрачности в зависимости от высоты
над уровнем моря
‘ В 1949 г. переименована в Джакарту. -Примеч. пер.
ших городах, а также промышленных зонах он
может иногда превышать указанные выше зна-
чения1.
На рис. 2.1.1-2 представлено изменение ко-
эффициента непрозрачности для различных
мест в зависимости от высоты. Эти данные со-
ответствуют летним месяцам. Зимой коэффи-
циент непрозрачности меньше, чем летом.
Для расчета диффузного солнечного излуче-
ния необходимо предварительно сделать неко-
торые предположения относительно величины
той доли прямого солнечного излучения, кото-
рая будет поглощена или рассеяна в атмосфе-
ре.
Полное солнечное излучение, достигающее
единицы площади поверхности земли, равно
сумме двух составляющих, указанных выше.
Для холодильной промышленности значе-
ние интенсивности солнечного излучения очень
важно, так как оно учитывается в расчете теп-
ловых нагрузок холодильного склада. Действи-
тельно, наибольшая интенсивность этого излу-
чения в течение года будет определять в боль-
шей или меньшей степени мощность испари-
теля, который необходимо предусмотреть, а зна-
чит, и мощность одного или нескольких комп-
1 В некоторых формулах, дающих значение интенсив-
ности прямого солнечного излучения, коэффициент непроз-
рачности вводится по-другому и его значение тогда колеб-
лется от 0,02 для темно-сииего неба до 0,20 для сильно заг-
рязненной атмосферы.
рессоров. Тепловая изоляция здания склада по-
зволяет значительно уменьшить влияние сол-
нечного излучения на холодильный баланс.
Другим фактором, играющим немаловаж-
ную роль, является продолжительность воз-
действия солнечного излучения’, она не входит
в расчет при определении максимальной холо-
дильной мощности установки, но учитывается
при определении продолжительности работы
установки и числа уровней мощности установ-
ки. Табл. 2.1.1-1 позволяет сравнить среднюю
продолжительность солнечного излучения для
различных городов. Отметим, что в течение
зимних месяцев продолжительность солнечно-
го излучения в Лилле и Марселе отличается
примерно в 3 раза, тогда как летом это разли-
чие менее выражено.
Таблица 2.1.1-1
Средняя длительность солнечного излучения (часы)
для различных городов Франции
Города	Январь	Июль	За год
Биариц	75	225	1900
Брест	75	250	1800
Лилль	50	225	1600
Лимож	75	250	1900
Лион	100	300	2200
Марсель	150	375	2700
Нант	75	275	2000
Ницца	150	375	2800
Париж	75	225*	1800
Перпиньян	150	300	2600
Руан	75	225	1700
Сеи-Мало	75	250	1900
Страсбур	50	225	1650
398
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Рис. 2.1.1-3. Средняя плотность потока солнечного из-
лучения на площадки различной ориентации и положения
в июле для 45° северной широты в коэффициента непроз-
рачности Т, равного 4 (атмосфера большого города)
Рис. 2.1.1-4. Средняя плотность потока солнечного из-
лучения на площадки различной ориентации в положения
в июле для 50° северной широты и коэффициента непроз-
рачности Т, равного 4 (атмосфера большого города)
На рис. 2.1.1-3 приведена средняя плот-
ность теплового потока, обусловленного из-
лучением, на стенки различной ориентации и
положения в июле для 45° северной широты и
коэффициента непрозрачности Т=4, соответ-
ствующего атмосфере большого города. Сред-
ние значения в течение дня для 23 июля и для
двух других значений коэффициента непрозрач-
ности даны в табл. 2.1.1-2.
Такие же данные, но для 50° северной ши-
роты (север Франции), представлены на рис.
2.1.1-4 и в табл. 2.1.1-3.
2.1.2.	Температура воздуха
2.1.2.1.	Основные сведения
Расчет тепловых нагрузок в помещении,
будь то холодильный склад или любое другое
сооружение, в котором требуется поддерживать
температуру ниже температуры внешнего воз-
духа, может быть осуществлен, если известны
не только величины прямого и диффузного сол-
нечного излучения, но и средние максимальные
температуры воздуха для некоторых ключе-
вых дней в году.
Что касается температуры, то мы только что
отметили, что речь идет о средней максималь-
ной, а не об абсолютной максимальной темпе-
ратуре. Если бы мощность холодильной уста-
новки была рассчитана на основе абсолютной
максимальной температуры, то эта установка
позволяла бы поддерживать температуру окру-
жающего воздуха (в холодильном складе или в
любом другом охлаждаемом помещении) на
требуемом уровне при любых обстоятельствах,
однако затраты были бы более значительными,
поскольку мощность холодильной установки
была бы выше.
Для абсолютной максимальной температу-
ры Технические условия Генерального заказчи-
ка, обычно выпускаемые Bureau d’Etudes (кон-
структорским бюро), допускают, что темпера-
тура среды внутри помещений может быть на
несколько десятых градуса н даже (в случае
хранения некоторых продуктов и всегда в слу-
чае установок кондиционирования воздуха) на
2.1.2. ТЕМПЕРАТУРА ВОЗДУХА
399
Таблица 2.1.1-2
Средняя плотность потока солнечного излучения на площадки различной ориентации и положения
на 23 июля для 45* северной широты и различных коэффициентов непрозрачности
(пр. — прямой поток; дяф. — диффузный)
Атмосфера, коэффици- ент непро- зрачности	Ориентация	По- ток	Время суток, часы																
			4 20	5 19	6 18	7 17	8 16	9 15	10 14	11 13	12 12	13 И	14 10	15 9	16 8	17 7	18 6	19 5	20 4
Промыш-	Поверхность,	пр.	0	43	221	400	531	620	677	708	718	708	677	620	531	400	221	43	0
ленная 7=5,8	перпендикулярная к излучению	диф.	0	46	150	207	230	231	223	215	210	215	223	231	230	207	150	46	0
	Плоская крыша	пр. диф.	0 0	3 28	54 86	166 125	306 152	442 169	554 180	627 185	652 187	627 185	554 180	442 169	306 152	166 125	54 86	3 28	0 0
	Юг	пр. диф.	0 0	0 19	0 60	0 99	46 135	139 166	223 191	281 206	301 211	281 206	223 191	139 166	46 135	0 99	0 60	0 19	0 0
	Юго-запад (юго-	пр.	0	0	0	0	0	0	0	77	213	320	382	389	338	236	108	15	0
	восток)	диф.	0	19	55	83	107	130	153	177	198	212	218	213	194	157	101	29	0
	Запад (восток)	пр. диф.	0 0	0 18	0 55	0 82	0 104	0 122	0 139	0 153	0 170	172 189	317 207	411 218	431 217	362 194	207 139	39 43	0 0
	Северо-запад	пр.	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	66	192	272	277	185	40	0
	(северо-восток)	диф.	0	19	56	84	105	122	137	147	154	160	168	175	179	168	130	44	0
	Север	пр. диф.	0 0	18 30	54 83	29 108	0 123	0 134	0 143	0 149	0 151	0 149	0 143	0 134	0 123	29 108	54 83	18 30	0 0
Больших	Поверхность,	пр.	0	124	385	580	706	785	834	860	869	860	834	785	706	580	385	124	0
городов 7=4,0	перпендикулярная к излучению	диф.	0	44	127	167	181	180	172	165	161	165	172	180	181	167	127	44	0
	Плоская крыша	пр. диф.	0 0	9 26	94 71	241 97	406 115	560 127	683 135	762 140	789 141	762 140	683 135	560 127	406 115	241 97	94 71	9 26	0 0
	Юг	пр. диф.	0 0	0 19	0 54	0 88	62 120	177 148	275 170	341 184	364 189	341 184	275 170	177 148	62 120	0 88	0 54	0 19	0 0
	Юго-запад (юго-	пр.	0	0	0	0	0	0	0	94	258	389	471	493	449	342	189	43	0
	восток)	диф.	0	18	50	76	99	121	142	162	179	189	191	183	164	133	88	28	0
	Запад (восток)	пр. диф.	0 0	0 18	0 50	0 75	0 96	0 114	0 131	0 145	0 158	209 171	391 182	521 187	573 182	526 161	362 119	112 41	0 0
	Северо-запад	пр.	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	82	244	362	402	322	116	0
	(северо-восток)	диф.	0	19	51	76	97	114	130	139	146	149	153	154	153	141	112	42	0
	Север	пр. диф.	0 0	52 29	94 73	42 95	0 110	0 123	0 134	0 141	0 143	0 141	0 134	0 123	0 ПО	42 95	94 73	52 29	0 0
Чистая	Поверхность,	пр.	0	167	450	643	764	838	884	908	916	908	884	838	764	643	450	167	0
7=3,5	перпендикулярная к излучению	диф.	0	42	117	151	164	163	155	149	145	149	155	163	164	151	117	42	0
	Плоская крыша	пр. диф.	0 0	12 25	110 64	268 86	440 102	598 113	724 120	804 124	832 126	804 124	724 120	598 113	440 102	268 86	ПО 64	12 25	0 0
	Юг	пр. диф.	0 0	0 18	0 52	0 83	67 114	188 141	292 163	360 177	384 181	360 177	292 163	188 141	67 114	0 83	0 52	0 18	0 0
	Юго-запад (юго-	пр.	0	0	0	0	0	0	0	99	272	411	500	527	486	379	221	58	0
	восток)	диф.	0	18	48	73	95	117	138	157	172	181	182	172	154	123	82	27	0
	Запад (восток)	пр. диф.	0 0	0 18	0 48	0 72	0 93	0 112	0 128	0 141	0 154	221 165	415 174	556 176	620 169	583 149	422 111	151 39	0 0
	Северо-запад	пр.	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	87	260	392	445	376	156	0
	(северо-восток)	диф.	0	18	49	73	94	112	127	137	143	146	148	147	143	131	104	40	0
	Север	пр. диф.	0 0	69 28	ПО 69	47 90	0 106	0 120	0 131	0 138	0 141	0 138	0 131	0 120	0 106	47 90	ПО 69	69 28	0 0
400
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Таблица 2.1.1-3
Средняя плотность потока солнечного излучения на площадки различной ориентации и положения
на 23 июля для 50* северной широты и различных коэффициентов непрозрачности
(пр. — прямой поток; диф. — диффузный)
Атмосфера, коэффици- ент непро- зрачности	Ориентация	По- ток	Время суток, часы																
			4 20	5 19	6 18	7 17	8 16	9 15	10 14	11 13	12 12	13 11	14 10	15 9	16 8	17 7	18 6	19 5	20 4
Промыш-	Поверхность,	пр.	0	75	244	406	525	604	654	683	692	683	654	604	525	406	244	75	0
леииая Г=5,8	перпендикуляр- ная к излучению	диф.	0	69	160	207	229	233	228	223	221	223	228	233	220	207	160	69	0
	Плоская крыша	пр. диф.	0 0	8 42	65 91	171 126	297 150	417 167	515 179	579 185	601 187	579 185	515 179	417 167	297 150	171 126	65 91	8 42	0 0
	Юг	пр. диф.	0 0	0 28	0 65	0 101	72 138	173 170	262 197	372 212	344 217	322 212	262 197	173 170	72 133	0 101	0 65	0 28	0 0
	Юго-запад	пр.	0	0	0	0	0	0	0	111	243	345	402	405	352	250	124	27	0
	(юго-восток)	диф.	0	27	58	84	107	130	154	179	200	216	223	217	196	161	109	43	0
	Запад (восток)	пр- диф.	0 0	0 27	0 58	0 83	0 103	0 119	0 135	0 150	0 167	166 186	307 205	400 215	426 215	368 195	229 148	68 64	0 0
	Северо-запад	пр-	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	32	161	251	270	201	70	0
	(северо-восток)	диф.	0	28	60	84	108	119	133	142	148	154	162	168	173	166	137	65	0
	Север	пр. диф.	0 0	31 45	54 87	15 106	0 118	0 129	0 137	0 143	0 144	0 143	0 137	0 129	0 118	15 106	54 87	31 45	0 0
Больших	Поверхность,	пр-	0	183	413	586	700	771	815	839	847	839	815	771	700	586	413	183	0
городов Г=4,0	перпендикуляр- ная к излучению	Диф.	0	64	134	167	180	182	178	173	171	173	178	182	180	167	134	64	0
	Плоская крыша	пр. диф.	0 0	20 38	109 74	247 97	396 ИЗ	533 126	641 135	711 140	735 141	711 140	641 135	533 126	396 113	247 97	109 74	20 28	0 0
	Юг	пр- диф.	0 0	0 27	0 59	0 90	96 121	221 150	326 173	396 187	421 192	396 187	326 173	221 150	96 121	0 90	0 59	0 27	0 0
	Юго-запад	пр-	0	0	0	0	0	0	0	136	298	424	501	518	470	361	209	65	0
	(юго-восток)	диф.	0	26	53	76	98	119	141	162	179	190	194	185	166	135	94	40	0
	Запад (восток)	пр. диф.	0 0	0 26	0 53	0 76	0 95	0 112	0 127	0 141	0 154	204 168	382 180	511 184	569 180	531 162	388 126	166 59	0 0
	Северо-запад	пр.	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	40	206	334	391	339	170	0
	(северо-восток)	диф.	0	27	55	77	95	112	126	134	140	143	147	148	148	140	117	60	0
	Север	пр- диф.	0 0	75 42	92 76	21 93	0 107	0 119	0 129	0 135	0 137	0 135	0 129	0 119	0 107	21 93	92 76	75 42	0 0
Чистая	Поверхность,	пр-	0	235	478	649	758	825	866	889	896	889	866	325	758	649	478	235	0
Г=3,5	перпендикуляр- ная к излучению	Диф.	0	61	124	152	163	165	160	156	154	156	160	165	163	152	124	61	0
	Плоская крыша	пр. диф.	0 0	26 36	127 67	273 87	429 101	570 112	682 120	753 125	778 126	753 125	682 120	570 112	429 101	273 67	127 67	26 36	0 0
	Юг	пр- диф.	0 0	0 26	0 56	0 85	104 115	236 143	347 165	420 179	445 183	420 179	347 165	236 143	104 115	0 85	0 56	0 26	0 0
	Юго-запад	пр-	0	0	0	0	0	0	0	144	315	449	532	554	509	400	242	83	0
	(юго-восток)	диф.	0	25	51	73	94	116	137	157	172	182	183	174	155	126	88	38	0
	Запад (восток)	пр- диф.	0 0	0 25	0 51	0 73	0 92	0 109	0 124	0 137	0 150	216 162	406 171	547 173	616 168	588 150	449 117	213 56	0 0
	Северо-запад	пр.	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	42	220	362	433	392	218	0
	(северо-восток)	диф.	0	26	52	73	92	109	123	132	137	140	142	141	139	130	109	57	0
	Север	пр. диф.	0 0	96 40	106 72	23 88	0 102	0 115	0 126	0 132	0 134	0 132	0 126	0 115	0 102	23 88	106 72	96 40	0 0
2.1.2. ТЕМПЕРАТУРА ВОЗДУХА
401
несколько градусов выше номинальной темпе-
ратуры. Вследствие инерции стен и падения
внешней температуры ночью превышение внут-
ренней температуры, вызванное абсолютной
максимальной температурой внешней среды,
будет едва ощутимо. С другой стороны, для не-
которых промышленных установок кондицио-
нирования воздуха номинальная температура
окружающей среды должна поддерживаться во
что бы то ни стало, поэтому для них необходи-
мо рассчитывать мощность холодильной уста-
новки на основе абсолютной максимальной
температуры, которая, впрочем, может быть
равна средней.
В случае холодильных складов расчеты осу-
ществляются в основном исходя из средней
максимальной температуры летних месяцев,
потому что в это время вклад со стороны внеш-
ней среды будет самым значительным. В то же
время для кондиционируемых помещений, и
особенно для зданий с большой площадью
окон, нагрузки со стороны внешней среды мо-
гут быть максимальными в межсезонье, из-за
того что высота солнца над горизонтом мень-
ше и количество солнечной энергии, проника-
ющей через окна, значительно больше, чем ле-
том. Очевидно, соответствующая защита от
солнечного света (наружные шторы, например)
позволит уменьшить нагрев от солнца. Однако
при этом освещенность внутри помещения ока-
жется недостаточной, что приведет к необходи-
мости включать искусственное освещение.
2.1.2.2.	Изменение температуры
воздуха1
Температура воздуха зависит от многих па-
раметров, основными из которых являются гео-
графическая широта, высота, близость к морю,
время года и состояние неба.
Для Франции именно близость к морю н
высота определяют тип климата в рассматри-
ваемом районе. Этот климат может быть кон-
1 Многочисленные сведения об изменении температу-
ры воздуха в различных частях страны могут быть получе-
ны в Национальном метеорологическом бюро, в отделе ме-
теосводок (Meteorologie Nationale, Bureau des renseignements
meteorologiques, 2 avenue Rapp, 75007 Paris. Tel. (1) 45-55-
95-02, poste 2273).
тинентальным, океаническим, горным и среди-
земноморским.
На рис. 2.1.2-1 дан пример изменения тем-
пературы воздуха в течение дня в зависимости
от времени года (январь и июль) и от состоя-
ния неба.
Рис. 2.1.2-1. Пример изменения температуры воздуха в
течение суток в зависимости от времени года (вверху июль,
внизу январь) и от состояния неба (из “Практического
учебника по науке о климате” (Manuel Pratique du Genie
Climatique, Recknagel, Sprenger, Honmann, RYC Ed.))
Пример изменения температуры воздуха в
зависимости от высоты приведен на рис. 2.1.2-
2 для разных месяцев года.
Табл. 2.1.2-1 позволяет сравнить средние
месячные и годовые температуры для четы-
рех городов, представляющих различные типы
климата Франции.
Что касается широты, то ее влияние на тем-
пературу зависит от удаленности от экватора
вследствие того, что вклад излучения изменя-
ется пропорционально углу падения солнечных
лучей, уменьшаясь по мере удаления от эква-
тора. Очевидно, это справедливо, только если
другие параметры, такие, как высота, удален-
ность от моря и т.д., остаются одинаковыми.
В масштабе Европы отметим, что средняя
максимальная температура июля для Рима
(расположенного на берету Средиземного моря
на высоте 46 м) равна примерно 36 °C, тогда
как для Стокгольма (находящегося на побере-
жье Балтийского моря на высоте 44 м) она па-
дает до 27 °C.
402
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Таблица 2.1.2-1
Сравнение средних месячных и годовых температур, °C, для четырех городов, характеризующих четыре типа
климата Франции
Месяц	Шербур (океанический кли- мат, определяемый Ла-Маншем)	Нант (океанический ат- лантический климат)	Лимож (континентальный климат)	Ницца (средиземноморский климат)
Январь	6,4	5,0	3,3	8,3
Февраль	6,2	5,5	4,1	8,9
Март	7,7	8,6	7,4	10,8
Апрель	9,6	10,9	9,7	13,1
Май	12,2	13,9	13,0	16,5
Июнь	14,9	17,2	16,5	19,9
Июль	16,6	18,9	18,1	22,4
Август	16,8	18,9	17,8	22,3
Сентябрь	15,8	16,7	15,4	20,5
Октябрь	12,9	12,5	11,0	16,4
Ноябрь	9,7	8,4	7,0	12,2
Декабрь	7,4	5,5	3,9	9,1
Годовая	11,4	11,8	10,6	15,0
Рис. 2.1.2-2. Пример изменения средней температуры
воздуха по месяцам в зависимости от высоты
Кроме перечисленных факторов, температу-
ра зависит от высоты над землей. Если рассмат-
ривается изолированное сооружение большей
высоты, то для оценок необходимо уменьшить
максимальную температуру на 1 К д ля высоты
до 25 м и на 2 К для высоты до 100 м по срав-
нению с температурой на высоте 2 м над зем-
лей. С другой стороны, для городских центров
или в случае большой плотности застройки не-
обходимо увеличивать максимальные значения
температуры по сравнению с вышеуказанными
величинами. Отметим, что в течение дня мак-
симальные температуры достигаются там не-
много позже, чем в других местах, а также что
снижение температуры в конце дня происходит
медленнее. Как следствие, по сравнению с при-
городами, где плотность застройки невелика,
температура воздуха вечером и ночью в город-
ском центре может быть выше на 3-5 К.
2.1.3.	Влажность воздуха1
С точки зрения физики, строго говоря, су-
ществует тесная связь между влажностью и
температурой воздуха. Эти две величины все-
гда входят в расчеты, касающиеся воздуха, на-
ходящегося в холодильном складе, холодильной
камере, в помещении с кондиционером или ус-
тановкой искусственного климата.
Количество влаги, содержащейся в воздухе,
может быть выражено различными способами,
соответствующими либо используемому мето-
ду измерения, либо предполагаемому примене-
нию. В частности, количество влаги можно вы-
разить через:
- упругость, или парциальное давление па-
ров воды,
1 Многочисленные сведения можно получить, обратив-
шись в Национальное метеорологическое бюро, в отдел ме-
теосводок (см. подстрочное примечание на с. 401).
2.1.4. ТЕМПЕРАТУРА ВОДЫ И ЗЕМЛИ
403
- гигрометрический показатель, или отно-
сительную влажность,
- содержание влаги, называемое также
удельной влажностью или абсолютной влаж-
ностью.
Все эти параметры будут объяснены подроб-
нее в разд. 2.2.
Как и температура внешней среды, абсолют-
ная влажность воздуха подвержена колебани-
ям не только в течение года, но и в течение
дня, однако изменения в течение дня происхо-
дят в небольших пределах. С другой стороны,
колебания относительной влажности более зна-
чительны, поскольку они являются функцией от
температуры воздуха.
На рис. 2.1.3-1 приведено изменение в те-
чение года среднего содержания влаги в возду-
хе (средняя абсолютная влажность) в Париже,
район Ле-Бурже, а на рис. 2.1.3-2 представле-
но изменение давления паров воды и относи-
тельной влажности воздуха там же в течение
дня в январе и июле.
Абсолютная влажность х уменьшается по
мере подъема над уровнем моря в точности так
же, как и температура. Это уменьшение может
составлять 15 % на каждую 1000 м высоты и
относится к средним месячным максимумам.
Если температура возрастает, то абсолютная
влажность также возрастает, но очень слабо.
При температуре и средней максимальной аб-
солютной влажности, равных соответственно
Рис. 2.1.3-1. Изменение в течение года среднего содер-
жания воды в воздухе в Париже, район Ле-Бурже
Рис. 2.1.3-2. Изменение в течение дня средней относи-
тельной влажности <р воздуха в Париже, район Ле-Бурже,
для января и июля
32 °C и 12 г на 1 кг сухого воздуха, абсолют-
ная влажность возрастет лишь до 13 г на 1 кг,
если средняя максимальная температура под-
нимается до 36 °C, при этом удельная энталь-
пия, соответствующая последним условиям,
равна 70 кДж/кг. И обратно, абсолютная влаж-
ность немного уменьшается, если средняя мак-
симальная температура понижается.
2.1.4.	Температура воды и земли
Превращение солнечного излучения в теп-
ло на поверхности земли, будь то собственно
земля или вода, приводит к периодическим из-
менениям как в течение дня, так и в течение
года температуры различных слоев земли и
воды, расположенных под этой поверхностью.
Амплитуда колебаний температуры сильно
уменьшается по мере удаления внутрь земной
поверхности, твердой или жидкой. Так как
именно колебания солнечного излучения опре-
деляют температуру воздуха, то можно гово-
рить, что существует прямая связь между тем-
пературами воздуха, земли и воды.
2.1.4.1.	Температура воды
В открытом море дневной нагрев за счет
солнечного излучения ощущается до относи-
тельно большой глубины. Из этого следует, что
для заданной плотности теплового потока ко-
лебания температуры воды в поверхностном
слое небольшие и составляют около 0,2 - 0,3
К. Чем ближе к берету, тем дневные колебания
становятся больше и могут достигать несколь-
ких градусов, если глубина меньше 20 м.
404
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Для пролива Ла-Манш средняя годовая тем-
пература воды составляет около 10 °C, т. е. она
практически равна температуре воздуха или
несколько превышает ее. Амплитуда годовых
изменений температуры воды в проливе Ла-
Манш достаточно высока, она достигает 6-8 К;
с другой стороны, в открытом океане для уме-
ренных широт эта амплитуда падает до 4 К. В
тропических морях температура воды достигает
28-29 °C, н ее изменения, как дневные, так и
годовые, очень малы. Однако уменьшение теп-
ла, вызванное морскими течениями, может зна-
чительно изменить эту картину, особенно вбли-
зи берегов.
В реках, глубина которых составляет лишь
несколько метров, изменения температуры в
течение дня остаются очень небольшими, по-
скольку постоянное перемешивание воды, вы-
званное ее течением, выравнивает температу-
ры в сечении потока. Напротив, внезапные ме-
теорологические возмущения могут очень бы-
стро привести к скачкам температуры, дости-
гающим 5 К. Средняя температура воды в
реке частично определяется температурой, ко-
торую она имеет иа выходе из своего источни-
ка. Воды, тетущие с гор, имеют, как правило, в
среднем в течение года температуру ниже сред-
ней температуры воздуха, тогда как в других
случаях температура воды слегка выше темпе-
ратуры воздуха.
В табл. 2.1.4-1 дан пример изменения тем-
пературы реки Вилен в течение года, а табл.
2.1.4-2 на примере Сены в районе Парижа по-
зволяет сделать вывод, что в един и тот же день
года температура реки может сильно изменять-
ся из года в год в зависимости от различных
климатических параметров.
Что же касается озер, то при их достаточ-
ной глубине всегда существует расслоение, хо-
рошо заметное в вертикальном разрезе. Летом
самый теплый слой, т. е. имеющий самую ма-
Таблица 2.1.4-1
Изменение среднегодовой температуры реки (на
примере р. Вилен, принадлежащей бассейну Луары)
Месяц	Дата	Температура, °C
Январь	15.01.79	3,5
Февраль	12.02.79	10,5
Март	14.03.79	11,0
Апрель	18.04.79	12,0
Май	14.05.79	17,0
Июнь	11.06.79	20,5
Июль	08.07.79	21,0
Август	14.08.79	20,5
Сентябрь	17.09.79	24,0
Октябрь	22.10.79	15,0
Ноябрь	19.11.79	8,0
Декабрь	17.12.79	9,0
ленькую плотность, простирается практически
до глубины 10 м. Если зимой или весной тем-
пература воды однородна и равна 4°С, то ве-
тер может очень быстро изменить естественное
расслоение на противоположное. Любое охлаж-
дение воздуха передается воде, и поверхност-
ный слой с меньшей плотностью становится
более тяжелым, что влечет за собой появление
вертикальных потоков, затем, если температу-
ра продолжает падать, появляется слой льда на
поверхности.
Что касается температуры подземных вод, то
можно сказать, что она очень близка к средне-
годовой температуре воздуха, если глубина
меньше 10 м, а если больше, то их температу-
ра меняется так же, как и температура земли
(см. п. 2.1.4.2). Однако можно отметить очень
значительные перепады в зависимости от от-
дельных факторов, таких, как просачивание
воды из реки вблизи моря, зоны с постройка-
ми на поверхности и т.д.
2Л.4.2. Температура почвы
Дневные колебания температуры на повер-
хности почвы очень велики, выше колебаний
температуры воздуха. Напротив, амплитуда нз-
Таблица 2.1.4-2
Изменение средней дневной температуры реки дня разных лет (на примере Сены у моста Толбиак)
1976 г.	12/01	16/02	15/03	12/04	17/05	14/06	12/07	16/08	13/09	11/10	15/11	13/12
Г, °C	9,1	4,2	7,1	15,2	20,2	27,5	28	27	21,2	20,6	11,4	6,3
1979 г.	17/01	21/02	12/03	19/04	16/05	20/06	18/07	29/08	10/09	17/10	21/11	13/12
Г, °C	2,9	4	7.9	12,4	17,2	18,2	21,4	19,0	15,4	16,1	8,7	10.5
2.1.5. ВЕТЕР
405
менений быстро уменьшается, если продви-
нуться на несколько сантиметров в глубину.
Годовые колебания температуры на повер-
хности почвы еще более выражены, чем коле-
бания температуры воздуха (измеренной на вы-
соте 2 м). Эти колебания постепенно ослабева-
ют по мере проникновения в глубь земли и до-
стигают примерно 1 К на глубине 10 м. Пери-
од колебаний равен одному году, т. е. переход
от максимальной температуры к минимальной
и наоборот осуществляется за 6 месяцев.
Ослабление и фазовый сдвиг колебаний, как
дневных, так и годовых, зависит от теплопро-
водности слоев, через которые проходит тепло,
и от их способности накапливать тепло. До глу-
бины 10 м средняя температура земли, рас-
считанная за большой период, практически рав-
на средней температуре воздуха. Только для
очень больших глубин нагрев от ядра Земли
приводит к повышению температуры порядка
3 К на каждые 100 м глубины. Темп повыше-
ния температуры может сильно различаться для
разных местностей.
2.1.5.	Ветер
Скорость и направление ветра оказывают
сильное влияние на тепловое состояние соору-
жения вследствие изменения коэффициента
конвективной теплопередачи с поверхности
внешних стен, а также проникновения воздуха
сквозь щели в стенах. Возмущение поля тече-
ния и, следовательно, поля давления, вызван-
ное препятствием, которым является сооруже-
ние, должно учитываться в расчетах при выбо-
ре местоположения на фасаде заборников и
выхлопа воздуха воздуходувок, обслуживаю-
щих кондиционируемое помещение или холо-
дильный склад путем добавления некоторого
количества свежего воздуха.
Поскольку скорость воздуха сильно изменя-
ется с высотой, обычно ее принято измерять на
стандартной высоте 10 м, что позволяет про-
водить сравнения.
Скорость ветра выражается в метрах в се-
кунду, а давление, обусловленное силой его
действия, - в паскалях. В течение долгого вре-
мени скорость ветра выражалась в баллах Бо-
форта, каждый балл соответствовал опреде-
ленному диапазону скорости ветра (табл.2.1.5-1).
На осредненное течение воздуха, обуслов-
ленное ветром, почти всегда накладываются
точечные вихри короткой продолжительности.
Коэффициент Воеп, равный отношению наи-
большей зарегистрированной скорости за пери-
од 2 с к среднечасовой скорости, заключен
между 1,5 и 2 для средних скоростей ветра, пре-
вышающих 5-6 м/с. Если скорость ветра не-
большая, то коэффициент Воеп значительно
возрастает.
Максимум скорости ветра, как правило,
приходится на полдень, этот максимум более
выражен летом, чем зимой (рис. 2.1.5-1).
Рис. 2.1.5-2 позволяет сделать вывод, что
средние скорости ветра зимой почти повсеме-
стно возрастают, а минимальные скорости
характерны для прибрежных районов в конце
лета и для внутренних районов чаще всего в
конце осени.
Кривая, представляющая изменение средне-
дневной скорости ветра в данной местности,
выравнивается по мере возрастания высоты,
при этом ветер меняет направление на проти-
воположное начиная с высот от 50 до 100 м.
Возрастание средней скорости й ветра с вы-
сотой z над начальным уровнем (10 м над зем-
лей) вычисляется по формуле
где а - показатель степени, равный 0,18 для
чистого поля и 0,28 для большого города. Это
соотношение графически представлено на рис.
2.1.5-	3 для различных мест. Первые шесть кри-
вых слева соответствуют местностям, располо-
женным внутри страны, тогда как остальные
пять относятся к местностям, находящимся на
побережье или в горных районах. Можно за-
метить, что в последнем случае средняя ско-
рость ветра удваивается для высот от 10 до
150 м.
По сравнению с другими метеорологичес-
кими величинами колебания скорости ветра,
как дневные, так и годовые, выражены слабо.
Это остается в целом верно и для частотности
406
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Анемометрическая шкала Бофорта
Таблица 2.1.5-1
Балл Бофорта	Скорость ветра, м/с	Динамическое давление, мбар	Сила ветра
0	0-0.2	0	Штиль
1	0,3-1,5	0-0,0098	Тнхий
2	1,6-3,3	0,02-0,06	Легкий
3	3,4-5,4	0,07-0,18	Слабый
4	5,5-7,9	0,19-0,38	Умеренный
5	8,0-10,7	0,39-0,71	Свежий
6	10,8-13,8	0,72-1,18	Сильный
7	13,9-17,1	1,19-1,80	Крепкий
8	17,2-20,7	1,81-2,63	Очень крепкий
9	20,8-24,4	2,64-3,66	Шторм
10	24,5-28,4	3,67 4,45	Сильный шторм
И	28,5-32,6	4,46-6,52	Жестокий шторм
12	32,7 н более	6,53 н более	Ураган
Рнс. 2.1.5-1. Пример дневного изменения средней ско-
рости ветра для января н июля
направления ветра, которая практически не за-
висит от высоты, пока та не превосходит 100
м. Табл. 2.1.5-2 и 2.1.5-3 дают частотность на-
правлений и скорость ветра для Парижа (Ле-
Бурже).
2.1.6.	Сводка данных о климате
Различные величины, такие, как солнечное
излучение, температура и влажность воздуха,
скорость ветра, которые встречались выше,
приведены в табл. 2.1.6-1 для некоторых евро-
Рнс. 2.1.5-2. Среднемесячные скорости ветра для неко-
торых городов
пейских городов. Интенсивность солнечного из-
лучения, как и температура, зависит не только
от географической широты рассматриваемого
места, но и от состояния неба (ясное или об-
лачное). Вот почему высокие температуры, ха-
рактерные для стран средиземноморского бас-
сейна, обусловлены в большей степени отсут-
ствием, часто длительным, облачности.
Рнс. 2.1.5-3. Средние скорости ветра
для различных мест в зависимости от вы-
соты
2.1.7. СОСТОЯНИЕ ВОЗДУХА ВНЕ СООРУЖЕНИЯ И ДИАГРАММА ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА
407
Таблица 2.1.5-2
Частотность направлений очень слабого ветра (Ж1 м/с) для Парижа (район Ле-Бурже) в результате
1000 замеров по данным ежедневных наблюдений (в 6,12 н 18 часов) за период 1951—1960 гт.
Направле- ние ветра	Месяц												Средне- годовое значе- ние
	01	02	03	04	05	06	07	08	09	10	11	12	
с	55	76	53	128	98	81	73	37	38	61	71	58	69
с-с-в	62	102	105	171	149	102	83	68	54	69	74	38	91
с-в	55	67	94	99	81	57	53	55	74	48	48	36	64
в-с-в	44	43	75	51	59	45	20	15	52	44	42	43	45
в	80	55	126	48	77	54	21	46	89	82	72	66	68
в-ю-в	9	17	29	8	18	18	10	24	20	19	20	18	18
ю-в	26	31	38	18	20	13	8	20	33	37	48	55	29
ю-ю-в	57	23	48	29	22	22	17	22	44	64	91	63	42
ю	75	85	67	34	40	43	18	41	58	80	124	134	65
ю-ю-з	101	89	61	54	54	47	53	78	63	98	100	103	75
юз	83	104	61	73	45	67	121	126	100	94	52	99	85
з-ю-з	105	78	68	67	51	80	98	106	87	51	68	103	80
3	144	131	99	82	139	156	218	199	166	140	88	113	139
з-с-з	39	38	28	34	45	82	80	75	57	47	30	26	48
С-3	26	32	24	26	50	70	60	58	34	31	29	17	38
с-с-з	39	29	24	78	52	63	67	30	31	35	53	28	44
Таблица 2.1.5-3
Частотность скоростей v ветра для Парижа (Ле-Бурже) в результате 1000 замеров
по данным ежедневных наблюдений (в 6,12 н 18 часов) за период 1951—1960 п .
Скорость, м/с	Месяц												Средне- годовое значение
	01	02	03	04	05	06	07	08	09	10	11	12	
V<1	171	203	144	145	179	203	175	239	236	265	230	197	200
l<v<4	384	369	413	311	362	396	370	405	426	402	413	396	386
4<v<6	193	170	243	283	258	261	275	205	199	190	193	190	222
6<v<14	246	258	198	260	200	140	180	151	139	141	163	217	191
14<v<21	6	0	2	1	1	0	0	0	0	2	1	0	1
v>21	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
При переходе от морского климата, господ-
ствующего на западе Европы, к континенталь-
ному климату Восточной Европы амплитуда
среднегодового изменения температуры удваи-
вается и, следовательно, значительно увеличи-
ваются предельные значения. На направления
и скорости ветра часто влияют местные особен-
ности, как, например, на равнинах.
2.1.7.	Состояние воздуха
вне сооружения и диаграмма
влажного воздуха
Ранее мы видели, что воздух характеризу-
ется определенным набором параметров, таких,
как температура, влажность (абсолютная или
относительная), энтальпия и плотность. При
изменении одного или нескольких из этих па-
раметров изменяются и другие. Если известны
начальные характеристики данной массы воз-
духа, то всегда можно рассчитать характерис-
тики воздуха после каких-либо преобразований.
Но так как расчеты, как правило, трудоемки,
то специалисты заменяют их графическими ме-
тодами определения, более простыми и более
быстрыми.
Для этой цели используют диаграммы влаж-
ного воздуха. Существует много разновиднос-
тей этих диаграмм (более подробно они будут
рассмотрены в следующем разделе).
408
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Таблица 2.1.6-1
Климатические таблицы для некоторых европейских городов с указанием их географических координат и
высоты над уровнем моря (если измерение солнечного излучения произведено на другой высоте, она указана в
скобках)
tm - средняя температура воздуха, °C; Г, - максимальная абсолютная температура воздуха, °C; t„ — минимальная
абсолютная температура воздуха, °C; р„ - давление паров воды, гПа («мбар); е - облачность, %; D, - направление
ветра; v, - скорость ветра в м/с; G - среднедневная интенсивность полного солнечного излучения, кВтч/м2; G, -
максимальная дневная интенсивность полного солнечного излучения, кВгч/м2.
Город	Месяц	tm	t.	tn	Pw	e	D,	V»	G	G,
Аахен	Январь	1,8	17,1	-19,2	6,1	76	Ю-3	4,1	0,74	1,96
51° с.ш.	Июнь	16,0	36,6	2,2	13,1	66	Ю-3	2,4	5,21	9,13
6° в.д.	Июль	17,6	37,0	5,9	14,9	69	Ю-3	2,6	4,98	8,44
202 м	Август	17,2	37,2	3,4	14,8	64	Ю-3	2,7	4,48	7,20
	Среднегодовое	9,7	37,2	-20,3	9,9	67	Ю-3	3,0	2,89	5,32
	значение									
Аугсбург	Январь	-1,7	16,1	-26,5	4,8	72	3	2,8	1,09	2,39
48° с.ш.	Июнь	16,1	34,8	3,3	13,3	58	3	2,8	5,45	8,81
11° В.Д.	Июль	17,8	37,5	3,6	14,8	54	3	2,7	5,59	8,38
490 м	Август	17,2	37,0	2,5	14,4	51	3	2,4	4,57	7,14
(461 м)	Среднегодовое	8,2	37,5	-28,2	9,3	60	3	2,6	3,25	5,50
	значение									
Афины	Январь	9,3				55	C-B	1,9	1,75	3,04
38° с.ш.	Июнь	24,6				25	Ю-3	1,8	6,84	7,98
24° в.д.	Июль	27,6				11	C-B	2,2	6,88	7,84
107 м	Август	27,4				12	C-B	2,2	6,18	7,15
	Среднегодовое	17,8				40	C-B	2,0	4,33	5,61
	значение									
Белград	Январь	-0,2	19,8	-19,5		71	Ю-В		1,49	2,09
45° с.ш.	Июнь	20,5	36,7	4,8		48	3		6,19	8,61
20° в.д.	Июль	22,6	39,4	9,3		31	3		6,27	8,43
132 м	Август	22,0	39,2	8,3		38	3		5,59	7,56
(243 м)	Среднегодовое	11,8	39,4	-25,5		56	Ю-В		3,82	5,80
	значение									
Берген	Январь	1,5	13,3	-13,5	5,7	71	Ю	3,2	0,20	0,47
45° с.ш.	Июнь	12,6	31,8	0,6	10,7	68	C-C-3	2,9	4,14	7,66
5° в.д.	Июль	15,0	30,5	5,2	12,8	74	C-C-3	2,4	3,49	6,17
45 м	Август	14,7	29,7	5,4	12,5	71	C-C-3	2,6	1,86	4,12
	Среднегодовое	7,8	31,8	-13,5	8,4	71	Ю	3,2	2,15	4,04
	значение									
Йерлин	Январь	-1,1	12,6	-22,5	5,2	76	3	5,3	0,56	1,28
52° с.ш.	Июнь	16,8	35,6	3,6	12,7	62	3	4,2	5,44	8,24
13° в.д.	Июль	18,4	38,4	6,4	14,9	65	3	4,2	5,21	8,03
81 м	Август	17,7	37,4	5,7	14,7	61	3	4,2	4,49	6,82
(33 м)	Среднегодовое	8,7	38,4	-23,0	9,3	68	3	4,6	2,76	4,68
	значение									
Брно	Январь	-2,7	14,4	-21,6	4,4	72.	C-3		0,68	2,04
49° с.ш.	Июнь	17,8	35,4	0,8	13,0	50	c		5,62	9,61
17° в.д.	Июль	19,3	36,1	5,7	14,8	49	c		5,53	9,03
223 м	Август	18,5	35,4	5,1	14,4	47	c		4,74	7,59
(241 м)	Среднегодовое	8,8	36,1	-30,4	9,1	58	C-3		3,06	5,52
	значение									
Брюссель	Январь	2,2	15,3	-18,7	6,5	77	Ю-3	4,3	0,64	1,54
51° с.ш.	Июнь	16,0	38,8	0,3	14,0	72	Ю-3	3,4	4,92	7,70
4° в.д.	Июль	17,5	37,1	5,2	15,8	72	Ю-3	3,4	4,64	7,71
100 м	Август	17,3	36,5	4,8	15,9	71	Ю-3	3,4	4,09	6,42
	Среднегодовое	9,9	38,8	-18,7	10,7	73	Ю-3	3,8	2,66	4,68
	значение									
2.1.7. СОСТОЯНИЕ ВОЗДУХА ВНЕ СООРУЖЕНИЯ И ДИАГРАММА ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА
409
Продолжение табл. 2.1.6-1
Город	Месяц	^ж	(,			е	£),	V*	G	G,
Будапешт	Январь	-1,1	15,1	-21,7	4,7	70	С-3	2,1	0,97	2,02
47° с.ш.	Июнь	20,2	39,5	3,0	13,9	52	С-3	2,5	6,02	8,34
19° в.д.	Июль	22,2	38,4	8,9	15,1	46	С-3	2,5	5,89	7,99
120 м	Август	21,4	39,0	7,0	14,6	43	С-3	2,5	5,09	7,16
(130 м)	Среднегодовое	11,2	39,5	-23,4	9,5	58	С-3	2,3	3,42	5,20
	значение									
Бухарест	Январь	-2,7	16,6	-30,0	3,5	74	3	2,2	1,35	2,41
44° с.ш.	Июнь	20,9	37,2	7,1	11,9	55	в	1,5	6,60	8,53
26° в.д.	Июль	23,3	39,3	8,6	13,1	41	в	1,4	6,45	8,25
82 м	Август	22,7	41,1	7,1	12,4	38	в	1,5	5,74	7,36
(91м)	Среднегодовое	11,1	41,1	-30,0	7,9	58	в	2,0	3,87	5,54
	значение									
Варшава	Январь	-3,5	10,7	-27,1		78	3	5,2	0,53	1,26
52° с.ш.	Июнь	17,5	32,1	2,3		58	3	3,4	5,36	8,01
21° в. д.	Июль	19,2	35,1	5,2		61	3	3,3	5,05	7,93
107 м	Август	18,2	35,1	5,4		56	3	3,1	4,57	6,82
(130 м)	Среднегодовое	8,1	35,1	-27,1		64	3	4,1	2,67	4,58
	значение									
Вена	Январь	-1,4	16,7	-21,9	4,5	75	3	3,2	0,76	1,72
48° с.ш.	Июнь	18,1	36,1	4,1	13,8	56	3	3,1	5,33	7,96
16° В.Д.	Июль	19,9	38,3	8,8	15,3	53	3	3,2	5,44	8,07
203 м	Август	19,3	34,2	8,0	15,2	49	3	2,8	4,52	6,76
	Среднегодовое	9,8	38,3	-22,6	9,5	62	3	3,0	3,03	4,92
	значение									
Гамбург	Январь	0,0	14,4	-22,8	5,7	79	ю-з	5,0	0,52	1,26
54° с.ш.	Июнь	15,3	34,5	1,3	12,8	67	3	3,9	5,44	8,13
10° в.д.	Июль	17,0	35,1	3,4	14,9	70	3	4,0	4,82	7,50
14 м	Август	16,6	35,7	2,4	15,1	71	ю-з	3,8	4,34	6,61
	Среднегодовое	8,4	35,7	-29,1	9,6	72	Ю-3+3	4,2	2,68	4,60
	значение									
Дебрецен	Январь	-2,7	13,8	-30,2	4,4	69	ю-з	3,3	0,94	2,01
47° с.ш.	Июнь	19,8	37,0	-0,4	11,1	54	ю-з	2,8	5,71	7,94
22° в.д.	Июль	21,8	38,5	5,2	15,7	54	ю-з	2,7	5,90	7,77
123 м	Август	20,8	39,0	2,7	14,6	44	ю-з	2,5	4,89	6,77
	Среднегодовое	10,3	39,0	-30,2	9,6	58	ю-з	3,0	3,28	4,89
	значение									
Загреб	Январь	0,2	17,9	-24,6		82	в		0,94	2,08
46° с.ш.	Июнь	19,9	37,0	0,2		58	с-в		5,62	8,52
16° в.д.	Июль	22,0	37,1	5,2		45	с-в		5,92	8,30
163 м	Август	21,3	34,7	4,4		47	с-в		4,88	7,13
(157 м)	Среднегодовое	11,6	37,1	-30,51		65	с-в		3,32	5,41
	значение									
Зальцбург	Январь	-2,5	15,2	-30,4	4,6	72	ю-в	2,2	1,03	2,03
48° с.ш.	Июнь	16,0	35,0	0,2	13,5	64	ю-в	2,0	4,63	7,98
13° в.д.	Июль	17,8	36,2	5,2	15,2	62	ю-в	2,1	4,91	7,76
435 м	Август	17,1	36,3	2,0	15,1	55	ю-в	2,0	4,24	6,86
	Среднегодовое	8,1	36,3	-30,6	9,4	65	ю-в	2,0	2,92	5,07
	значение									
Инсбрук	Январь	-2,8	18,5	-26,6	4,1	63	3	1,2	1,31	2,20
47° с.ш.	Июнь	16,7	35,9	0,6	12,3	64	в	1,4	5,42	8,36
11° в.д.	Июль	18,1	36,9	4,2	14,1	61	в	1,2	5,42	8,05
582 м	Август	17,4	34,5	3,3	14,0	60	в	Г,2	4,67	7,10
	Среднегодовое	8,6	36,9	-26,9	8,5	62	в	1,3	3,45	5,33
	значение									
410
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Продолжение табл. 2.1.6-1
Город	Месяц	1т	t,	tn	Р-	е	D,	V*	G	G,
Лион	Январь	2,1	17,7	-20,7	6,4	74	С	3,1	1,08	2,65
46° с.ш.	Июнь	fS,5	36,8	2,3	14,6	57	С	2,9	5,90	8,94
5° в.д.	Июль	20,7	39,5	6,4	15,8	47	С	2,8	6,27	8,54
200 м	Август	20,1	39,7	4,6	16,0	50	с	2,6	5,09	7,48
	Среднегодовое	11,4	39,7	-24,6	10,8	61	с	3,0	3,44	5,63
	значение									
Лисабон	Январь	10,8	20,6	-0,5			с	4,0	1,99	3,35
39° с.ш.	Июнь	20,1	37,7	9,8			с	4,4	7,17	8,87
9°з.д.	Июль	22,2	39,9	12,1			с	4,8	7,53	8,64
77 м	Август	22,5	40,3	13,3			с	4,4	6,96	8,05
	Среднегодовое	16,6	40,3	-1,2			с	4,1	4,73	6,24
	значение									
Мадрид	Январь	4,9	18,0	-10,1	7,2		С-3	2,6	1,73	2,92
40° с.ш.	Июнь	20,6	38,1	6,4	12,3		С-3	2,7	6,69	8,50
4°з.д	Июль	24,2	39,1	8,5	12,9		С-3	2,9	7,22	8,20
667 м	Август	23,6	38,9	9,2	12,9		С-3	2,9	6,48	7,45
	Среднегодовое	13,9	39,1	-10,1	9,9		С-3	2,7	4,36	5,83
	значение									
Малага	Январь	12,5	29,0	0,0	10,4		3	2,1	2,69	3,69
37° с.ш.	Июнь	22,8	39,0	12,0	17,7		ю-в	1,9	7,22	8,82
4° з.д.	Июль	25,2	40,6	12,0	20,6		ю-в	1,9	7,48	8,62
34 м	Август	25,6	40,4	12,0	21,0		ю-в	1,9	6,82	7,87
(16 м)	Среднегодовое	18,5	40,6	0,0	15,2		ю-в	2,1	4,91	6,28
	значение									
Неаполь	Январь	9,0	18,3	-3,9		54			1,80	3,02
41° с.ш.	Июнь	22,2	35,2	11,5		37			6,66	8,12
14° в.д.	Июль	24,8	37,9	13,8		24			6,78	8,02
25 м	Август	25,0	36,6	14,0		24			6,18	7,69
(72 м)	Среднегодовое	16,8	37,9	-3,9		46			4,19	5,81
	значение									
Ницца	Январь	7,5	22,2	-1,6	7,5	50	С-3	4,6	1,72	2,89
44° с.ш.	Июнь	20,1	31,2	7,6	17,9	47	в	3,1	6,79	8,56
7° в.д.	Июль	22,7	34,0	12,8	20,3	28	в	3,0	7,13	8,36
5 м	Август	22,5	35,8	11,4	20,3	34	в	3,3	5,92	7,42
(Юм)	Среднегодовое	14,8	35,8	-4,6	13,2	47	в	3,8	4,25	5,78
	значение									
Париж	Январь	3,1	15,6	17,0	6,9	70	3	4,4	0,82	2,15
49° с.ш.	Июнь	17,1	36,2	1,7	13,4	57	3	3,4	5,68	8,80
2° в.д.	Июль	19,0	39,6	4,9	14,8	57	3	3,7	5,67	8,48
52 м	Август	18,5	36,6	5,1	14,9	55	3	3,3	4,60	7,02
(65 м)	Среднегодовое	10,9	39,6	-17,0	10,4	61	3	3,9	3,12	5,27
	значение									
Прага	Январь	-2,6	13,3	-21,2	4,6	75	3		0,64	1,77
50° с.ш.	Июнь	16,2	37,2	4,0	11,7	56	3		5,44	9,49
14° в.д.	Июль	17,9	35,5	8,5	13,4	56	3		5,44	9,01
197 м	Август	17.4	35,0	6,9	13,1	51	3		4,63	7,44
(262 м)	Среднегодовое	7,9	37,2	-27,1	8,4	63	3		2,95	5,37
	значение									
Рим	Январь	6,9	18,1	-5,0		53			1,69	2,78
42° с.ш.	Июнь	22,1	34,9	9,2		37			6,58	8,15
12° в.д.	Июль	24,7	40,1	11,9		22			6,86	8,06
46 м	Август	24,5	39,2	13,2		19			6,16	7,52
(131 м)	Среднегодовое	15,6	40,1	-5,4		45			4,19	5,70
	значение									
2.1.7. СОСТОЯНИЕ ВОЗДУХА ВНЕ СООРУЖЕНИЯ И ДИАГРАММА ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА
411
Окончание табл. 2.1.6-1
Город	Месяц	6я	t.	tn	Р*	е	D,	Vv	G	G,
Сараево	Январь	-1,4	16,5	-20,9		71	В	1,0	1,29	2,54
44° с.ш.	Июнь	17,4	35,3	2,8		53	3	1,2	5,55	8,39
18° в.д.	Июль	19,5	36,9	5,5		40	в-з‘>	1,3	5,83	8,30
537 м	Август	19,7	38,1	4,6		39	в	1,6	5,05	7,40
(503 м)	Среднегодовое	9,8	38,1	-23,4		59	в	1,4	3,45	5.58
	значение									
София	Январь	-1,7	16,9	-27,5	4,8	77	3	2,0	1,29	2,62
43° с.ш.	Июнь	19,0	34,0	2,5	14,4	52	3	1,9	5,00	7,71
23° в.д.	Июль	21,3	36,7	6,9	14,6	38	3	1,9	5,29	7,54
550 м	Август	20,7	37,3	6,1	14,0	33	3	1,8	4,83	6,92
(588 м)	Среднегодовое	10,4	37,5	-27,5	9,6	58	3	2,0	3,23	5,23
	значение									
Сплит	Январь	7,8			6	54	с-в	3,5	1,90	3,21
44° с.ш.	Июнь	22,9			17	38	с-в, ю-з	2,8	7,30	9,09
16° в.д.	Июль	25,6			18	22	с-в	2,6	7,19	8,71
128 м	Август	25,4			17	25	с-в	2,7	6,37	7,89
	Среднегодовое	16,1			12	46	с-в	3,1	4,48	6,20
	значение									
Стокгольм	Январь	-2,9	9,6	-28,2	4,4	76	з-ю-з	3,9	0,32	0,83
59° с.ш.	Июнь	14,9	32,2	1,0	П,2	55	з-ю-з	4,3	6,57	8,68
18° в.д.	Июль	17,8	34,6	8,0	14,3	54	ю-з	3,7	5,58	8,26
44 м	Август	16,6	31,0	4,8	14,3	56	ю-з	3,8	4,52	6,96
(12 м)	Среднегодовое	6,6	34,6	-28,2	8,3	65	з-ю-з	3,8	2,82	4,56
	значение									
Цюрих	Январь	-1,1	16,0	-8,6	4,9	83	з/ю-з	2,6	0,83	1,85
47° с.ш.	Июнь	15,9	34,9	3,3	12,3	63	3	2.9	5.45	8,41
9° в.д.	Июль	17,6	36,4	5,6	13,8	59	3	2,7	5,80	8.41
569 м	Август	17,0	34,7	4,1	13,8	58	3	2,6	4,56	7,18
(440 м)	Среднегодовое	8,5	36,4	-24,8	8,9	69	3	2,8	3,11	5,22
	значение									
’’ Так в оригинале. -Примеч. пер.
На рис. 2.1.7-1 представлена диаграмма
Mollier, на которой по вертикальной оси отло-
жены температуры, по горизонтальной - абсо-
лютная влажность. Ломаная линия на этой ди-
аграмме ограничивает область, в которой мо-
жет изменяться состояние воздуха для европей-
ского континентального климата (например, в
Страсбурге). Параметры воздуха крайне редко
превосходят предельные значения /=35 °C для
температуры, й=69 кДж/кг для энтальпии и
х= 16 г на 1 кг сухого воздуха для абсолютной
влажности (или давления паров воды около
25 гПа).
Рис. 2.1.7-1. Границы изменения параметров воздуха
для европейского континентального климата на диаграмме
влажного воздуха типа Mollier
2.2. Влажный воздух и его диаграмма
2.2
Многие применения холодильной техники
имеют своей целью охлаждение окружающего
воздуха: например, в случае холодильного скла-
да, как правило, необходимо поддерживать воз-
дух при заданных температуре н влажности.
Из-за того что существуют различные источ-
ники поступления тепла (передача тепла из
внешней среды через стенки; выделение тепла
человеческим организмом н машинами, това-
рами на складе н т.д.), требуется охлаждение
окружающего воздуха путем циркуляции его к
испарителю (питаемому хладагентом) или к ох-
лаждающей батарее (обслуживаемой охлаж-
денной водой) и затем к рассматриваемому по-
мещению. В это помещение может поступать:
-	либо воздух, полностью используемый
повторно, когда в циркуляции участвует 100 %
воздуха из обрабатываемого помещения. Такое
решение является довольно редким, потому что
воздух в помещении насыщается понемногу
различными загрязнениями, выделяемыми хра-
нящимися продуктами, человеческими организ-
мами н т.д. С другой стороны, это решение эко-
номически выгодно, особенно летом, посколь-
ку при этом не нужно охлаждать новые порции
воздуха, имеющие температуру внешней среды
(которая всегда выше температуры рассматри-
ваемого помещения), до температуры воздуха,
подаваемого в помещение;
-	либо воздух, большая часть которого ис-
пользуется повторно, однако он смешивается
перед поступлением в помещение с некоторым
количеством нового воздуха. Так поступают в
большинстве случаев, будь то холодильные
склады или кондиционируемые помещения;
-	либо воздух, обновляемый на 100 %. Та-
кое решение, однако, используется довольно
редко, только в специальных установках кон-
диционирования воздуха, когда хотят полнос-
тью исключить риск повторной подачи загряз-
ненного воздуха, например в случае некоторых
чистых помещений, камер для моделирования
заданных условий или в лабораториях.
Во всех случаях мы имеем дело с некото-
рым объемом вдуваемого воздуха при опреде-
ленных значениях температуры и влажности
для того, чтобы поддерживать требуемые пара-
метры окружающего воздуха. Если установка
работает с воздухом, полностью используемым
повторно или полностью обновляемым, то не-
которые характеристики этого воздуха должны
быть изменены (температура и влажность) в
целях достижения определенных условий вду-
ва для поддерживания параметров окружающе-
го воздуха в их заданных значениях. То же са-
мое будет в случае, если только часть воздуха
используется повторно, при этом предваритель-
но производится смешивание повторно исполь-
зуемого воздуха и нового воздуха.
Если известны параметры повторно исполь-
зуемого воздуха и нового воздуха, то матема-
тический расчет дает возможность определить
температуру н влажность смешанного, а затем
и вдуваемого воздуха после прохождения испа-
рителя или охлаждающей батареи. Однако та-
кие расчеты достаточно трудоемки, н, чтобы их
избежать, специалисты применяют метод гра-
фического решения этих задач. Для этого ис-
пользуют диаграмму влажного воздуха, приме-
нение которой особенно просто и которую мы
приведем в п. 2.2.3. Однако прежде нам необ-
ходимо уточнить некоторые общие понятия, от-
носящиеся к влажному воздуху.
2.2.1.	Характеристики влажного
воздуха, определения
Воздух, окружающий нас со всех сторон, -
это смесь различных газов, содержание кото-
рых практически постоянно (это азот, кисло-
род, аргон), и водяного пара, содержание кото-
2.2.1. ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА, ОПРЕДЕЛЕНИЯ
413
рого является переменным. Наименьшее содер-
жание практически равно 0 % (при низких тем-
пературах), а наибольшее - примерно 3 % по
массе или около 4 % по объему.
Мы только что отметили, что воздух явля-
ется смесью газов и паров воды, причем каж-
дый компонент имеет парциальное давление,
равное давлению, которое он бьгимел, если бы
был один.
Закон Дальтона, о котором мы уже говори-
ли в п. 1.3.4.10, утверждает, что полное давле-
ние смеси (влажного воздуха) равно
Pah = Pas + Pve ,
где рш - парциальное давление сухого воздуха;
pve - парциальное давление паров воды.
Если газы обычно могут смешиваться в лю-
бых пропорциях, то воздух может вместить
лишь определенное количество паров воды,
потому что парциальное давление pw паров
воды в смеси не может быть больше парциаль-
ного давления насыщения pves этих паров при
рассматриваемой температуре. Существование
предельного парциального давления насыще-
ния проявляется в том, что все избыточные
пары воды сверх этого предела будут конден-
сироваться.
Мы увидим в разд. 2.2.3, что совокупность
точек, разграничивающих состояния воздуха
ненасыщенного н воздуха перенасыщенного,
образует кривую насыщения на диаграмме
влажного воздуха. Как только парциальное дав-
ление пара (говорят также: упругость паров
воды) достигает значения давления насыщения
pves, происходит конденсация, которая, однако,
не всегда проявляется в виде осадка: на самом
деле иногда избыток паров воды может про-
явиться в виде мельчайших капелек воды или
кристалликов льда, которые остаются в возду-
хе во взвешенном состоянии (в виде облака или
тумана с изморозью).
2.2.1.1.	Абсолютная влажность воздуха
До тех пор пока парциальное давление pve
паров воды будет меньше давления насыщения
pves прн рассматриваемой температуре, можно
применять уравнение состояния идеальных га-
зов (см. п. 1.3.4.3) к каждому из компонентов.
Следовательно, можно записать:
-	для сухого воздуха:
Т
Pas ~ ^as * Rp,as * р,
-	и для паров воды:
Т
Pve = Wve ’ Rp.ve '	>
где mm - масса сухого воздуха, кг;
mve - масса паров воды, кг;
R - удельная газовая постоянная сухого
воздуха, Дж/(кг-К) (см. табл. 2.7.1-2);
R ve - удельная газовая постоянная паров
воды, Дж/(кг-К);
Т - температура влажного воздуха, К;
Г - объем влажного воздуха, м3.
Разделив почленно два этих уравнения, по-
лучаем
Pas _ mas ’ Rp,as
Pve ^ve ‘ ^pye
ИЛИ
mve _ ^P,as Pve
^as Rpye Pas
Если применить это соотношение к массе
сухого газа, равной 1 кг, то из отношения
mve
mas
найдем массу паров воды, содержащихся в 1
кг сухого воздуха и образующих прн этом смесь
из (1+х) кг влажного воздуха.
Эта масса паров воды, нли абсолютная
влажность, обозначается через х, и равна
x=mve ^RP,<* Pve .
Was Rp,ve Pas
Из табл. 2.7.1-2 получаем
Rpas = 287,1 Дж/(кг-К),
ve = 461,5Дж/(кг-К).
Отсюда следует, что
287,1 pve =
461,5 Pas
414
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
= 0,622^-, кг на 1 кг сухого воздуха,
Pve
и поскольку
Pas ~ Pah ~ Pve ’
то можно также записать
х = 0,622——
Pah ~ Pve
Мы видели в п. 1.3.4.3, что удельная газо-
вая постоянная обратно пропорциональна мо-
лярной массе газа. Следовательно, можно за-
писать
х — Муе Руе
Ma, Pas
где Mve - молярная масса паров воды, равная
18,02 кг/кмоль, и Мт - молярная масса сухого
воздуха, равная 28,96 кг/кмоль. Тогда из пос-
ледней формулы снова найдем, что
Из формулы
х = 0,622——
Pah ~~ Pve
получаем
Pve (0,622+ х)
Пример
Пусть имеется влажный воздух при давле-
нии раЛ=1 ООО мбар. Если парциальное давле-
ние пара pvc 5,25 мбар, то абсолютная влаж-
ность воздуха равна
х = 0,622——
Pah ~~ Pve
= 0,622
5,25
1000-5,25
= 0,00328 кг на 1 кг сухого воздуха =
= 3,28 г на 1 кг сухого воздуха.
Как мы увидим ниже, чтобы знать состоя-
ние воздуха, нужно еще знать либо температу-
ру, либо относительную влажность. Если обра-
титься к табл. 2.2.2-1, то получим, что суще-
ствует много состояний воздуха с абсолютной
влажностью 3,28 г/кг, например:
-	воздух при 1 °C и относительной влажно-
сти 80 %,
-	воздух при 11 °C и относительной влаж-
ности 40 %.
Если, как мы это уже видели, обозначить
через pves парциальное давление насыщенных
паров воды, то содержание воды во влажном
воздухе в состоянии насыщения будет равно
Pah ~~ Pve,s
Если при заданной температуре содержание
воды х во влажном воздухе превысит содержа-
ние xs, соответствующее насыщению, то масса
паров веды, содержащихся в воздухе, будет рав-
на m^-Xj, тогда как излишек воды тш(х-х) бу-
дет содержаться в нем в виде конденсата. Если
температура t выше 0,01 °C (тройная точка),
этот конденсат будет находиться в жидкой фазе
(туман), а при температуре ниже 0,01 °C - в
твердой фазе (лед, иней).
2.2.1.2.	Относительная влажность
воздуха
Относительной влажностью <р, или сте-
пенью влажности, или гигрометрическим по-
казателем для данной температуры называют
отношение парциального давления паров воды
к парциальному давлению насыщенных паров.
Следовательно,
<р = ^-.
Pve,s
Поскольку для ненасыщенного воздуха
Рverves’ то относительная влажность меньше
1. При насыщении pve~pveiS, следовательно, ср= 1.
Если абсолютная влажность больше, чем абсо-
лютная влажность при насыщении, то понятие
относительной влажности теряет смысл.
Вводя в уравнение
х = 0,622—^—
Pah ~~ Pve
величину pve^pve^ получаем
2.2.1. ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА, ОПРЕДЕЛЕНИЯ
415
у._. 0,622
Pah tty ~~ Pve,s
и, следовательно,
ф = _Z-----
0,622+ х pve<5
Пример
Для температуры 1 °C табл. 2.2.2-1 дает зна-
чение давления насыщенных паров воды
5=6,56 мбар. Если при 1 °C давление паров
для рассматриваемого воздухаpv=5,25 мбар,
то относительная влажность равна
Ф = — = 0,8 = 80%.
6,56
Мы получили в предыдущем примере, что
при парциальном давлении паров воды 5,25
мбар абсолютная влажность х составляет 3,28
г на 1 кг сухого воздуха. Следовательно, в на-
шем примере при температуре 1 °C получаем
также
ф=-^_______
0,622+ х Pves
=	0,00328 х 1000 = 0 _ 80%
0,622 + 0,00328 6,56
Мы увидим в разд. 2.6.4, как определить
степень влажности окружающего воздуха, зная
температуры, измеряемые с помощью сухого и
влажного термометров.
2.2.1.З.	Плотность влажного воздуха
Плотность влажного воздуха раА равна
сумме плотности сухого воздуха и плотнос-
ти паров воды pve. Тогда получаем:
Рай ~ Pas Pve 
Ранее, в п. 2.2.1.1, мы отмечали, что (урав-
нение состояния идеальных газов)
Г
Pas ~~ ^as ’ Rp,as ' у
ИЛИ
V Rp,as'T
И
Т
Pve — ™ve 'Rp,ve ~у’
ИЛИ
.	_ mve Pve
Pve V R -T'
Получаем в результате, что
n г Р“ I Pve
Р“^ р т р т ’
Кр^ ' * Kp ve ’ •*
где pah - плотность влажного воздуха, кг/м3;
р^ - парциальное давление сухого воздуха,
Па; “
pve - парциальное давление паров воды, Па;
Rpas = Дж/(кг-К) - удельная газовая
постоянная сухого воздуха;
Rpve = 461,5 Дж/(кг-К) - удельная газовая
постоянная паров воды;
Т - абсолютная температура, К.
Парциальные давления часто выражаются в
мбар, и поскольку 1 мбар=100 Па, то предыду-
щая формула примет вид
100-Рдз । 100	100Pfl, ! 100pve _
РаА Rp^-T Rp,ve-T	287,1-T 461,5-7’
= 0,3483-^ + 0,2166^-.
T	T
Так как
Pas ~ Pah Pve ’
получим
paA= 0,3483^--0,1316^-;
это позволяет сделать вывод, что влажный воз-
дух всегда легче, чем сухой.
Применение уравнения состояния к влажно-
му воздуху' дает
Т
Pah = mah ' Rp,ah '
ИЛИ
п mah _ Pah
V Rp,ah-T'
416
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
где Rp ah - удельная газовая постоянная влаж-
ного воздуха, связанная с удельными газовы-
ми постоянными Rp ш сухого воздуха и Rp ve па-
ров воды соотношением
+х -7?
п _	_______P-Ve
Kp,ah-	1,v
Плотность влажного воздуха может быть
также записана в виде
1 + *	Pah
Rpas+x-Rpve Т
Пример
Рассмотрим воздух при тех же условиях, что
и в предыдущих примерах, т. е. при темпера-
туре 1 °C, давлении влажного воздуха 1000
мбар и парциальном давлении 5,25 мбар.
При этих условиях плотность рассматрива-
емого воздуха равна
pah = 0,3483	0,1316	=
= 0,3483^-0,1316-^ =
273 + 1	273+1
= 1,2686 кг/м3.
Рис. 2.2.1-1. Диаграмма для определения
плотности влажного воздуха.
Пример. Если давление влажного воздуха
/7^=1000 мбар, температура Г=1 °C и относи-
тельная влажность <р=0,8, то диаграмма дает
справа на оси ординат плотность сухого возду-
ха, равную 1,272 кг/м3; эта величина должна
быть уменьшена на* поправку Др=0,002. Отсю-
да плотность влажного воздуха раА=1,272-
0,002=1,27 кг/м3. Это значение, очень близкое
к полученному в расчете, но немного менее
точное
2.2.1. ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА, ОПРЕДЕЛЕНИЯ
417
Так как абсолютная влажность воздуха
х=3,28 г/кг, имеем также
1 + Х Pah _
h Я,.»+*Л.~ Т .
1+0,00328	100x1000
=------------------х-----------=
287,1+0,00328x461,5	273+1
= 1,2686 кг/м3.
Диаграмма на рис. 2.2.1-1 позволяет легко
определить плотность воздуха в зависимости от
барометрического давления, температуры и сте-
пени влажности.
2.2.1.4.	Удельный объем влажного
воздуха
Во многих расчетах по охлаждению возду-
ха необходимо знать удельный объем влажно-
го воздуха. Обозначим рассматриваемый объем
влажного воздуха через V, а массу сухого воз-
духа через т^, тогда получим удельный объем
V	Кр,а^-Т	Rp,ve'T
V1+X =---=	----+Х-2----=
^as Pah	Pah
R T (R	T
=	^ + x =461,5 —(0,622 + x).
Pah ^Rp,ve	Pah
По отношению к массе влажного воздуха
удельный объем записывается в виде
V
Vah =----7--->
Шда+тте
при этом получаем отношение, связывающее
Vl+x С Vx:
/. X 1 + Х
Vl+x=VaA(l + x) =--,
Pah
где pah - плотность, которую мы обсуждали
выше.
Пример
Рассмотрим снова воздух при +1 °C, как и
в предыдущих примерах. Находим, что
у, = 461,5 х—————(о,622 + 0,00328) =
100000v	7
= 0,7908 м3/кг,
это значение дает объем влажного воздуха, со-
держащего единицу массы сухого воздуха.
В предыдущем примере мы получили
рай = 1,2686 кг на 1 м3 влажного воздуха,
следовательно,
vah = —-— = 0,7882 м3/кг.
ah 1,2686	'
Это число равно объему влажного воздуха,
содержащего единицу массы влажного возду-
ха. Так как х=0,00328 кг, получаем
Vi+х = vah (1 + х) = 0,7882(1 + 0,003 28) =
= 0,7908 м3/кг.
2.2.1.5.	Энтальпия влажного воздуха
Она равна сумме энтальпий компонентов
влажного воздуха. Если обозначить:
через удельную энтальпию сухого воз-
духа, кДж/кг, и
через hve удельную энтальпию влажного
воздуха, кДж/кг,
то энтальпия влажного воздуха будет равна
H = mas-Aaj+mve-/ive.
Отнеся ее к массе сухого воздуха, полу-
чим
h —	'^аг 	. h —И 4- v. h
"1+х	‘“ve "as+X‘"ve.
mas mas mas
Удельная энтальпия сухого воздуха равна
has ~ Ср,as '
где с - удельная теплоемкость сухого возду-
t - температура, ° С.
Если перепады температуры невелики, мож-
но положить ср<и=1 кДж/(кг-К), однако, как
только перепады температур станут большими,
расчеты следует проводить исходя из теплоем-
кости, средней между 0 °C и рассматриваемой
температурой t.
Удельная энтальпия паров воды равна
hve = Г0 +Cp,ve <
где г0 = 2500 кДж/кг - скрытая теплота обра-
зования паров воды при 0 °C;
Cpve ~ удельная теплоемкость паров воды,
кДж/(кг-К);
418
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
t - температура, °C.
Для удельной теплоемкости паров воды
можно принять значение срте=1,86 кДж/(кг-К),
эта величина мало меняется в интересующей
нас области температур (см. рис. 1.3.3-24).
Окончательно получаем
hhx = с p,as ' Z + Х (”Ь + сp,ve  0 =
= 1 + х(2500+1,861),
кДж на (1+х) кг влажного воздуха,
вплоть до того состояния, когда воздух макси-
мально насыщен влагой.
Когда в воздухе содержится, кроме пара,
еще н вода в жидком состоянии, т. е. когда со-
держание воды х больше значения xs, соответ-
ствующего насыщению, энтальпия этого воз-
духа равна
h'.+x = cp,as ' ' + ХДГ0 + CptVe •') + (*- Х5) ' Cp tl • 1,
где последний член представляет энтальпию
массы жидкой воды (х - х5), удельная теплоем-
кость которой равна
Ср,е1 = 4>19 КДЖ/(КГ-К).
Следовательно, в этом случае имеем
А1+х = 1 + хД2500 + 1,86 1)+(х-х5)-4,19 t.
Наконец, в случае, когда воздух по-прежне-
му насыщен, но температура ниже О °C, в воз-
духе содержится лед. Энтальпия воздуха умень-
шается на сумму количества тепла, отданного
при отвердевании льда (теплота отвердевания
/у=332 кДж/кг, см. табл. 1.3.3-7), и тепла, от-
данного прн охлаждении льда от 0 до t °C (при
теплоемкости льда cg, равной в среднем 2,05
кДж/(кг-К) для температуры от 0 до -20 °C, см.
табл. 1.3.1-3). Тогда получаем
А1+х = ср,ах 4 +*Х'о +Cp ve -t)~
= 1 + хД2500 + 1,861)-
-(х-хх)(332-2,051)
Во всех случаях удельная энтальпия влаж-
ного воздуха Л1+х, которую впредь для просто-
ты будем обозначать h, выражается в кДж на 1
кг сухого воздуха или (1+х) кг влажного возду-
ха.
Пример
Если мы вернемся к примеру ненасыщен-
ного воздуха при +1 °C, рассмотренному вы-
ше, абсолютная влажность которого равна
х=0,00328 кг на 1 кг сухого воздуха, то найдем,
что энтальпия равна
Л = 1 + 0,00328 (2500+1,86 х 1) =
= 9,206 кДж на 1 кг сухого воздуха.
(Табл. 2.2.2-1 дает Л=9,20 кДж/кг.)
2.2.1.6.	Другие определения
Они относятся главным образом к точке
(температуре) росы, определяемой как темпе-
ратура, при которой начинается конденсация
воды в охлаждаемой газовой смеси, а также к
температурам сухого термометра и влажного
термометра, которые являются просто темпера-
турами, измеренными термометром с сухим
термочувствительным баллоном или термомет-
ром с влажным термочувствительным балло-
ном (шариком).
Мы вернемся к ним в разд. 2.2.3 при изуче-
нии диаграммы влажного воздуха и в разд.
2.6.2 при изучении приборов для измерения
температуры.
2.2.2. ТАБЛИЦЫ ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА
419
2.2.2.	Таблицы влажного воздуха
Таблица 2.2.2-1
Характеристики влажного воздуха при давлении 1000 мбар в зависимости от температуры
и относительной влажности
р, - парциальное давление паров воды, мбар, х - абсолютная влажность, г на 1кг сухого воздуха, h - энтальпия
влажного воздуха, кДж/(1+х) кг.
Г, °C	Характе- ристика	Относительная влажность, %									
		10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
	А	0,14	0,27	0,41	0,55	0,68	0,82	0,96	1,10	1,23	1,37
-17	X	0,09	0,17	0,25	0,34	0,42	0,51	0,60	0,68	0,77	0,85
	h	-16,8	-16,6	-16,4	-16,2	-16,0	-15,8	-15,5	-15,3	-15,1	-14,9
	Ру	0,15	0,30	0,45	0,60	0,75	0,90	1,05	1,20	1,35	1,50
-16	X	0,09	0,19	0,28	0,37	0,47	0,56	0,65	0,75	0,84	0,93
	h	-15,8	-15,5	-15,3	-15,1	-14,8	-14,6	-14,4	-14,1	-13,9	-13,7
	Ру	0,16	0,33	0,49	0,66	0,82	0,99	1,15	1,32	1,48	1,65
-15	X	0,10	0,20	0,30	0,41	0,51	0,62	0,72	0,82	0,92	1,03
	h	-14,7	-14,5	-14,2	-14,0	-13,7	-13,5	-13,2	-13,0	-12,7	-12,5
	Ру	0,18	0,36	0,54	0,72	0,90	1,09	1,27	1,45	1,63	1,81
-14	X	0,11	0,22	0,34	0,45	0,56	0,68	0,79	0,90	1,01	1,13
	h	-13,7	-13,5	-13,2	-12,9	-12,6	-12,3	-12,0	-11,8	-11,5	-11,2
	Ру	0,20	0,40	0,59	0,79	1,00	1,19	1,39	1,58	1,78	1,98
-13	X	0,12	0,25	0,37	0,49	0,62	0,74	0,86	0,98	1,11	1,23
	h	-12,7	-12,4	-12,1	-11,8	-11,5	-11,2	-10,9	-10,6	-10,3	-10,0
	Ру	0,22	0,43	0,65	0,87	1,08	1,30	1,52	1,74	1,95	2,17
-12	X	0,14	0,27	0,40	0,54	0,67	0,81	0,95	1,08	1,21	1,35
	h	-11,6	-11,3	-11,0	-10,7	-10,3	-10,0	-9,6	-9,3	-9,0	-8,6
	Ру	0,24	0,47	0,71	0,95	1,18	1,42	1,66	1,90	2,13	2,37
-11	X	0,15	0,29	0,44	0,59	0,73	0,88	1,03	1,18	1,33	1,48
	h	-10,6	-10,3	-9,9	-9,5	-9,2	-8,8	-8,4	-8,1	-7,7	-7,3
	Ру	0,26	0,52	0,78	1,04	1,29	1,55	1,81	2,07	2,33	2,59
-10	X	0,16	0,32	0,48	0,65	0,80	0,96	1,13	1,29	1,45	1,62
	h	-9,6	-9,2	-8,8	-8,4	-8,0	-7,6	-7,2	-6,8	-6,4	-6,0
	Ру	0,28	0,57	0,85	1,13	1,41	1,70	1,98	2,26	2,55	2,83
-9	X	0,17	0,35	0,53	0,70	0,88	1,06	1,23	1,41	1,59	1,77
	h	-8,6	-8,1	-7,7	-7,3	-6,8	-6,4	-5,9	-5,5	-5,1	4,6
	Ру	0,31	0,62	0,93	1,24	1,54	1,85	2,16	2,47	2,78	3,09
-8	X	0,19	0,38	0,58	0,77	0,96	1,15	1,35	1,54	1,73	1,93
	h	-7,5	-7,0	-6,6	-6,1	-5,6	-5,1	—4.6	—4 2	-3,7	-3,2
	Ру	0,34	0,68	1,01	1,35	1,69	2,03	2,37	2,70	3,04	3,38
-7	X	0,21	0,42	0,63	0,84	1,05	1,26	1,48	1,68	1,90	2,11
	h	-6,5	-6,0	-5,4	-4,9	-4,4	-3,9	-3,3	-2,8	-2,3	-1,8
	Ру	0,37	0,74	1,10	1,47	1,84	2,09	2,58	2,94	3,31	3,68
	X	0,23	0,46	0,68	0,92	1,15	1,30	1,61	1,83	2,06	2,30
	h	-5,4	-4,9	-4,3	-3,7	-3,1	-2,8	-2,0	-1,4	-0,9	-о,з
	Ру	0,40	0,80	1,20	1,60	2,00	2,41	2,81	3,21	3,61	4,01
-5	X	0,25	0,50	0,75	1,00	1,25	1,50	1,75	2,00	2,25	2,50
	h	—4.4	-3,8	-зд	-2,5	-1,9	-1,3	-0,6	0,0	0,6	1,2
	Ру	0,44	0,87	1,31	1,75	2,18	2,62	3,06	3,50	3,93	4,37
—4	X	0,27	0,54	0,81	1,09	1,36	1,63	1,91	2,18	2,45	2,73
	h	-3,3	-2,6	-2,0	-1,3	-0,6	0,0	0,8	1,4	2,1	2,8
	Ру	0,47	0,95	1,42	1,90	2,37	2,85	3,32	3,80	4,27	4,75
-3	X	0,29	0,59	0,88	1,18	1,48	1,78	2,07	2,37	2,67	2,97
	h	-2,3	-1,5	-0,8	0,0	0,7	1,4	2,2	2,9	3,7	4,4
	Ру	0,52	1,03	1,55	2,07	2,58	3,10	3,62	4,14	4,65	5,17
-2	X	0,32	0,64	0,96	1,29	1,61	1,93	2,26	2,58	2,90	3,23
	h	-1,2	-0,4	0,4	1,2	2,0	2,8	3,6	4,4	5,2	6,1
	Ру	0,56	1,12	1,69	2,25	2,81	3,37	3,93	4,50	5,06	5,62
-1	X	0,35	0,70	1,05	1,40	1,75	2,10	2,45	2,81	3,16	3,52
	h	0,1	0,7	1,6	2,5	3,4	4,2	5,1	6,0	6,9	7,8
420
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Продолжение табл. 2.2.2-1
/, °C	Характе- ристика	Относительная влажность. %									
		10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
	р.	0,61	1,22	1,83	2,44	3,06	3,67	4,28	4,89	5,50	6,11
0	X	0,38	0,76	1,14	1,52	1,91	2,29	2,67	3,06	3,44	3,82
	h	0,95	1,90	2,85	3,80	4,75	5,70	6,65	7,60	8,55	9,55
	Ру	0,66	1,31	1,97	2,62	3,28	3,94	4,59	5,25	5,90	6,56
1	X	0,41	0,82	1,23	1,63	2,05	2,46	2,87	3,28	3,69	4,11
	h	2,02	3,05	4,07	5,07	6,12	7,15	8,18	9,20	10,2	11,3
	Ру	0,71	1,41	2,12	2,82	3,53	4,23	4,94	5,64	6,35	7,05
2	X	0,44	0,88	1,32	1,76	2,20	2,64	3,09	3,53	3,97	4,42
	h	3,10	4,20	5,30	6,40	7,50	8,60	9,73	10,8	11,9	13,1
	Ру	0,76	1,51	2,27	3,03	3,79	4,54	5,30	6,06	6,81	7,57
3	X	0,47	0,94	1,42	1,89	2,37	2,84	3,31	3,79	4,26	4,75
	h	4,17	5,35	6,55	7,73	8,93	10,1	11,3	12,5	13,7	14,9
	Ру	0,81	1,63	2,44	3,25	4,07	4,88	5,69	6,50	7,32	8,13
4	X	0,50	1,02	1,52	2,03	2,54	3,05	3,56	4,07	4,59	5,10
	h	5,25	6,55	7,81	9,09	10,4	11,6	12,9	14,2	15,5	16,8
	Ру	0,87	1,74	2,61	3,48	4,36	5,23	6,10	6,97	7,84	8,72
5	X	0,54	1,08	1,63	2,17	2,72	3,27	3,82	4,37	4,92	5,47
	h	6,35	7,71	9,09	10,4	11,8	13,2	14,6	16,0	17,3	18,7
	Ру	0,93	1,87	2,81	3,74	4,68	5,61	6,55	7,48	8,42	9,35
6	X	0,58	1,17	1,75	2,34	2,92	3,51	4,10	4,69	5,28	5,87
	h	7,45	8,93	10,4	11,9	13,3	14,8	16,3	17,8	19,3	20,7
	ру	1,00	2,00	3,00	4,00	5,00	6,00	7,00	8,00	9,00	10,01
7	X	0,62	1,25	1,87	2,50	3,13	3,75	4,38	5,02	5,65	6,29
	h	8,55	10.1	11.7	13.3	14.9	16.4	18.0	19.6	21.2	22.8
	Ру	1,07	2,14	3,22	4,29	5,36	6,43	7,50	8,58	9,65	10,72
8	X	0,67	1,33	2,01	2,68	3,35	4,03	4,70	5,38	6,06	6,74
	h	9,68	11,3	13,1	14,7	16,4	18,1	19,8	21,5	23,2	25,0
	РУ	1,15	2,29	3,44	4,59	5,74	6,88	8,03	9,18	10,32	11,47
9	X	0,72	1,43	2,15	2,87	3,59	4,31	5,04	5,76	6,49	7,22
	h	10,8	12,6	14,4	16,2	18,0	19,8	21,7	23,5	25,3	27,2
	Ру	1,23	2,45	3,68	4,91	6,14	7,36	8,59	9,82	11,04	12,27
10	X	0,77	1,53	2,30	3,07	3,84	4,61	5,39	6,17	6,94	7,73
	h	. 11,9 _	13,9	15,8	17,7	19,7	21,6	23,6	25,5	27,5	29,5
	ру	1,31	2,62	3,94	5,25	6,56	7,87	9,18	10,5	11,8	13,12
11	X	0,82	1,63	2,46	3,28	4,11	4,93	5,76	6,60	7,43	8,27
	h	13,1	15,1	17,2	19,3	21,4	23,4	25,5	27,6	29,7	31,8
	Ру	1,40	2,80	4,20	5,60	7,01	8,41	9,81	И,2	12,6	14,0
12	X	0,87	1,75	2,62	3,50	4,39	5,28	6,16	7.05	7,94	8,84
	h	14,2	16,4	18,6	20,8	23,1	25,3	27,5	29,8	32,0	34,3
	pv	1,50	3,00	4,50	6,00	7,50	9,00	10,5	12,0	13,5	15,0
13	X	0,93	1,87	2,81	3,75	4,70	5,65	6,60	7,55	8,51	9,45
	h	15,3	17,7	20,1	22,5	24,9	27,3	29,7	32,1	34,5	36,9
	Ру	1,60	3,20	4,80	6,40	8,00	9,60	11,2	12,8	14,4	16,0
14	X	1,00	2,00	3,00	4,01	5,02	6,03	7,05	8,06	9,09	10,1
	h	. 16,5 .	19,1	21,6	24,1	26,7	29,2	31,8	34,4	37,0	39,5
	Ру	1,70	3,40	5,11	6,81	8,52	10,2	11,9	13,6	15,3	17,0
15	X	1,06	2,12	3,19	4,26	5,34	6,41	7,49	8,58	9,66	10,8
	h	17,7	20,4	23,1	25,8	28,5	31,2	33,9	36,7	39,4	42,0
	Ру	1,81	3,63	5,45	7,27	9,09	10,9	12,7	14,5	16,4	18,2
16	X	1,13	2,27	3,41	4,56	5,71	6,85	8,00	9,15	10,3	11,5
	h	18,9	21,7	24,6	27,5	30,4	33,3	36,2	39,1	42,1	45,1
	Ру	1,94	3,87	5,81	7,74	9,68	11,6	13,6	15,5	17,4	19,4
17	X	1,21	2,42	3,63	4,85	6,08	7,30	8,58	9,79	11,0	12,3
	h	20,1	23,1	26,2	29,3	32,4	35,5	38,7	41,8	44,8	48,1
	Ру	2,06	4,12	6,19	8,25	10,3	12,4	14,4	16,5	18,6	20,6
18	X	1,28	2,57	3,87	5,17	6,47	7,81	9,09	10,4	11,8	13,1
	h	21,2	24,5	27,8	31,1	34,4	37,8	41,0	44,3	47,9	51,2
2.2.2. ТАБЛИЦЫ ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА
421
Продолжение табл. 2.2.2-1
Г, °C	Характе- ристика	Относительная влажность, %									
		10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
	Ру	2,20	4,39	6,59	8,78	и,о	13,2	15,4	17,6	19,8	22,0
19		1,37	2,74	4,13	5,51	6,92	8,32	9,73	ИД	12,6	14,0
	h	22,5	25,9	29,5	33,0	36,5	40,1	43,7	47,1	50,9	54,5
	Ру	2,34	4,67	7,01	9,35	11,7	14,0	16,4	18,7	21,0	23,4
20		1,46	2,92	4,39	5,87	7,36	8,83	10,4	11,9	13,3	14,9
	й	23,7	27,4	31,1	34,9	38,7	42,4	46,4	50,2	53,7	57,8
	р»	2,49	4,97	7,46	9,94	12,4	14,9	17,4	19,9	22,4	24,9
21	х	1,55	3,11	4,67	6,24	7,81	9,41	11,0	12,6	14,3	15,9
	h	24,9	28,9	32,9	36,8	40,8	44,9	48,9	53,0	57,3	61,4
	р»	2,64	5,28	7,93	10,6	13,2	15,9	18,5	21,1	23,8	26,4
22		1,65	3,30	4,97	6,66	8,32	10,1	И.7	13,4	15,2	16,9
	h	26,2	30,4	34,6	38,9	43,1	47,7	51,7	56,0	60,6	64,9
	Р-	2,81	5,62	8,42	11,25	14,0	16,8	19,7	22,5	25,3	28,1
23		1,75	3,52	5,28	7,06	8,83	10,6	12,5	14,3	16,2	18,0
	h	27,4	32,0	36,4	41,0	45,5	50,0	54,8	59,4	64,2	68,8
	Р>	2,98	5,96	8,95	11,9	14,9	17,9	20,9	23,9	26,8	29,8
24		1,86	3,73	5,62	7,49	9,41	11,3	13,3	15,2	17,1	19,1
	h	28,7	33,5	38,3	43,1	47,9	52,8	57,8	62,7	67,5	72,6
	Р-	3,17	6,33	9,50	12,7	15,8	19,0	22,2	25,3	28,5	31,7
25		1,98	3,96	5,97	8,00	9,99	12,1	14,1	16,2	18,3	20,4
	h	30,0	35,1	40,2	45,4	50,4	55,8	60,9	66,3	71,6	76,9
	Ру	3,36	6,72	Ю,1	13,4	16,8	20,2	23,5	26,9	30,2	33,6
26		2,10	4,21	6,35	8,45	10,6	12,8	15,0	17,2	19,4	21,6
	h	31,3	36,7	42,2	47,5	53,0	58,6	64,2	69,8	75,4	81,1
	Ру	3,56	7,13	10,7	14,3	17,8	21,4	24,9	28,5	32,1	35,6
27		2,22	4,47	6,73	9,02	н,з	13,6	15,9	18,3	20,6	23,0
	h	32,7	38,4	44,2	50,0	55,8	61,7	67,5	73,7	79,5	85,7
	Ру	3,78	7,56	п,з	15,1	18,9	22,7	26,4	30,2	34,0	37,8
28		2,36	4,74	7,П	9,54	12,0	14,5	16,9	19,4	21,9	24,4
	h	34,0	40,1	46,1	52,3	58,6	65,0	71,1	77,5	83,9	90,3
	Ру	4,00	8,00	12,0	16,0	20,0	24,0	28,0	32,0	. 36,0	40,0
29		2,50	5,02	7,55	10,1	12,7	15,3	17,9	20,6	23,2	25,9
	h	35,4	41,8	48,3	54,8	61,4	68,1	74,7	81,6	88,3	95,1
	Ру	4,24	8,48	12,7	17,0	21,2	25,4	29,7	33,9	38,2	42,4
30		2,65	5,32	8,00	10,8	13,5	16,2	19,0	21,8	24,7	27,5
	h	36,8	43,6	50,4	57,6	64,5	71,4	78,6	85,7	93,1	100,3
	Ру	4,49	8,98	13,5	18,0	22,5	26,9	31,4	35,9	40,4	44,9
31		2,81	5,64	8,51	11,4	14,3	17,2	20,2	23,2	26,2	29,2
	h	38,2	45,4	52,8	60,2	67,6	75,0	82,7	90,3	98,0	105,7
	Ру	4,75	9,51	14,3	19,0	23,8	28,5	33,3	38,0	42,8	47,5
32		2,97	5,97	9,02	12,1	15,2	18,3	21,4	24,6	27,8	31,1
	h	39,6	47,3	55,1	63,0	70,9	78,8		86,8	95,0	103,2	111,3
	Ру	5,03	10,1	15,1	20,1	25,1	30,2	35,2	40,2	45,3	50,3
33		3,14	6,35	9,54	12,8	16,0	19,4	22,7	26,1	29,5	32,9
	h	41,0	49,3	57,4	65,8	74,0	82,7	91,1	99,9	108,6	117,3
	Ру	5,32	10,6	16,0	21,3	26,6	31,9	37,2	42,5	47,9	53,2
34		3,33	6,66	10,1	13,5	17,0	20,5	24,0	27,6	31,3	34,9
	h	42,5	51,1	59,9	68,6	77,6	86,5	95,5	104,7	114,2	123,7
	Ру	5,62	11,2	16,9	22,5	28,1	33,7	39,4	45,0	50,6	56,2
35		3,52	7,05	10,7	14,3	18,0	21,7	25,5	29,3	33,2	37,0
	h	44,0	53,1	62,4	71,7	81,2	90,7	100,4	110,2	120,2	129,9
	Ру	5,94	П,9	17,8	23,8	29,7	35,6	41,6	47,8	53,5	59,4
36		3,72	7,49	11,3	15,2	19,0	23,0	27,0	31,2	35,2	39,3
	h	45,5	55,2	'65,0	75,0	84,8	95,0	105,3	116,1	126,4	136,9
	Ру	6,27	12,6	18,8	25,1	31,4	37,6	43,9	50,2	56,5	62,7
37	X	3,92	7,94	П,9	16,0	20,2	24,3	28,6	32,9	37,3	41,6
	h	47,1	57,4	67,6	78,1	88,9	99,4	110,5	121,5	132,8	143,9
422
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Окончание табл. 2.2.2-1
f, °C	Характе- ристика	Относительная влажность. %									
		10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
	Ру	6,62	13,2	19,9	26,5	33,1	39,7	46,4	53,0	59,6	66,2
38	X	4,15	8,32	12,6	16,9	21,3	25,7	30,3	34,8	39,4	44,1
	h	48,7	59,4	70,4	81,4	92,8	104,1	115,9	127,5	139,3	151,4
	Ру	6,99	14,0	21,0	28,0	35,0	42,0	49,0	56,0	63,0	69,9
39	X	4,38	8,83	13,3	17,9	22,6	27,3	32,1	36,9	41,8	46,8
	h	50,3	61,7	73,2	85,1	97,1	109,2	121,6	133,9	146,5	159,4
	Ру	7,38	14,8	22,1	29,5	36,9	44,3	51,6	59,0	66,4	73,8
40	X	4,62	9,34	14,1	18,9	23,8	28,8	33,8	39,0	44,2	49,5
	h	51,9	64,0	76,3	88,7	101,3	114,1	127,0	140,4	153,8	167,7
	Ру	7,78	15,6	23,3	31,1	38,9	46,7	54,4	62,2	70,0	77,8
41	X	4,88	9,86	14,8	20,0	25,2	30,5	35,8	41,3	46,8	52,5
	h	53,6	66,4	79,1	92,5	105,9	119,6	133,3	147,4	161,6	176,3
	Ру	8,20	16,4	24,6	32,8	41,0	49,2	57,4	65,6	73,8	82,0
42	X	5,14	10,4	15,7	21,1	26,6	32,2	37,9	43,7	49,6	55,5
	h	55.3	68.8	82.5	96.4	110.6	125.0	139.7	154.7	169.9	185.3
	Ру	8,64	17,3	25,9	34,6	43,2	51,8	60,5	69,1	77,8	86,4
43	X	5,42	11,0	16,5	22,3	28,1	. 34,0	40,1	46,2	52,5	58,8
	h	57,0	71,4	85,6	100,5	115,5	130,7	146,5	162,2	178,5	194,7
	Ру	9,10	18,2	27,3	36,4	45,5	54,6	63,7	72,8	81,9	91,0
44	X	5,71	11,5	17,5	23,5	29,7	35,9	42,3	48,8	55,5	62,3
	h	58.7	73.7	89.2	104.7	120.7	136.8	153.2	170.0	187.3	204.9
	Ру	9,58	19,2	28,7	38,3	47,9	57,5	67,1	76,7	86,2	95,8
45	X	6,02	12,2	18,4	24,8	31,3	38,0	44,7	51,7	58,7	65,9
	h	60,6	76,5	92,5	109,1	125,9	143,2	160,5	178,6	196,7	215,3
	Ру	10,1	20,2	30,3	40,3	50,4	60,5	70,6	80,7	90,8	100,8
46	X	6,35	12,8	19,4	26,1	33,0	40,1	47,3	54,6	62,1	69,8
	h	62,4	79,1	96,2	113,5	131,3	149,7	168,3	187,2	206,6	226,2
	Ру	10,6	21,2	31,8	42,4	53,1	63,7	74,3	84,9	95,5	106,1
47	X	6,66	13,5	20,4	27,5	34,9	42,3	49,9	57,7	65,7	73,8
	h	64,2	81,9	99,8	118,2	137,3	156,5	176,1	196,3	217,0	238,0
	Ру	11,2	22,3	33,5	44,6	55,8	67,0	78,1	89,3	100,4	111,6
48	X	7,05	14,2	21,6	29,0	36,8	44,7	52,7	61,0	69,4	78,1
	h	66,3	84,8	103,9	123,1	143,3	163,7	184,5	206,0	227,7	250,2
	Ру	11,7	23,5	35,2	46,9	58,7	70,4	82,2	93,9	105,7	117,4
49	X	7,36	15,0	22,7	30,6	38,8	47,1	55,7	64,5	73,5	82,7
	h	68,1	87,9	107,8	128,3	149,5	171,0	193,3	216,1	239,5	263,3
	Ру	12,3	24,7	37,0	49,3	61,7	74,0	86,3	98,7	111,0	123,3
50	X	7,75	15,8	23,9	32,3	40,9	49,7	58,8	68,1	77,7	87,5
	h	70,1	91,0	112,0	133,8	156,1	178,9	202,5	226,6	251,5	276,9
Таблица 2.2.2-2
Характеристики влажного воздуха при давлении 1000 мбар в зависимости от температуры для относительной
влажности 100 %, т. е. для насыщенного состояния
- парциальное давление паров воды; х, - абсолютная влажность; hs - энтальпия паров воды; р - плотность
влажного воздуха; г - теплота парообразования для воды.
t, °C	pve,л мбар	х„ г/кг	кДж/кг	Р-} кг/м	Г, кДж/кг
-20	1,03	0,64	-18,5	1,38	2839
-19	1,13	0,71	-17,4	1,37	2839
-18	1,25	0,78	-16,4	1,36	2839
-17	1,37	0,85	-15,0	1,36	2838
-16	1,50	0,94	-13,8	1,35	2838
-15	1,65	1,03	-12,5	1,35	2838
-14	1,81	1,13	-н,з	1,34	2838
-13	1,98	1,23	-10,0	1,34	2838
-12	2,17	1,35	-8,7	1,33	2837
2.2.2. ТАБЛИЦЫ ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА
423
Продолжение табл. 2.2.2-2
t, °C	мбар	г/кг	й*	Р-, кг/м	Г, кДж/кг
-11	2,37	1,48	-7,4	1,33	2837
-10	2,59	1,62	-6,0	1,32	2837
-9	2,83	1,77	-4,6	1,32	2836
-8	3,09	1,93	-3,2	1,31	2836
-7	3,38	2,11	-1,8	1,31	2836
	3,68	2,30	-0,3	1,30	2836
-5	4,01	2,50	1,2	1,30	2835
-4	4,37	2,73	2,8	1,29	2835
-3	4,75	2,97	4,4	1,29	2835
-2	5,17	3,23	6,0	1,28	2834
-1	5,62	3,52	7,8	1,28	2834
0	6,11	3,82	9,5	1,27	2500
1	6,56	4,11	11,3	1,27	2498
2	7,05	4,42	13,1	1,26	2496
3	7,57	4,75	14,9	1,26	2493
4	8,13	5,Ю	16,8	1,25	2491
5	8,72	5,47	18,7	1,25	2489
6	9,35	5,87	20,7	1,24	2486
7	10,01	6,29	22,8	1,24	2484
8	10,72	6,74	25,0	1,23	2481
9	11,47	7,22	27,2	1,23	2479
10	12,27	7,73	29.5	1,22	2477
11	13,12	8,27	31,9	1,22	2475
12	14,01	8,84	34,4	1,21	2472
13	15,00	9,45	37,0	1,21	2470
14	15,97	10,10	39,5	1,21	2468
15	17,04	10,78	42,3	1,20	2465
16	18,17	11,51	45,2	1,20	2463
17	19,36	12,28	48,2	1,19	2460
18	20,62	13,10	51,3	1,19	2458
19	21,96	13,97	54,5	1,18	2456
20	23,37	14,88	57,9	1,18	2453
21	24,85	15,85	61,4	1,17	2451
22	26,42	16,88	65,0	1,17	2448
23	28,08	17,97	68,8	1,16	2446
24	29,82	19,12	72,8	1,16	2444
25	31,67	20,34	76,9	1,15	2441
26	33,60	21,63	81,3	1,15	2439
27	35,64	22,99	85,8	1,14	2437
28	37,78	24,42	90,5	1,14	2434
29	40,04	25,94	95,4	1,14	2432
30	42,41	27,52	100,5	1.13	2430
31	44,91	29.25	106,0	1,13	2427
32	47,53	31,07	111,7	1,12	2425 •
33	50,29	32,94	117,6	1,12	2422
34	53,18	34,94	123,7	1,11	2420
35	56,22	37,05	130,2	1.11	2418
36	59,40	39,28	137,0	1,10	2415
37	62,74	41,64	144,2	1,10	2413
38	66,24	44,12	151,6	1,09	2411
39	69,91	46,75	159,5	1,08	2408
40	73,75	49,52	167,7	1,08	2406
41	77,77	52,45	176,4	1,08	2403
42	81,98	55,54	185,5	1,07	2401
43	86,39	58,82	195,0	1,07	2398
44	91,00	62,26	205,0	1,06	2396
45	95,82	65,92	218,6	1,05	2394
46	100,85	69,76	226,7	1,05	2391
47	106,12	73,84	238,4	1,04	2389
1369
424
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Окончание табл. 2.2 2-2
Г, °C	мбар	г/кг	Л* кДж/кг	Р-, кг/м	Г, кДж/кг
48	111,62	78,15	250,7	1,04	2386
49	117,36	82,70	263,6	1,03	2384
50	123,35	87,52	277,3	1,03	2382
51	128,60	92,62	291,7	1,02	2379
52	136,13	98,01	306,8	1,02	2377
53	142,93	103,73	322,9	1,01	2375
54	150.02	109,80	339,8	1,00	2372
55	157,41	116,19	357,7	1,00	2370
56	165,09	123,00	376,7	0,99	2367
57	173,12	130,23	396,8	0,99	2365
58	181,46	137,89	418,0	0,98	2363
59	190,15	146,04	440,6	0,97	2360
60	199,17	154,72	464,5	0,97	2358
61	208,6	163,95	489,9	0,96	2356
62	218,4	173,80	517,0	0,95	2353
63	228,5	184,22	545,6	0,95	2350
64	239,1	195,55	576,4	0,94	2348
65	250,10	207,44	609,2	0,93	2345
66	261,5	220,13	643,9	0,93	2343
67	273,3	233,92	681,5	0,92	2341
68	285,6	248,66	721,7	0,91	2338
69	298,3	264,42	764,6	0,90	2336
70	311,6	281,54	811,1	0,90	2333
71	325,3	299,89	861,0	0,89	2331
72	339,6	319,85	915,1	0,88	2328
73	354,3	341,30	973,3	0,87	2326
74	385,5	364,67	1036,6	0,86	2323
75	385,50	390,20	1105,7	0,85	2320
80	473,60	559,61	1563,0	0,81	2309
85	578,00	851,90	2351,0	0,76	2295
90	701,10	1459,00	3983,0	0,70	2282
95	845,20	3398,00	9190,0	0,64	2269
100	1013,00			0,60	2257
Таблица 2.2.2-3
Точка росы для влажного воздуха при давлении 1013 мбар в зависимости от температуры сухого воздуха
и относительной влажности
	Относительная влажность, %										
1,°С	50	55	60	65	. 70,	75 J	80	85	90	95	100
					Точка росы,		С				
0	-9,2	-8,2	-6,5	-5,7	-4,9	-3,7	-3,0	-2,2	-1,5	-0,6	+ 0
+2	-7,1	-5,7	-4,8	-3,7	-2,5	-1,9	-0,9	+ 0	+ 0,9	+ 1,5	+ 2
+4	-5,3	-4,1	-2,9	-1,9	-0,9	+ 0	+ 0,9	+ 1,8	+ 2,4	+ 3,2	+ 4
+6	-3,7	-2,2	-1,3	+ 0	+ 0,9	+ 1,8	+ 2,9	+ 3,8	+ 4,5	+ 5,1	+ 6
+8	- 1,9	+ 0,5	-0,6	+ 1,8	+ 2,7	+ 3,8	+ 4,5	+ 5,5	+ 6,4	+ 7,2	+ 8
+10	+ 0	+ 1,5	+ 2,5	+ 3,7	+ 4,5	+ 5,8	+ 6,8	+ 7,6	+ 8,5	+ 9,2	+ 10
+12	+ 2	+ 3,2	+ 4,3	+ 5,5	+ 6,8	+ 7,8	+ 8,5	+ 9,6	+ 10,5	+ 11,3	+ 12
+14	+ 3,7	+ 4,8	+ 6,2	+ 7,4	+ 8,5	+ 9,6	+ 10,5	+ 11,4	+ 12,3	+ 13,1	+ 14
+16	+ 5,6	+ 7	+ 8,3	+ 9,4	+ 10,5	+ 11,6	+ 12,6	+ 13,5	+ 14,4	+ 15,2	+ 16
+18	+ 7,4	+ 8,9	+ 10	+ 11,3	+ 12,4	+ 13,5	+ 14,6	+ 15,5	+ 16,5	+ 17,2	+ 18
+20	+ 9,2	+ 10,5	+ 11,9	+ 13,1	+ 14,4	+ 1V	+ 16,5	+ 17,4	+ 18,3	+ 19,2	+ 20
2.2.3. ДИАГРАММА ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА
425
2.2.3.	Диаграмма влажного воздуха1
2.2.З.1.	Основные сведения
Мы видели в предыдущих параграфах, что
характеристики влажного воздуха, такие, как
абсолютная влажность, энтальпия и т.д., могут
быть получены расчетным путем. Хотя эти рас-
четы очень просты, они все-таки требуют вре-
мени и, как и во всех расчетах, в них могут
быть ошибки. Поэтому специалисты по конди-
ционированию воздуха используют диаграммы,
содержащие совокупность термодинамических
характеристик влажного воздуха.
Такое графическое представление имеет
многочисленные преимущества: оно позволяет
не только мгновенно найти другие параметры
состояния, если известны два из них (например,
температура и относительная влажность), но и
легко проследить за изменением состояния не-
которой массы воздуха, которая подвергается
преобразованиям в различных процессах (ох-
лаждение, нагрев, увлажнение, осушение) или
смешивается с другой массой воздуха.
Несмотря на то что они построены по од-
ному и тому же принципу, существует два раз-
личных типа представления данных на диаг-
раммах влажного воздуха, называемых также
психрометрическими диаграммами, причем
каждый тип представления сам имеет много
вариантов.
На диаграммах первого типа, используемых
в Германии, России и в большинстве восточ-
ных стран, энтальпия откладывается по оси
ординат и абсолютная влажность - по оси абс-
цисс. Речь идет о диаграмме h, х, широко изве-
стной под названием диаграммы Mollier по
имени Richard Mollier, знаменитого профессо-
ра термодинамики Дрезденского университета,
который ее разработал. Эта диаграмма пред-
ставлена на рис. 2.2.3-1 в своем первоначаль-
ном виде, и мы специально приводим ее здесь
в качестве исторического документа.
Второй тип диаграмм применяется во Фран-
ции, США и в большинстве других стран. Его
разработал в 1902 г. Haviland Carrier, осново-
положник кондиционирования воздуха. На этой
диаграмме энтальпия откладывается по оси
абсцисс, а абсолютная влажность - по оси ор-
динат. Речь идет по-прежнему о диаграмме h,x,
которую мы привели на рис. 2.2.3-2.
Во Франции обычно используют эту диаг-
рамму или диаграмму, разработанную AICVF1,
которую мы советуем читателю приобрести в
этой организации. Речь идет о диаграмме очень
точной, поскольку ее размеры 50 х 50 см, и чте-
ние этой диаграммы облегчено, поскольку' она
напечатана в 3 краски. Кроме того, она содер-
жит очень много данных, перечисленных на
рис. 2.2.3-3.
Переход от диаграммы типа Carrier к ди-
аграмме типа Mollier легкий: достаточно по-
вернуть диаграмму типа Carrier обратной сто-
роной, поместить на оконное стекло, чтобы ви-
деть ее на просвет, и затем повернуть на 90°
по часовой стрелке.
Отметим, что все диаграммы влажного воз-
духа построены для заданного атмосферного
давления (101 325 Па для диаграммы AICVF),
и, следовательно, необходимо либо применять
поправки для других давлений, либо использо-
вать другую диаграмму, построенную для рас-
сматриваемого давления.
2.2.3.2.	Описание
Если обратиться к диаграмме на рис.2.2.3-
2, сразу же отметим, что она разделена на две
области линией относительной влажности
<р=1. Этой линии соответствует на рис. 2.2.3-3
указатель «Насыщенный влажный воздух». Мы
уже видели, что при заданной температуре воз-
дух способен содержать лишь ограниченное
количество влаги, а вся избыточная влага кон-
1 Читатель, желающий глубже познакомиться с этим
вопросом, может обратиться к тому II «Учебника по кон-
диционированию воздуха» (Manuel du Conditionnement d’air,
G. AndreiefFde Notbeck, RYC Ed.), полностью посвященно-
му диаграмме влажного воздуха.
1 Ассоциация инженеров в области искусственного кли-
мата, вентиляции и холода (Association des Ingenieurs en
Climatique, Ventilation et Froid, 66, rue de Rome, 75008 Paris.
Tel.: (1)42-94-25-34).
426
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Содержание влаги х, г/кг сухого воздуха --►
Рис.2.2.3-1. Диаграмма влажного воздуха Mollier (авторский вариант)
денсируется в виде тумана, частицы которого
могут быть либо в форме воды, если темпера-
тура выше О °C, либо в форме льда, если она
ниже О °C.
Следовательно, каждой температуре соот-
ветствует максимальная абсолютная влаж-
ность. и если соединить все эти точки, то по-
лучится линия насыщения, или линия, для ко-
торой относительная влажность равна 100 %.
Эта линия разделяет диаграмму на две отдель-
ные области:
- область, расположенную под линией на-
сыщения; в этой области воздух не насыщен
влагой, и
- область, расположенную выше линии на-
сыщения; в этой области влажный воздух со-
держит максимум паров воды, которые может
содержать при этой температуре. Избыток вла-
ги находится в жидкой (выше 0 °C) или твер-
дой (ниже 0 °C) форме.
Заметим, что для локализации некоторого
состояния воздуха на диаграмме, изображенной
на рис. 2.2.3-2, необходимо знать по крайней
мере два параметра, например температуру и
относительную влажность (в общем случае) или
энтальпию и абсолютную влажность. Очевид-
но, это состояние воздуха может быть локали-
зировано с помощью другой пары параметров.
2.2.3. ДИАГРАММА ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА
427
Температура t, *С
Рис. 2.2.3-2. Диаграмма влажного воздуха типа Carrier, опубликованная Американским обществом инженеров по ото-
плению, охлаждению и кондиционированию воздуха (ASHRAE).
х - абсолютная влажность; <р - относительная влажность
428
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Рис. 2.2.3-3. Сводка указателей, приводимых иа диаграмме влажного воздуха AIC VF:
t - температура, измеряемая сухим термометром, °C; v> - абсолютная влажность, т. е. масса влаги на единицу массы
сухого воздуха, кг/кг; е - относительная влажность, или гигрометрический показатель, %; tr - точка росы, °C; р - парци-
альное давление паров воды, содержащихся во влажном воздухе, Па; q' - энтальпия влажного воздуха, содержащегося в
единице массы сухого воздуха, Вт-ч/кг; f - температура, измеряемая влажным термометром, °C; v* - объем влажного воз-
духа, содержащегося в единице массы сухого воздуха, м3/кг; у - темп изменения энтальпии, отнесенного к изменению
абсолютной влажности, Вт-ч/кг или Дж/кг, y=Ag7Aw
Среди характеристических кривых на диа-
грамме влажного воздуха можно указать изо-
энтальпы. или линии равной энтальпии, кото-
рые являются в действительности очень поло-
гими дугами гипербол, что объясняет возмож-
ность их представления в первом приближении
прямыми линиями; изохоры, или линии равно-
го удельного объема; и, наконец, линии равной
влажной температуры, которые являются пря-
мыми линиями с наклоном, близким к накло-
ну изоэнталыты.
Все диаграммы влажного воздуха дополня-
ются шкалой, соответствующей отношению
изменений энтальпии и абсолютной влажнос-
ти (МЬх на рис. 2.2.3-2 и bq'/bw на рис. 2.2.3-
3), которая позволяет быстро определить, в ка-
ком направлении будет изменяться воздух с за-
данными характеристиками (угол изменения
Ай/Ах или A^’/Aw). Это изменение происходит
параллельно прямой, соответствующей выше-
указанному углу изменения.
Относительно температуры росы, о которой
мы говорили в п. 2.2.1.6, отметим, что если,
исходя из заданного состояния, воздуха, охлаж-
дать его при постоянной абсолютной влажнос-
ти, то будет достигнута в некоторой момент ли-
ния насыщения. Соответствующая точка пере-
сечения горизонтали с линией насыщения
2.2.4. ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА С ПОМОЩЬЮ ДИАГРАММЫ ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА
429
<р= 100 % называется точкой росы, потому что
если продолжать охлаждение рассматриваемо-
го воздуха, то обязательно наступит конденса-
ция части паров воды, которые в нем содержат-
ся. Соответствующая температура, или темпе-
ратура росы, отвечает пересечению вертикаль-
ной линии, проходящей через точку росы, с
осью абсцисс. На рис. 2.2.3-2 процессу охлаж-
дения воздуха, имеющего при температуре +20
°C относительную влажность 70 % при посто-
янной абсолютной влажности (т. е. без отделе-
ния воды, что может происходить, как мы уви-
дим далее, в случае некоторых охлаждающих
батарей), соответствует точка росы на линии
р= 1,0, относящаяся к температуре росы, близ-
кой к 14,5 °C.
Польза от диаграммы влажного воздуха за-
ключается в том, что, зная только два парамет-
ра состояния рассматриваемого воздуха, мож-
но сразу же найти все остальные путем просто-
го считывания.
Пример
Пусть имеется воздух при температуре +5
:С, измеряемой сухим термометром, и степени
влажности 70 %. Диаграмма AICVF, обозначе-
ния которой мы будем использовать, исходя из
предположений, что /=+5 °C и е=70 %, дает сле-
гающие значения:
-	абсолютная влажность w=0,00375 кг/кг,
-	температура росы t=0 °C,
-	парциальное давление паров воды р=610
Ла,
-	энтальпия д'=4 Втч/кг,
-	температура, измеряемая влажным термо-
метром, f=2,8 °C,
-	удельный объем v'=0,793 м3/кг.
Мы предполагаем, что во всех этих расче-
тах барометрическое давление нормальное и
равно 101 325 Па.
Отметим, что диаграмма на рис. 2.2.3-2 дает
те же значения, что и диаграмма AICVF, кро-
ме удельного объема, для которого получаем
примерно 0,803 м3/кг. Такие различия очень
часто встречаются то в одной, то в другой ди-
аграмме, отсюда возникает необходимость ис-
пользовать очень точные диаграммы. Мы пре-
доставим читателю определить путем расчета
точный удельный объем (см. п.2.2.1.4) и потом
сделать вывод, какая диаграмма является бо-
лее точной.
2.2.4. Примеры расчета с помощью
диаграммы влажного воздуха
2.2.4.1.	Смесь двух различных масс
воздуха
Пусть имеется полностью определенная
первая масса влажного воздуха maf^A, следова-
тельно, известны по крайней мере два парамет-
ра, например температура и относительная
влажность. Пусть масса сухого воздуха, кото-
рая в ней содержится, равна т^. Также рас-
смотрим полностью определенную вторую мас-
су влажного воздуха таКВ. Мы можем нанести
положения этих двух состояний на диаграмме
влажного воздуха: пусть А отвечает массе воз-
духа mah^ W.B- массе воздуха та^в (рнс. 2.2.4-
1). На диаграмме им соответствуют абсолют-
ная влажность хА и энтальпия hA для точки Л и
абсолютная влажность хв и энтальпия hB для
точки В.
Если смешать эти две массы воздуха, полу-
чим смесь М влажного воздуха, для которого
масса влаги равна сумме масс влаги в каждом
компоненте:
А + ™а*,в) = ХА -mas,A + ХВ '^.В 
Тогда получаем
Рис. 2.2.4-1. Пример определения характеристик влаж-
ного воздуха, полученного в результате смешивания двух
масс воздуха различной влажности
430
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
таз,В _ ХМ ~ ХА
mas.A ХВ ~ ХМ
энтальпия смеси равна сумме энтальпий каж-
дой из составляющих масс воздуха, или
Ьм(таз.А + "w) = hA -т^ А +hB-т^в .
Отсюда
mas,B _	~ ^А
mas,A hB~hM
Следовательно,
хм'хА hM-hA
хв ~хм Ив~
Это соотношение показывает, что точки Л,
МиВ находятся на одной прямой, положение
точки М определяется отношением масс сухо-
го воздуха. Окончательно получаем
МА _ тмВ
МВ mas,A
С какой бы диаграммой мы ни работали,
всегда можно линейкой измерить расстояние
между точками Л и В. Пусть это расстояние АВ.
Тогда из последнего соотношения можно полу-
чить
mas,A +mas,B
И
тах,А +таз,В '
Пример
Пусть имеется холодильный склад, в кото-
ром нужно обеспечить обновление воздуха. Для
этого, предположим, нужно смешать некоторую
массу влажного воздуха при температуре +2 °C
и относительной влажности 90 % с содержани-
ем сухого воздуха при расходе, например,
10 000 кг/ч с массой нового влажного возду-
ха, поступающего извне, при расходе сухого
воздуха, например, 2000 кг/ч, температуре
+26 °C (например, летом) и относительной
влажности 70 %. Определить характеристики
смеси.
Решение
Обозначим на диаграмме влажного возду-
ха на рис. 2.2.4-1 через Л состояние воздуха с
температурой +2 °C и относительной влажнос-
тью 90 % и через В состояние воздуха, темпе-
ратура которого +26 °C и относительная влаж-
ность 70 %. Абсолютная влажность и энталь-
пия состояний Л и В могут быть непосредствен-
но определены по диаграмме влажного возду-
ха. Итак, получаем:
•	для состояния Л:
те . =10 000 кг/ч,
as,А	’
1А = +2 °C,
<рл = 90%,
х. = 0,0039 кг/кг,
hA = 11,84 кДж/кг;
•	для состояния В:
теда1? =2 000 кг/ч,
tB = +26 °C,
фв = 70%,
= 0,0148 кг/кг,
hB = 63,8 кДж/кг.
Приведенные здесь значения определены по
диаграмме AICVF, что объясняет их точность.
Отметим также, что количества воздуха, кото-
рые мы рассматриваем, как правило, даются в
единицах объема, поэтому их необходимо ум-
ножать на плотность, для того чтобы можно
было работать с массовыми расходами.
Длина АВ, измеренная на диаграмме
AICVF, равна 19,7 см, отсюда получаем
МА = 19,7 х = зз см
12000
Точка М теперь может быть нанесена на
диаграмму, и это дает возможность определить
по диаграмме характеристики состояния. Нахо-
дим
Л, = 6,2 °C,
М ’	’
2.2.4. ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА С ПОМОЩЬЮ ДИАГРАММЫ ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА
431
<рм=98%,
х.. = 0,0057 кг/кг,
hM ~ 20,5 кДж/кг.
Можно проверить значение хм по формуле,
приведенной выше:
Хм{таз,А + mas,B) = ХА  ™as,A + ХВ ' таз,В 
Получаем
хм = 0,0057 кг/кг.
Точно так же для hw поскольку
Ьм(т<».А +т^в) = ЬА -т^А +hB
то
hM ~ 20,5 кДж/кг.
Степень влажности смеси циркулирующего
воздуха и нового воздуха очень близка к 100 %.
Эта смесь должна осушаться перед подачей в
помещение склада, тем более, что хранящиеся
продукты часто также выделяют влагу. При
этом будет исключена опасность образования
тумана и появления конденсации, нежелатель-
ных для сохранения продуктов в течение дли-
тельного времени и для хорошего содержания
самого сооружения.
Что касается испарителей, то они должны
быть в состоянии снизить температуру смеси с
6,2 °C до такой температуры, при которой, не-
смотря на различные источники иагрева (стен-
ки, тела с более высокой температурой и т.д.),
было бы возможно поддерживать на складе но-
минальную температуру, равную +2 °C.
2.2.4.2.	Охлаждение воздуха
с осушением или без него
В холодильной камере, холодильном скла-
де и кондиционируемом помещении или поме-
щении с искусственным климатом воздух все-
гда используется как хладоноситель между ис-
парителем или батареей охлаждения и продук-
тами, которые должны содержаться при низкой
температуре, или окружающим воздухом, кото-
рый должен обновляться.
Любое охлаждение массы воздуха может
осуществляться одним из двух способов:
- без отделения влаги, т. е. при постоянной
абсолютной влажности х. Соответствующее из-
менение на диаграмме влажного воздуха идет
вдоль горизонтали, направленной к линии на-
сыщения. Поскольку такое изменение состояния
может быть измерено термометром, то говорят
об уменьшении нагретости воздуха;
- с отделением влаги, но при постоянной
температуре. Соответствующий процесс пред-
ставляется на диаграмме влажного воздуха про-
исходящим вдоль вертикальной линии по на-
правлению к оси абсцисс. Такое изменение со-
стояния не может быть прослежено с помощью
термометра, в этом случае говорят об уменьше-
нии скрытой теплоты.
В большинстве случаев происходит одновре-
менно и охлаждение и отделение влаги, следо-
вательно, имеет место потеря и тепла, характе-
ризуемого температурой, и скрытого тепла.
Изменение состояния во всех случаях идет
в направлении от поверхностной температу-
ры испарителя или батареи охлаждения. В за-
висимости от требуемого охлаждения опреде-
ляется температура охлаждающей среды (хлад-
агента, рассола или охлажденной воды).
Поскольку температура охлаждающей сре-
ды зависит от предполагаемого назначения хо-
лодильной системы, мы познакомимся с тремя
основными типами охлаждения, с которыми
будем иметь дело в дальнейшем.
2.2.4.2.1.	Охлаждение
при кондиционировании воздуха
В большинстве установок кондиционирова-
ния воздуха, которые используются в разнооб-
разных отраслях (фармацевтической, текстиль-
ной, фотографической и т.д ), и во всех уста-
новках искусственного климата (учреждения,
квартиры, больницы н т.д.) поверхностная тем-
пература одной или нескольких батарей охлаж-
дения всегда выше 0 °C. Следует рассматривать
два случая в зависимости от поверхностной
температуры батареи.
а)	Температура поверхности батареи
выше точки росы (сухая батарея). Чтобы про-
яснить существо дела, предположим, что состо-
яние воздуха, который нужно охладить, пред-
ставлено на диаграмме влажного воздуха (рис.
2.2.4-2) точкой 1. Точка росы для такого возду-
432
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Рис. 2.2.4-2. Изменение состояния воздуха в ходе ох-
лаждения, определяемого поверхностной температурой ба-
тареи
ха обозначена буквой R, соответствующая тем-
пература, или температура росы, равна tR.
Температура поверхности t3, батареи выше
температуры tR, изменение состояния идет
вдоль прямой, соединяющей точку 1 н точку R,
температура охлаждаемого воздуха равна t2,.
б)	Температура поверхности батареи
ниже точки росы (влажная батарея). Темпе-
ратура поверхности батареи, соответствующая
точке 5, равна г3 (10 °C на рис. 2.2.4-2). Тогда
можно рассматривать изменение состояния воз-
духа как смешивание охлаждаемого воздуха
(состояние 7) с тонким слоем насыщенного воз-
духа, находящегося в контакте с поверхностью
батареи (точка 5), температура которого, следо-
вательно, предполагается постоянной. Смесь
(точка 2) находится на прямой, соединяющей
эти две точки.
В отличие от охлаждения с помощью сухой
батареи здесь происходит отделение воды, ко-
торая конденсируется на поверхности батареи,
стекает по ней под действием силы тяжести и
собирается в баке для конденсата, откуда затем
удаляется. Количество воды, удаляемой из воз-
духа, равно разности абсолютных влажностей,
или &х=ху-хг кг на 1 кг сухого воздуха.
Скорость движения воздуха через проходное
сечение батареи не должна превышать 3 м/с из-
за опасности увлечения капель воды потоком
воздуха. Если такая опасность не предотвраще-
на, необходимо предусматривать отделение ка-
пель.
Пример
Пусть имеется установка кондиционирова-
ния воздуха, которая должна обеспечить его
охлаждение с расходом 10 000 м3/ч и началь-
ными параметрами ^=+30 °C и <pj=50 % таким
образом, чтобы конечные параметры были
Г2=18 °C, ф2=77 %. Определить, каковы долж-
ны быть температура поверхности батареи, хо-
лодопроизводительность и, наконец, массовый
расход отводимой воды.
Решение
Поскольку известны начальное состояние 7
и конечное состояние 2 воздуха, обратимся к
диаграмме влажного воздуха. Для более ясно-
го представления изобразим ход соответствую-
щего изменения состояния на небольшой диаг-
рамме (рис. 2.2.4-2), однако точные величины
были определены по диаграмме AICVF, разра-
ботанной для давления 101 325 Па (по предпо-
ложению, в нашей установке такое же давле-
ние).
Сразу же заметим, что точка 2 расположена
ниже горизонтали, проходящей через точку 7
(эта горизонталь определяет точку росы 7?), сле-
довательно, в нашем случае поверхностная тем-
пература батареи ниже температуры росы для
воздуха. Действительно, температура поверхно-
сти батареи соответствует температуре точки
пересечения продолжения прямой 7-2 с лини-
ей насыщения. Обозначим через 3 эту точку
пересечения. Тогда диаграмма влажного возду-
ха нам дает, что соответствующая температура
равна f3=+10 °C.
Температура поверхности батареи должна
быть равна +10 °C, и с учетом этого следует
выбирать для заданного типа батареи темпера-
туру циркулирующей внутри нее охлаждающей
среды (рассола или охлажденной воды).
Что касается холодопроизводительности ба-
тареи охлаждения, то ее можно рассчитать по
формуле
Qbr = И’Рт(Л-Л2), кДж/ч,
где V - объемный расход воздуха, м3/ч;
рт - плотность этого воздуха, средняя меж-
ду состояниями 7 н 2, кг/м3;
2.2.4. ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА С ПОМОЩЬЮ ДИАГРАММЫ ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА
433
Aj - энтальпия воздуха на входе в батарею,
кДж/кг;
й2 - энтальпия воздуха на выходе из бата-
реи, кДж/кг.
Значение рт получается из плотностей Р] и
р2 воздуха на входе и на выходе из батареи.
Расчет Р|, произведенный как указано в п.
2.2.1.3, дает для pve ;=21,2 мбар (значения, счи-
танные с диаграммы AICVF)
Р1 = 0,3483
1013
273 + 30
-0,1316
21,2
273+30
= 1,155 кг/м3.
Найдем таким же образом р2 (дляpve 2=15,8
мбар):
р2 = 0,3483
1013
273 + 30
-0,1316
15,8
273 + 30
= 1,205 кг/м3.
Следовательно,
р- = Р^=и^!,202 = ,|8д.;м,
Что касается энтальпии, то диаграмма
AICVF дает
А, = 17,8 Вт-ч/кг, или 64,1 кДж/кг,
и
Aj = 12 Вт-ч/кг, или 43,2 кДж/кг.
Отсюда холодопроизводительность батареи
охлаждения равна
Qbr =10 000x1,18(64,1-43,2) =
= 246 620 кДж/ч - 69,05 кВт.
Что касается количества воды, удаляемой за
час, то она вычисляется по формуле
= У-Рт(х1 -*2), кг/ч.
Так как диаграмма влажного воздуха дает
Xj =0,0133 кг/кг,
х2 = 0,0097 кг/кг,
то в результате получаем
Ме =10000x1,18(0,01323 - 0,0097) =
= 42,48 кг/ч.
2.2.4.2.2.	Охлаждение в холодильных
системах1
Речь идет в основном о поддержании тем-
пературы продуктов в пределах от 0 до +5 °C.
Это может быть достигнуто только с батарея-
ми охлаждения, температура поверхности ко-
торых ниже 0 °C. Влага, которая отделяется в
ходе процесса охлаждения, осаждается в виде
инея на поверхности батарей.
Многие неупакованные продукты, например
мясо, фрукты или овощи, постоянно отдают
влагу в воздух. К этому добавляется влага, по-
ступающая из наружного воздуха, как правило
более теплого. Эти поступления происходят в
результате открывания дверей и обязательного
обновления воздуха. Содержание воды в окру-
жающем воздухе не перестает увеличиваться,
и толщина слоя инея, осаждающегося на бата-
рее, возрастает, а значит, уменьшается площадь
сечения для прохода воздуха. Уменьшается не
только объемный расход, но и коэффициент теп-
лопередачи, зависящий от скорости воздуха.
Прн наличии вынужденной вентиляции должен
преодолеваться больший перепад давления, что
приводит к перерасходу потребляемой мощно-
сти для обеспечения такого же охлаждения.
С другой стороны, термическое сопротив-
ление слоя инея возрастает, следовательно,
уменьшается коэффициент К теплопередачи к
батарее, а значит, для обеспечения требуемой
холодопроизводительности необходимо снизить
температуру испарения, но это приводит к
уменьшению холодопроизводительности ком-
прессора и к возрастанию потребления им энер-
гии.
Наконец, продолжительность работы комп-
рессоров и вентиляторов возрастает по мере
утолщения слоя инея, и работа установки ста-
новится все менее и менее экономичной. В пре-
дельном случае батарея охлаждения или испа-
ритель может полностью покрыться льдом и
холодопроизводительность снизится практичес-
ки до нуля. Поэтому необходимо удалять иней
1 См. «Учебник по холодильной технике» (Lehrbuch der
Kaltetechnik, H.L. von Cube, Ed. C.F. MQller, Karlsruhe, 3е ed.,
Bd П, S. 825).
434
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
с батарей или испарителя от 1 до 4 раз в день
в зависимости от притока влаги.
Вместе с тем, чтобы не сталкиваться с не-
обходимостью слишком часто размораживать
батареи или испарители, предназначенные для
охлаждения воздуха примерно до О °C, следу-
ет предусматривать возможность работы со сло-
ями инея от 2 до 3 мм. Поэтому ребра на тру-
бах должны быть расположены на расстоянии
7-10 мм друг от друга (это расстояние называ-
ется «шаг»), даже до 20 мм в тех случаях, ког-
да предвидятся особенно большие притоки вла-
ги (например, при хранении мяса).
Бак для удаления инея должен подогревать-
ся, потому что если в нормальной ситуации вода
стекает в жидком состоянии, то при размора-
живании некоторые куски падают в твердом
состоянии и их удаление возможно только пос-
ле их таяния. Если время размораживания
слишком короткое, остаток инея под действи-
ем холода снова замерзает и превращается в
плотный лед, который уже нельзя удалить с по-
мощью обычного устройства для разморажива-
ния. Тогда необходимо останавливать установ-
ку и удалять лед с помощью теплой воды или
нагрева помещения.
2.2.4.2.3.	Охлаждение замороженных
продуктов1
В основном все, только что сказанное, ос-
тается верным, с тем лишь различием, что при-
токи влаги более слабые из-за того, что при тем-
пературе замораживания хранящиеся продук-
ты либо упакованы, либо не упакованы, но на-
ходятся в замороженном состоянии и выделя-
ют меньше влаги. Кроме того, степень обнов-
ления воздуха часто не так уж велика.
Для температур окружающего воздуха от
-18 до -25 °C влага, отделяемая от воздуха, по-
является в виде инея, который называется су-
хим, или в виде небольших хлопьев, которые в
испарителях с принудительной циркуляцией
увлекаются потоком вдуваемого воздуха и, зна-
чит, не влияют на теплообмен. Следовательно,
можно ограничиться испарителями с располо-
1 См. подстрочное примечание к п. 2.2А.2.2.
жением ребер на расстоянии лишь 10 мм.
Обычно достаточно одного размораживания в
день.
Поскольку температура окружающего возду-
ха ниже, чем в предыдущем случае, то необхо-
димо нагревать не только бак для сбора талой
воды, но и всю систему удаления до ее выхода
в помещение с положительной температурой. В
противном случае есть опасность возникнове-
ния ледяной пробки, а значит, и разрыва тру-
бопровода, перелива воды через край бака и т.д.
Чем больше площадь батареи, через кото-
рую происходит обмен теплом, тем меньше раз-
ность температур между этой поверхностью и
воздухом и тем меньше количество отделяемой
воды. Следовательно, образование инея также
снижается, периоды размораживания более
редки, нет необходимости снижать температу-
ру испарения, работа компрессора становится
более рентабельной.
В некоторых производственных процессах,
например очистке воздуха путем конденсации
вредных паров, установки охлаждения должны
работать постоянно. Следовательно, необходи-
мо дублировать испарители таким образом, что-
бы во время размораживания од ного из испа-
рителей другой мог бы прийти на смену.
В некоторых холодильных складах охлаж-
дение воздуха может производиться с помощью
испарителей, образованных гладкими, т. е. без
ребер, трубами. Если слой инея возрастает, то
и площадь обмена возрастает и частично ком-
пенсирует уменьшение коэффициента теплопе-
редачи. Если испаритель образован гладкими
трубами, расположенными на достаточном рас-
стоянии друг от друга (3-5 их диаметров), то
нужно размораживать их не чаще чем через
несколько месяцев работы. Однако в сравнении
с современными испарителями, снабженными
ребрами, испарители из гладких труб требуют
больше металла для изготовления и являются
более дорогими. Следовательно, выбор типа
используемого испарителя должен быть обосно-
ванным.
2.2.4.3. Осушение
Мы сейчас видели, что для многих процес-
сов охлаждения необходимо осушать вдувае-
2.2.4. ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА С ПОМОЩЬЮ ДИАГРАММЫ ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА
435
мый воздух и это осушение должно быть во вся-
ком случае связано с процессом охлаждения,
так чтобы температура поверхности батареи
охлаждения или испарителя была ниже точки
росы. Однако в некоторых специальных случа-
ях может потребоваться, чтобы охлаждение
было очень незначительным, а осушение интен-
сивным. Это может привести к необходимости
использования других способов осушения, в
частности путем сорбции.
В этом методе воздух, который нужно осу-
шить, соприкасается с определенными веще-
ствами, обладающими свойствами сорбции, т.е.
способными абсорбировать или адсорбировать
пары воды или воду в жидком состоянии, со-
держащуюся в воздухе. Уточним сначала, что
представляют собой эти явления.
Абсорбцией называется свойство некоторых
веществ захватывать молекулы других веществ.
Абсорбция является объемным процессом, при
этом абсорбирующее вещество полностью про-
никает в абсорбент.
Адсорбцией называется физико-химическое
явление, заключающееся в поглощении свобод-
ных молекул газа или жидкости (называемых
адсорбируемыми) поверхностным слоем неко-
торого тела, называемого адсорбентом. Если
какой-либо газ вступает в контакт с твердым
телом, предварительно дегазированным, то
часть газовой фазы исчезает: происходит сор-
бция. Молекулы, покидающие газовую фазу,
могут либо проникнуть внутрь твердого тела
(это абсорбция), либо остать<(я на поверхности
(это адсорбция), либо участвовать одновремен-
но в обоих процессах. Различают два вида ад-
сорбции: физическую адсорбцию, характеризу-
ющуюся образованием слабых ван-дер-вааль-
совых связей между адсорбируемыми молеку-
лами и адсорбентом, и химическую адсорбцию,
или хемосорбцию, характеризующуюся образо-
ванием настоящих химических связей между
адсорбируемыми молекулами и адсорбентом.
В адсорбции участвуют поверхности жид-
кость - газ, жидкость - жидкость (эмульсии),
твердое тело - газ и твердое тело - жидкость.
Если между адсорбцией и абсорбцией дела-
ется различие, то понятие сорбция указывает на
существование одновременно друх процессов.
2.2.4.З.1.	Адсорбция с помощью силикагеля
Гель окиси кремния, или силикагель, явля-
ется наиболее часто применяемым адсорбен-
том. Силикагель представляет собой химичес-
ки чистый кварц (SiO2), который подвергается
предварительной обработке таким образом,
чтобы его удельная поверхность, т. е. внешняя
поверхность на единицу объема, была очень
большой: удельная поверхность 1 г силикагеля
составляет от 300 до 500 м2. Пары воды удер-
живаются веществом путем адсорбции, проис-
ходящей вследствие капиллярности, и конден-
сируются на пористых поверхностях.
Силикагель адсорбирует не только пары
воды, но и другие пары, но именно для паров
воды эффективность силикагеля наилучшая.
Количество адсорбируемой воды зависит от
парциального давления паров воды, и это ко-
личество тем больше, чем выше давление. Ко-
личество адсорбируемой воды определяется для
каждого давления с помощью диаграммы ад-
сорбции, пример которой дан на рис 2.2.4-3.
Адсорбция - явление экзотермическое, так как
при конденсации паров воды выделяется теп-
Рис. 2.2.4-3. Пример диаграммы адсорбции паров воды
силикагелем (диаметр гранул от 2 до 4 мм, высота слоя
0,5 м, скорость воздуха 0,2 м/с)
436
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
ло, которое нужно учитывать в расчетах холо-
допроизводительности.
Если силикагель насыщен, он больше не
может адсорбировать воду и должен быть ре-
генерирован, что осуществляется путем нагре-
ва от 150 до 200 °C с помощью очень горячего
воздуха или перегретого пара. После остыва-
ния гель снова пригоден к употреблению. Ус-
тановки осушения с помощью силикагеля мо-
гут, следовательно, работать лишь в периоди-
ческом режиме. Если же они должны работать
непрерывно, то необходимо предусматривать
два слоя геля, при этом один обеспечивает
осуппу, в то время как другой регенерируется.
Чтобы устранить этот недостаток, созданы
устройства непрерывного действия, в которых
идет постоянная регенерация адсорбента горя-
чим воздухом в одной части установки, отде-
приводной	выход обработанного
обработке	герметичные
уплотнения из силиконовой резины
Рис. 2.2.4-4. Пример ротационного осушителя воздуха
и его диаграмма осушения (Bry-Air)
ленной от другой, где циркулирует осушаемый
воздух, с помощью герметичных соединений
(рис. 2.2.4-4). Этот осушаемый воздух прохо-
дит через диски, расположенные друг над дру-
гом, содержащие адсорбент и вращающиеся с
небольшой скоростью. Расход через такое уст-
ройство достигает 50 000 м3/ч.
2.2.4.3.2,	Другие вещества, проявляющие
сорбционные свойства
К ним в основном относятся активирован-
ный алюминий, хлорид кальция и соли лития,
в частности бромид и хлорид.
В устройстве, изображенном на рис. 2.2.4-
5 в качестве примера, следует различать две
части: собственно осушитель и регенератор.
Осушаемый воздух всасывается с помощью
вентилятора и после прохождения фильтра по-
ступает внутрь осушителя, где происходит уда-
ление влаги путем контакта с раствором хло-
рида лития, распыляемого в верхней части.
Змеевик системы охлаждения позволяет умень-
шить скрытую теплоту конденсации паров
воды. Осушенный воздух выходит из другого
конца осушителя, имеющего U-образную фор-
му.
В результате поглощения воды концентра-
ция хлорида лития в растворе адсорбента умень-
шается. Для восстановления ее начального зна-
чения раствор направляется с помощью насо-
са во вторую часть устройства: регенератор.
Там он также распыляется, змеевик системы
нагрева обеспечивает испарение воды из ра-
створа, эта вода подхватывается потоком воз-
духа. Устройство электрического или пневма-
тического регулирования обеспечивает конт-
роль концентрации хлорида лития в смеси.
2.Z.4.4. Заключение
Два основных типа изменения состояния
влажного воздуха, которые встречаются в про-
изводстве холода, касаются смешивания двух
масс воздуха и охлаждения массы воздуха, ко-
торое чаще всего сопровождается осушением.
По этой причине мы дали два примера расче-
та.
Другие типы изменения состояния, которые
могут встретиться, - это нагрев и увлажнение.
2.2.4. ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА С ПОМОЩЬЮ ДИАГРАММЫ ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА
437
Рис. 2.2.4-5. Осушение воздуха путем адсорбции влаги раствором хлорида лития (Systeme Kathabar)
насос
В случае нагрева изменение состояния осу-
ществляется при постоянной влажности. Точ-
ка, изображающая состояние воздуха на диа-
грамме, перемещается вдоль горизонтальной
прямой слева направо.
Если речь идет об увлажнении, рассчиты-
вают отношение ДА/Ах и обращаются к соот-
ветствующим значениям, дающим углы изме-
нения и нанесенным на всех диаграммах (см.
шкалу по границе диаграммы на рис. 2.2.3-2).
Изменение состояния воздуха осуществля-
ется вдоль прямой линии, имеющей наклон,
равный углу изменения.
Наконец, каким бы ни было рассматривае-
мое изменение состояния, процедура расчета
остается всегда одной и той же: определить на-
правление изменения, отметить на диаграмме
или рассчитать конечное состояние и затем
снять с диаграммы, чаще всего путем просто-
го вычитания между начальным и конечным
состояниями, изменение энтальпии и абсолют-
ной влажности.
2.3. Механика жидкостей и газов
2.3
Любая холодильная установка характеризу-
ется переносом сред из одной точки в другую,
будь то холодный воздух, циркулирующий в
каналах, хладагент в жидком состоянии или его
пары, циркулирующие в трубопроводах, охлаж-
денная вода, горячая вода, подлежащая охлаж-
дению в системах охлаждения и т.д.
В большинстве этих каналов и трубопрово-
дов мы имеем дело со сплошной средой, ха-
рактеристики которой одинаковы во всех на-
правлениях (в этом случае говорят об изотроп-
ной среде) и которая, к тому же, может дефор-
мироваться, принимая геометрическую форму
емкости, в которой содержится. Вещество та-
кого типа называют сплошной средой, которая
в нашем случае может быть жидкой или газо-
образной. Законы равновесия или движения
этой среды составляют предмет механики жид-
кости и газа.
Законы равновесия изучает статика жид-
кости и газа, а законы движения - динамика
жидкости и газа, которая подразделяется на
гидродинамику, относящуюся к жидкостям, и
газодинамику, относящуюся к газам.
Постоянно сталкиваясь с различными тече-
ниями, холодильщики должны знать основные
свойства сред и явления, сопровождающие
любое течение, уметь измерять расходы и вы-
числять потери напора. Эти вопросы механи-
ки жидкости и газа будут рассмотрены нами в
дальнейшем.
Что касается основных характеристик сред,
то мы их уже упоминали в пп. 1.3.3.2.5 (для
жидкостей) и 1.3 .4.1 (для газов), где мы уточ-
нили, что подразумевается под идеальным га-
зом и паром.
2.3.1. Свойства жидкостей и газов
2.3.1.1. Сжимаемость
Сжимаемость можно определить как спо-
собность среды уменьшать свой объем под дей-
ствием давления.
Исходя из этого введем коэффициент сжи-
маемости с, равный
1 АИ
с ---------.
V ,\р
Так как удельный объем v связан с объемом
V соотношением
V
v = —,
т
где т - масса рассматриваемой среды, то по-
лучаем также
1 ДИ	1 Ду с ,
с =---------------, бар *.
И Др	у Др
Величина, обратная коэффициенту сжима-
емости, называется объемным модулем упруго-
сти и обозначается К, следовательно, имеем
К = - , бар.
с
Для жидкостей коэффициент сжимаемости
с очень мал, это означает, что в выражении
Др
относительное уменьшение объема ДГ7Имало.
Например, для воды
с = 0,00005 бар-1,
это означает, что при увеличении давления на 1
бар относительное уменьшение объема Д V/V рав-
но 0,00005, и, следовательно, вместо 1 литра
воды получим объем всего на 50 мм3 меньше.
2.3.1. СВОЙСТВА ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ
439
Для газов необходимо рассмотреть два слу-
чая:
- изотермическое сжатие, т. е. сжатие, про-
исходящее при постоянной температуре. В этом
случае выводим из уравнения состояния иде-
альных газов при p-K=const
^isoth —
Р
При увеличении давления газа на 1 бар его
коэффициент сжимаемости будут равен
^isoth ~ 1 >
т. е. он в
-------= 20 000
0,00005
раз больше, чем для воды;
- адиабатическое обратимое сжатие, т. е.
сжатие, происходящее без обмена теплом с
внешней средой и без трения. В этом случае
выводим из уравнения состояния идеальных
газов при p-f/T=const
1
Cad —
ур
В частном случае сухого воздуха, например,
показатель адиабаты у, равный отношению
удельных теплоемкостей при постоянном дав-
лении и при постоянном объеме (см.п. 1.3.1.4.4),
имеет значение 1,4, и, следовательно,
1
С-d — --- 9
W
это означает, что коэффициент сжимаемости
сухого воздуха в
-----------= 14 286
1,4 х 0,00005
раз больше, чем для воды.
2.З.1.2. Вязкость
Вязкостью реальной жидкости или газа,
подвергаемых деформации сдвига, называется
свойство среды оказывать сопротивление сколь-
жению одних ее слоев относительно других.
Представим себе канал (рис. 2.3.1-1), в ко-
тором течет идеальная жидкость, и рассмотрим
Рис. 2.3.1-1. Схематическое представление поля скоро-
стей вну1ри жидкости, ограниченной двумя бесконечными
параллельными пластинами, расположенными на неболь-
шом расстоянии друг от друга (схема Куэтга)
две параллельные плоскости достаточно боль-
шой площади, чтобы можно было пренебречь
влиянием краев. Пусть одна из плоскостей не-
подвижна (например, внутренняя стенка кана-
ла), а другая представляет собой пластину, ко-
торая передвигается параллельно неподвижной
поверхности со скоростью ж
Если расстояние у между двумя поверхнос-
тями мало и постоянно, среду можно предста-
вить как совокупность тонких слоев, каждый из
которых приводит в движение нижний слой,
имеющий меньшую скорость и тормозящий
верхний слой, имеющий более высокую ско-
рость.
Это явление подобно тому, что происходит,
когда тянут центральную жилу из медного мно-
гожильного электрического кабеля. Остальные
жилы при этом также вытаскиваются, но тем
меньше, чем ближе они к краю кабеля. В ре-
зультате формируется некоторый градиент ско-
рости w/y, и если он линейный, то сила F, не-
обходимая для преодоления вязкого сопротив-
ления R среды, вычисляется по следующей фор-
муле, которая выражает закон Ньютона:
F = R = T]-A-—,
У
где А - площадь перемещающейся пластины,
т| - коэффициент пропорциональности, назы-
ваемый динамической вязкостью. Этот коэффи-
циент позволяет оценить силу, необходимую
для приведения среды в движение. Так как
можно записать
F/A
Г1 = ~Т-
*!у '
440
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
то приходим к выводу, что динамическая вяз-
кость равна частному от деления касательной
вязкой силы (на единицу площади) на гради-
ент скорости в направлении, перпендикулярном
рассматриваемой поверхности.
Если сила F выражается в Н, площадь по-
верхности А - в м2, скорость w - в м/с и рас-
стояние у в м, то динамическая вязкость будет
выражаться в Н с/м2, или в Па с. Определение
динамической вязкости дано в п. 1.1.1.2.
Все среды, которые подчиняются приведен-
ному выше закону' Ньютона, называются нью-
тоновскими, в отличие от неньютоновских
сред, для которых зависимость силы F от сдви-
говой скорости (т. е. от градиента скорости) не
является линейной.
Отношение силы F к площади А называет-
ся касательным напряжением, которое равно
F
т = —, Н/м2.
А
В некоторых расчетах используют кинема-
тическую вязкость, равную частному от деле-
ния динамической вязкости среды на ее плот-
ность. В этом случае имеем
v = H,
Р
где v выражается в м2/с, если плотность р вы-
ражена в кг/м3.
Единицы вязкости, как динамической, так
и кинематической, приведенные выше, являют-
ся официальными единицами. Однако, посколь-
ку различные вязкости все еще выражают в еди-
ницах, не входящих в Международную систе-
му, читатель может обращаться к таблицам пе-
ревода 1.1.4-10 и 1.1.4-11.
Для кинематической вязкости до сих пор
встречаются различные данные в градусах Эн-
глера (Engler), Е, в секундах Сейболта (Saybolt
Universal), SU, и в секундах Редвуда (Redwood
n°l), RL Две последние единицы применяются
главным образом в США н других американс-
ких странах. Табл. 1.1.4-12 позволяет перево-
дить друг в друга наиболее употребительные
единицы кинематической вязкости. (См. также
табл 1.1.4-10 и 1.1.4-11.)
Измерение вязкости производится с помо-
щью вискозиметров, которые могут быть раз-
личных типов. Каждый из них приспособлен к
измерению вязкости одного или нескольких ти-
пов сред. Для общего сведения назовем приме-
няемые для жидкостей абсолютный капилляр-
ный вискозиметр, вискозиметр с падающим
шариком, вискозиметр Энглера и вискозиметр
Куэтта с концентрическими цилиндрами; для
газов применяется газовый вискозиметр Ренки-
на. Некоторые виды измерений вязкости стан-
дартизированы (например, стандарт NFT 60-
100 для нефтепродуктов). Приборы для изме-
рения вязкости будут рассмотрены в п. 2.6.6.3.
Втабл. 2.3.1-1,2.3.1-2 даны коэффициенты для
вязкости различных сред, а коэффициенты вяз-
кости для хладагентов в жидком и газообраз-
ном состоянии приведены на рис. 2.3.1-2 и
2.3.1-3.
Таблица 2.3.1-1
Динамическая (т>) и кинематическая (v) вязкости
различных сред при +20 *С (если не указана другая
температура)
Пример. Динамическая вязкость спирта равна
Г|-106=1180, следовательно, г|=1180-10'6 Н-с/м2.
Среда	Р> кг/м3	ц-Ю6, Нс/м2	V104, м2/с
Бензол	880	650	0,74
Водород (0°С)	0,087	8,44	97
Газ в городской сети	0,5	13	26
Газ газогенераторный	1,0	17	17
Газ доменный	1,2	17	14
Г аз природный (»)	0,78	10	12,8
Газы выхлопные (100°С)	0,95	19	20
Г азы выхлопные (300°С)	0,63	28,4	45
Глицерин	1 260	1 071 000	850
Дифил (100°С)	996	1 015	1,02
Дифил (200°С)	909	436	0,44
Керосин бытовой (1,5 Е)	860	5 160	6
Керосин тяжелый № 2 (200	960	1 460 000	1 520
Е)			
Кислород	1,10	20	18
Масло смазочное	920	92 000	100
Метан	0,67	10,5	15,6
Нефть сырая	875	103...10б	10...1000
Ртуть	13 550	1 540	0,114
R12 жидкий	1 329	231	0,17
R12, пары(0°С)	1 765	1 201	0,68
Спирт	790	1 180	1,5
Этиленгликоль	1140	30 800	27
2.3.2. ЗАКОНЫ ДВИЖЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ
441
Таблица 2.3.1-2
Кинематическая вязкость v для воды в жидком состоянии, для паров воды в состоянии насыщения
и для воздуха
Пример. Для воды при О °C кинематическая вязкость равна v 10б=1,79, следовательно, v=l,79- ИГ6 м/с=1,79 мм2/с.
Вода		Насыщенные пары воды			Воздух при давлении 1 бар	
г, °C	vlO6, м2/с	р, бар	f, °C	vlO6, м2/с	(,°С	v-Ю6, м2/с
0	1,79	1	99,1	21,6	0	13,2
10	1,31	2	119,6	12,1	20	15,0
20	1,01	3	132,9	8,8	40	16,9
30	0,81	4	142,9	7,0	60	18,9
40	0,66	5	151,1	5,9	80	20,9
50	0,56	10	179,0	3,1	100	23
60	0,48	20	211,4	1,7	200	36
70	0,42	30	232,8	1,2	400	64
80	0,37	40	249,2	0,92	600	99
90	0,33	50	262,7	0,74	800	137
100	0,29	100	309,5	0,39	1000	181
Рис. 2.3.1-2. Кинематическая вязкость v различных
жидких хладагентов и воды
2.3.2. Законы движения жидкостей
и газов
2.З.2.1.	Определения, параметры
потока
Отметим прежде всего, что следует разли-
чать течения жидкостей, которые относятся к
динамике несжимаемых сред, и течения газов
и паров.
Большая часть потоков сред, с которыми
встречается холодильщик, относится к течени-
ям жидкостей, следовательно, нас будет инте-
ресовать главным образом динамика несжима-
емых сред. Мы ограничимся, впрочем, лишь
Рис. 2.3.1-3. Кинематическая вязкость v различных на-
сыщенных паров хладагентов и воздуха
течением под давлением в трубах - случаем,
когда трубы полностью заполнены жидкостью,
в отличие от течений в открытых каналах.
Для изучения течения рассмотрим элемент
трубки тока, т. е. элемент, образованный со-
вокупностью линий тока. Под линией тока по-
нимается кривая, касательная в каждой точке
которой совпадает с направлением вектора ско-
рости в этой точке.
Существуют различные типы течений: ста-
ционарные, стационарные только в среднем,
стационарные однородные, стационарные нео-
днородные и т.д. Для того чтобы легче разли-
чать возможные типы течений, используют спе-
циальный коэффициент, который называется
числом Рейнольдса. С помощью него можно
442
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
выделить два основных класса течений: лами-
нарные и турбулентные.
В ламинарных течениях элементарные ча-
стицы жидкости движутся по траекториям, па-
раллельным линиям тока, а их скорость умень-
шается от оси течения, которое предполагается
симметричным, к периферии, где скорость рав-
на нулю вследствие прилипания молекул к стен-
ке. Этот тип течения довольно редко встреча-
ется, за исключением капиллярных трубок.
В турбулентных течениях, напротив, час-
тицы среды совершают беспорядочные движе-
ния во всех направлениях, причем этн движе-
ния накладываются на основное течение. Бла-
годаря переносу энергии от одной точки тече-
ния к другой, профиль скорости становится в
значительной степени плоским, практически
перпендикулярным к оси потока (рис. 2.3.2-1).
Рис. 2.3.2-1. Профили скорости, характерные для лами-
нарного и турбулентного режимов
Как мы уже говорили, число Рейнольдса Re
позволяет разграничить типы течений. Выра-
жение для числа Рейнольдса имеет вид
_	w- d
Re = —— (безразмерная величина),
где
и> - средняя скорость течения, м/с;
d - диаметр трубы, в которой происходит
течение, м;
v - кинематическая вязкость среды, м2/с.
Многочисленные эксперименты показали,
что течение может рассматриваться как лами-
нарное, если Re меньше 2320, и как турбулен-
тное, если Re выше 2320.
Если Re равно 2320, то говорят о критичес-
ком числе Рейнольдса (ReCT), которому соответ-
ствует критическая скорость w т. с. скорость,
при которой для данного диаметра d трубы н
для кинематической вязкости v среды, проте-
Рис. 2.3.2-2. Критическая скорость различных сред в
зависимости от диаметра трубы и температуры или давле-
ния
кающей в этой трубе, происходит переход от
ламинарного режима к турбулентному и обрат-
но. Отсюда получаем
Recr	/
wcr =	• v> М/С-
На рис. 2.3.2-2 представлена критическая
скорость для различных сред в зависимости от
диаметра трубы и температуры или давления.
При расчете потерь напора важно знать, с
каким типом течения имеем дело, потому что
для ламинарного течения потеря напора про-
порциональна его средней скорости, тогда как
для турбулентного течения потеря напора про-
порциональна квадрату средней скорости.
Среди других характеристик потока особен-
но важной является полное давление рм, рав-
ное сумме статического давления р динами-
ческого давления piin и давления, обусловлен-
ного силой тяжести ppes.
Мы вернемся к этому ниже, при обсужде-
нии теоремы Бернулли.
2.3.2.2.	Уравнения движения
Эти уравнения не только очень многообраз-
ны (так как, кроме типов течения, о которых мы
уже говорили, нужно различать еще и одномер-
ные и двумерные течения, а также одномерные
изоэнтропические или неизоэнтропические те-
чения и т.д.), но часто н очень сложны. Вот по-
чему мы сформулируем только самые основные
законы, сделав предварительно несколько уп-
2.3.2. ЗАКОНЫ ДВИЖЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ
443
рощающих предположений, и будем рассматри-
вать только идеальные (или паскалевские) сре-
ды, т. е. среды, вязкость которых предполага-
ется нулевой. Это предположение, очевидно,
никогда не выполняется, но является допусти-
мым для многих сред, вязкость которых очень
мала.
2.З.2.2.1.	Объемный и массовый расходы
Объемным расходам qv называют величи-
ну объема среды V, проходящей через некото-
рую поверхность за единицу времени t. Тогда
получаем
V
4v=~ , М3/с.
Массовым расходом qm называют массу сре-
ды, проходящей через некоторую поверхность
за единицу времени /.
т
Чт=~ , КГ/с.
Кроме того,
„ т
V =m-v = —,
Р
где v -удельный объем, м3/кг,
р - плотность, кг/м3.
За время t начальное сечение перемещает-
ся, например, на расстояние I в направлении
течения; соответствующий образующийся объем
равен
V = А-1,
Отсюда объемный расход составляет
qv = А  - = А • w .
Но так как одновременно
9v=—,
Р
получаем для массового расхода
qm = p-A-w.
2.3.2.2.2.	Уравнение неразрывности
Это уравнение непосредственно следует из
закона сохранения массы и выражает тот факт.
что в течение какого-либо промежутка време-
ни возрастание массы среды, находящейся в
данном объеме, должно быть равно массе сре-
ды, поступающей в этот объем, уменьшенной
на массу среды, вытекающей из объема. Так как
мы рассматриваем только стационарные тече-
ния и, кроме того, предполагаем, что не проис-
ходит ни возникновения, ни исчезновения сре-
ды во время ее движения (консервативное те-
чение), то между двумя сечениями 1 и 2 (рис.
2.3.2-3) имеем
Л]  W, • Р] = А2 • w2  р2 , кг/с,
где А^ - площадь сечения 1, м2;
W] - средняя скорость в сечении 1, м/с;
Pj - плотность среды в сечении 1, кг/м3;
А2 - площадь сечения 2, м2;
w2 - средняя скорость в сечении 2, м/с;
р2 - плотность среды в сечении 2, кг/м3.
Рис. 2.3.2-3. Принципиальная схема трубки тока для
вывода уравнения неразрывности
Как мы подчеркивали, рассматриваемая
скорость является средней скоростью, так как
вдоль стенок скорость равна нулю (погранич-
ный слой), затем она возрастает и достигает
максимального значения вдоль линии тока, со-
впадающей с осью симметрии потока.
Следует отличать случай сжимаемых сред
от случая несжимаемых сред.
Для сжимаемых сред, например газов или
паров в процессе сжатия или расширения (та-
ков, в частности, случай, когда пары хладаген-
та проходят через регулирующий вентиль), пре-
дыдущая формула показывает, что объемный
расход не является неизменным при переходе
от одного сечения к другому, поскольку
-W] = А2 - w2 —, м3/с,
Pi
где плотности и р2 известны, так как извест-
ны удельные объемы v, и v2 из диаграммы па-
ров рассматриваемой жидкости в зависимости
444
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
от состояния паров (температуры, давления) в
наблюдаемом сечении.
Для несжимаемых сред в стационарном те-
чении имеем, по предположению,^р]=р2- Сле-
довательно, предыдущее уравнение упрощает-
ся, и мы получаем
Ах • Wj = А2 • w2 ,
что означает обратно пропорциональную зави-
симость скорости от площади сечения.
Пример
Пусть имеется труба, подобная изображен-
ной на рис. 2.3.2-3, в которой протекает несжи-
маемая жидкость. Если диаметр сечения 1 ра-
вен «/]=30 мм и скорость w=2 м/с, а диаметр
сечения 2 равен d2= 15 мм, то скорость
w2 = W)
A,	7t-J,2/4	(d, У
— = w, LL— = w, —L
A2	n-d2/4	\di)
= 8 м/с.
Как несжимаемые можно рассматривать не
только все жидкие среды, которые обычно
встречаются в холодильных установках (мас-
ло, вода и т.д.), но также и газообразные сре-
ды (газы, пары), если только они не находятся
в процессе сжатия или расширения. Даже в вен-
тиляционных установках и кондиционерах воз-
дух обычно может рассматриваться как несжи-
маемый. С другой стороны, когда скорость газа
(в том числе и воздуха) превышает приблизи-
тельно 100 м/с, необходимо учитывать сжима-
емость.
2.3.2.2.3. Уравнение сохранения энергии,
или уравнение Бернулли
Это уравнение непосредственно вытекает из
закона сохранения энергии, который утвержда-
ет, что полная механическая энергия идеальной
несжимаемой среды в стационарном течении
сохраняется постоянной. Полная механическая
энергия Е массы т жндросгк, содержащейся в
некотором сечении, равна сумме (рис. 2.3.2-4):
- потенциальной энергии, обусловленной
положением: на высоте z эта энергия равна
Рис. 2.3.2-4. Схематическое представление трубки тока
для вывода уравнения Бернулли
EPs = mgz-,
- потенциальной энергии, обусловленной
давлением и определяемой в соответствии с ос-
новным законом гидростатики (см. п. 1.3.5.2.4).
Этот закон утверждает, что давление в некото-
рой точке жидкости равно
p = p-g-z
или
2 = ^-.
P'g
Вводя эту величину в уравнение, дающее
потенциальную энергию положения, получим
потенциальную энергию давления:
Р	Р
ЕРР =т’%-----= т — ;
p-g	р
- кинетической энергии:
„	1	2
Ег. = —т  w2
с 2
Полная механическая энергия в сечении 1
равна
ЕтЦ = EpSl + ЕРР1 + Ес, =m-g-Zj +
Pl 1	2
+ т — +—m-w, ,
P 2
в сечении 2 -
p2 1	2
Emh = m-g-z2+m — + —m-w2,
p
где m - масса, кг;
23.2. ЗАКОНЫ ДВИЖЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ
445
g - ускорение силы тяжести, м/с2;
z - высота, м;
р - давление, Н/м2;
р - плотность, кг/м3;
w - средняя скорость, м/с.
Тоща полная механическая энергия выража-
ется в джоулях (Дж). Однако можно также вы-
ражать полезную механическую энергию на
единицу массы (Дж/кг), на единицу объема
(Дж/м3) или на единицу веса (Дж/Н).
Поскольку между сечениями 1 и 2 полная
механическая энергия не изменяется, то урав-
нение Бернулли (швейцарский математик,
1700-1782) запишется в виде
Р\ 1	2
/и-g-z, +т — +—m-w( =
р	2	1
Р2 1	2	.
-m-g-z2 +т—-+—m-w2 = const,
Р 2
или
Pl	Р'1 И2
g.zl+_+_=g.z2+_+_.
Если линии тока между сечениями 1 и 2 го-
ризонтальны, получим
g'zi
и, следовательно, уравнение Бернулли примет
вид
Р\ , Wl2 _ Р2 , Ч
Р 2 р 2
Даже если линии тока не являются горизон-
тальными, для газов их часто считают таковы-
ми, поскольку изменение энергии из-за изме-
нения высоты обычно пренебрежимо мало по
сравнению с изменением энергии из-за изме-
нения скорости.
Соотношение Бернулли для единицы объе-
ма можно записать следующим образом:
и2
р • g • Z + р + р— = const,
каждый член в этом уравнении выражается в
единицах давления (Н/м^Па).
В этом уравнении член р называется ста-
тическим давлением, а член
w2
динамическим давлением, их сумма
и2
р+р~г
образует полное давление в рассматриваемой
точке. Оставшийся член
p-g-z
часто называют гидростатическим давлением
(давлением за счет силы тяжести).
Полное давление измеряется с помощью
трубки Прандтля', мы вернемся к этому в п.
2.6.3.8.
Далее мы рассмотрим пример использова-
ния уравнения Бернулли.
Приведенное выше выражение уравнения
Бернулли касается, как мы это отмечали, иде-
альных сред, т. е. невязких. Напротив, для ре-
альных сред необходимо учитывать вязкость,
которая приводит к диссипации энергии меж-
ду сечением 1 и сечением 2, что означает, сле-
довательно, уменьшение полной энергии в на-
правлении течения.
Это уменьшение энергии обусловлено со-
противлением течению, оказываемым погра-
ничным слоем, расположенным вблизи стенки
трубы. Сопротивление проявляется через поте-
рю энергии на единицу объема (Дж/м3, эта еди-
ница имеет ту же размерность, что и давление,
выраженное в Н/м2). Такую потерю энергии
называют потерей напора Ар, величина ее за-
висит, кроме прочего, от степени шероховатос-
ти стенки. Швейцарский физик Прандтль впер-
вые разработал в 1904 г. теорию пограничного
слоя и порождаемых его наличием потерь на-
пора.
Применительно к сечениям 1 и 2 уравнение
Бернулли записывается в виде
2.3.2.2.4. Уравнение сохранения
количества движения, или уравнение
Эйлера
Это уравнение, полученное швейцарским
математиком Эйлером (1707-1783), вытекает из
закона сохранения количества движения, со-
гласно которому изменение количества движе-
446
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
ния материальной системы (в нашем случае
массы среды, рассматриваемой при тех же
предположениях, что и выше) равно полному
импульсу.
Напомним, что количество движения мас-
сы т, движущейся со скоростью w, равно про-
изведению этой массы на ее скорость, т е.
т  w , кг-м/с.
Импульс же равен произведению силы F,
приложенной к массе т, на промежуток време-
ни А/, в течение которого действует эта сила:
F-At, Н-с (=кг-м/с).
Сила равна произведению массы на ускоре-
ние, отсюда получаем
или
F • At = т-Ам>.
В случае трубки тока, для которой средняя
скорость равна в сечении 1 и w2- в сечении
2, изменение количества движения за время А/
составляет
m-w2-m-w} ,
откуда следует уравнение сохранения количе-
ства движения:
F-At = m-w2
Пример
Требуется рассчитать потери напора в ре-
зультате течения среды (очевидно, реальной,
иначе потеря напора была бы, по предположе-
нию, нулевой) в трубе, имеющей внезапное рас-
ширение (рис. 2.3.2-5).
Решение
Мы видели выше, что уравнение Бернулли,
примененное к реальной среде и выраженное
Вихрь
Рис. 2.3.2-5. Схематическое представление внезапного
расширения, для которого требуется рассчитать потерю на-
пора
через энергию на единицу объема (Дж/м3), что
эквивалентно давлению (Н/м2), записывается
следующим образом:
wl2	w2 *
p-g-Zj+Pi +p~ = p-g-z2+p2+p — + Др.
Если мы предположим, что труба горизон-
тальна (^]=z2), и запишем в качестве дополни-
тельного упражнения уравнение Бернулли че-
рез энергию на единицу веса (со - удельный вес
рассматриваемой среды), то получим
Pl wl2	Р2 w2 *
со	2g	со	2g
Отсюда искомая потеря напора равна
Др=А-Р2+^-^2
СО 2g
Следовательно, нам нужно найти р}- р2 и
для этого применить уравнение сохранения ко-
личества движения:
F-At ~ m-w2 -m-w,,
которое можно записать
т т
F -----w2------w,.
Az 2 Az 1
Поскольку
т = V  р,
получаем также
V V
F =---p-w,------p-w, .
At 2 AZ 1
Так как
V
At
есть не что иное, как объемный расход, равный
А2м>2 в сечении 2 иЛ^и, в сечении 1 (закон
неразрывности), то можно записать, что
F-A2-w2-p-w2-A}-wl-p-w} =
= р-И2 -w2 -р-Д -w2.
Применительно к сечению 2 сила F равна
(л -р2)-А>
и, следовательно,
(а ~Р2)-А2 = p-A2-wf-p-A1-w12,
или
2.3.3. ДИАФРАГМЫ И СОПЛА
447
7	-^1 О	О ^2	9
Р\ -Pl =P’W2 -P~WiI =P’W2 -P — W1 =
A	wi
(так как^4],м’]=Л2-м’2)
= p.wj-p-w2-w1.
Отсюда искомая потеря напора составляет
w2~^) , *1 ~W2 =
со	2g
w2(w2~wl) , w12~w2 ,
g
Р^г(
2g
Эта потеря напора выражается в высоте
столба среды (Дж/Н=м), а в единицах давления,
т. е. в Н/м2 (Па), принимает вид
Это уравнение называют формулой Belanger
или Borda - Carnot (Борда-Карно).
2.3.3.	Диафрагмы и сопла
В любой холодильной установке происходит
циркуляция различных сред, и часто необходи-
мо знать массовые или объемные расходы, для
того чтобы контролировать различные парамет-
ры работы, особенно на приемных испытани-
ях и при определении производительности раз-
личных устройств.
Мы видели в п. 2.3.2.2.1, что массовый рас-
ход выражается соотношением
qm = p-A-W,
в котором известны легко определяемые плот-
ность р и площадь А. Напротив, скорость w из-
мерить непросто, часто приходится прибегать
к искусственному приему, который заключает-
ся в установке в трубопровод устройства,
уменьшающего площадь сечения. Оно позво-
ляет преобразовать часть потенциальной энер-
гии давления в кинетическую энергию. Эти ус-
тройства приводят также к потере напора, ко-
торая измеряется с помощью дифференциаль-
ного манометра; таким образом, измерение ско-
рости заменяется на измерение давления.
Основными применяемыми сужающими
устройствами являются диафрагмы, сопла и
трубки Вентури. Диафрагма (рис. 2.3.3-1) имеет
очень простую форму, ее изготовление также
несложно. Благодаря своим небольшим разме-
рам она легко устанавливается в месте соеди-
нения труб.
У сопла (рис. 2.3.3-2) кромки, находящие-
ся в потоке, закруглены, что позволяет умень-
шить влияние шероховатости стенок и вязкос-
ти среды. Его коэффициент сжатия выше, чем
у диафрагмы.
Рис. 2.3.3-1. Диафрагма
Рис. 2.3.3-2. Сопло
Рис. 2.3.3-3. Трубка Вентури (сходящаяся/расходя-
щаяся)
Трубка Вентури (рис. 2.3.3.-3) вносит наи-
меньшие возмущения в поток. Ее используют,
если требуется, чтобы создаваемая потеря на-
пора была по возможности наименьшей.
448
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Измерения, производимые с помощью сужа-
ющих устройств, стандартизованы1.
Исходя из уравнения, дающего разность
между полным давлением и статическим дав-
лением2 (п.2.3.2.2.3):
Ap = yw2,
получим, ПОЛОЖИВ W2=W,
2-Ар
w	, м/с.
V р
Теоретический массовый расход тогда равен
qm = р-А-—— = A-Jl-kp-p , кг/с.
V р
И для объемного расхода имеем
=	,М2/С.
Р V Р
Линии тока, особенно в случае диафрагмы,
не проходят в точности у кромок сужающего
устройства, кроме того, появляются потери за
счет трения. Это приводит к тому, что измерен-
ный расход не соответствует реальному значе-
нию, что учитывается введением коэффициен-
та сжатия а. Этот коэффициент приведен в
табл. 2.3.3-1 в зависимости от отношения пло-
щадей отверстий т, где
1 NF X 10-102 (ISO 5167) «Измерение расхода сред с
помощью диафрагм, сопел и трубок Вентури, установлен-
ных в трубопроводах круглого сечения, работающих под
давлением»;
NF X 10-104 «Измерение расхода сред с помощью ди-
афрагм, сопел и трубок Вентури; практическое руководство»;
NF X 10-105 (ISO TR 3313) «Измерение расхода пуль-
сирующего потока сред в трубопроводе с помощью диаф-
рагм, сопел и трубок Вентури».
2 Здесь допущена неточность. На самом деле, если есть
возможность измерить динамическое давление, то не тре-
буется никаких дополнительных устройств типа диафрагм,
сопел н т.д. для нахождения расхода. Эти устройства при-
меняют, только если доступно измерение лишь статических
давлений. Тогда tsp-p^-p^ где р, и рг - статические давле-
ния до и после, например, диафрагмы. (См.: Хансуваров
К.И., Цейтлин В.Г. Техника измерения давления, расхода,
количества и уровня жидкости, газа н пара. М.: Изд-во стан-
дартов, 1989). -Примеч. пер.
Таблица 2.3.3-1
Коэффициент сжатия а для сужающих устройств
в зависимости от отношения площадей т
Сужаю* щее устройст- во	Отношение ппопдадей							
	0,05	0,10	0,20	0,30	0,40	0,50	0,60	0,70
Диаф-	0,598	0,602	0,615	0,634	0,660	0,695	0,740	0,802
рагма Сопло	0,987	0,989	0,999	1,017	1,043	0,081	1,142	
Трубка Вентури	0,968	0,989	1,001	1,020	1,048	1,092	1,155	
диаметры d и D обозначены на рис. с 2.3.3-1
по2.3.3-3.
Уравнение, полученное таким способом,
справедливо только для постоянной плотнос-
ти. Это предполагает, что разность давлений
после сужающего устройства и перед ним не-
велика. Если же это не так, нужно учитывать
коэффициент расширения е, зависящий от от-
ношения
Pi Pi ’
а также показатель адиабаты у. Для несжимае-
мых жидкостей 8=1.
Коэффициент расширения 8 приведен в
табл. 2.3.3-2 и на рис. 2.3.3-4.
Окончательно, с учетом коэффициента сжа-
тия а и коэффициента расширения е, получа-
ем:
-	для массового расхода
qm-a-S‘А^2Ар-р, кг/с,
-	для объемного расхода
Таблица 2.3.3-2
Коэффициент расширения s газа или лара в
зависимости от отношения (pi -pzXPi
Предполагается, что показатель адиабаты равен 1,4
н отношение площадей заключено в пределах от 0,4 до 0,8.
Сужающее устройство	Отношение давлений CPi~Pi^Pi						
	0,01	0,02	0,04	0,06	0,10	0,20	0,30
Диафрагма	0,997	0,992	0.984	0,975	0,97	0,92	0,88
Сопло	0,994	0,982	0,958	0,945	0,91	0,82	0,74
2.3.3. ДИАФРАГМЫ И СОПЛА
449
Рис. 2.3.3-4. Коэффициент расширения с для
сужающих устройств
Добавим для холодильщиков, сталкиваю-
щихся с тепловыми проблемами, что при из-
мерении расходов сред, имеющих температуру
выше 200 °C, необходимо еще учитывать теп-
ловое расширение самого сужающего устрой-
ства. Его диаметр Jch для горячего состояния
связан с диаметром для холодного состоя-
ния следующим образом:
d^ = k-dl'
значение поправочного множителя к дано в
табл. 2.3.3-3.
Предыдущие уравнения для массового и
объемного расходов справедливы, если только
отношение давлений выше и ниже по потоку от
сужающего устройства будет меньше некоторой
величины, которая называется критической.
Когда отношение давлений достигает критичес-
кого значения, скорость среды (газа или пара)
становится равной скорости звука:
wcr = -JlP-V , м/с,
И
У
Ar J 2 у-1
Р ly + lj
Таблица 2.3.3-3
Поправочный множитель к в зависимости
от температуры рассматриваемой среды
Материал, из которого изготовлена диафрагма или сопло	Температу		ра среды, °C	
	200	300	400	500
Сталь, хромистая сталь, серый чугун Сталь 18/8, красный чугун	1,005 1,007	1,007 1,010	1,010 1,014	1,012 1,018
Если скорость газа должна превышать кри-
тическую скорость, приведенную выше, то не-
обходимо применять сопло, расширяющееся
после самого узкого сечения. Такое устройство
называется соплом Лаваля.
Пример
Пусть имеется холодильная установка, в ко-
торой требуется измерить расход воды для ох-
лаждения конденсатора. Для этого в соответ-
ствующем трубопроводе диаметром 149 мм ус-
танавливают стандартную диафрагму диамет-
ром 125 мм. С помощью трубки Прандтля’
находят, что динамическое давление (т. е.
\р=р2-р}) равно 380 мбар. Тогда массовый
расход воды составляет
<7т = а-е-Лд/2Др-р,
где а=0,802, это значение дано в табл. 2.3.3-1
для /и=(бИ9)2=(125/149)2=0,70;
е=1, поскольку речь идет о несжимаемой
среде;
A л£>2/4=3,14x0,1252/4=0,01226 м2;
Др=380х100=38 000 Н/м2;
р=1000 кг/м3.
Получим
qm = 85,72 кг/с
или, для объемного расхода,
1 См. подстрочное примечание 2 на с. 448. В этом при-
мере необходимо измерять разность статических давлений
до и после диафрагмы. -Примеч. пер.
450
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
= 85Д2 = 0	72 мзус =
V р 1000	4
= 308592 л/ч.
Очевидно, можно было бы найти тот же
объемный расход из уравнения
2.3.4. Потери напора1 *
В конце п. 2.3.2.2.3, обсуждая уравнение
Бернулли, мы отмечали, что в случае реальной
среды необходимо учитывать потерю напора Др
между точками вверх и вниз по потоку. Эта по-
теря напора обусловлена трением главным об-
разом в пограничном слое вдоль стенок. Поте-
ря давления имеет место как на прямолинейных
участках трубопровода, так и на участках, со-
держащих различные конструктивные элемен-
ты и местные преграды.
К этой потере напора, которая называется
потерей на трение или распределенной, добав-
ляется вторая составляющая, обусловленная
всеми конструктивными элементами и препят-
ствиями в контуре. К ним относят все элемен-
ты рассматриваемого контура, которые не яв-
ляются однородными прямолинейными (пово-
роты канала, сужения и расширения канала,
ответвления, вентили, клапаны и т.д.). Потери
здесь возникают из-за того, что, когда поток
проходит через эти участки, происходит его за-
вихрение, отделение струек среды и т.д., что вы-
зывает дополнительные потери напора - мест-
ные.
2.З.4.1.	Потери напора на трение
Для круглой трубы эти потери рассчитыва-
ются по формуле
Брг =Х l-, Па,
а 2
1 Книга “Расчет потерь напора” (Calcul des pertes de
charge, A.Boussicaud, Ed. Parisiennes) полностью посвящена
этой теме.
где X - коэффициент потерь на трение; речь
идет о безразмерном коэффициенте, который
мы обсудим ниже;
/ - длина рассматриваемого трубопровода,
включая препятствия, измеряемая вдоль оси, м;
d - диаметр трубы, м; для некруглых тру-
бопроводов мы обсудим его величину ниже;
р - плотность рассматриваемой среды, кг/
м3;
w - скорость среды, м/с.
Величина X определяется следующим обра-
зом.
• В ламинарном потоке
Х = —,
Re
где Re - число Рейнольдса, о котором шла речь
в п. 2.3.2.1. Поскольку
„ w-d
Re =----,
v
то потеря напора на трение в ламинарном по-
токе записывается как
,	,. v I р ______I	„
Др =64-----7'^'T = 327T'v'P'w’ Па;
w-d d 2 j1
это соотношение называется уравнением Хаге-
на - Пуазейля. Как мы уже отмечали выше, та-
кое течение встречается редко, однако, прежде
чем автоматически считать поток турбулент-
ным, следует проверить, не является ли он все
же ламинарным (в этом случае Re<2320, см. п.
2.3.2.1). Добавим, что в случае ламинарного
течения коэффициент X не зависит от шерохо-
ватости.
• В турбулентном потоке необходимо рас-
сматривать два случая в зависимости от того,
гладкая труба или нет:
- в случае гладкой трубы и при числе Рей-
нольдса меньше чем 2-Ю4 получаем
X = 0,3164/VRe .
Распределенная потеря напора в турбулентном
потоке в гладкой трубе записывается в виде
0,3164 I р „
%lw-d/у d 2
это соотношение называется уравнением Бла-
зиуса',
2.3.4. ПОТЕРИ НАПОРА
451
Абсолютная шероховатость с различных трубопроводов
Таблица 2.3.4-1
Тип трубопровода	Способ изготовления / состояние поверхности	Б, ММ
Трубопроводы из алюминия, стекла, меди, латуни	тянутые	<0,0015
Трубопроводы стальные	катаные	0,01...0,05
	оцинкованные	0,10-0,16
Трубы	ржавые	0,15...0,40
чугунные	битуминированные	0.10...0.13
из стальных листов	оцинкованные	0,15
гибкие		0,20...3,0
изПВХ	гладкие	0,001...0,01
резиновые под давлением	гладкие	0,0016
из рабицы	гладкие	1,5...2,0
асбоцементные		<0,15
деревянные		0,03...0,10
каменные		3,0...5,0
бетонные	ие обработанные после опалубки	1...3
	оштукатуренные гладкие	0,30-0,80
	средней шероховатости	1...2
	повышенной шероховатости	2-3
глиняные	обожженные	0,7
керамические (муфты и прямые соединения)		0,02-0,25
- в случае шероховатой трубы коэффици-
ент X зависит от относительной шероховато-
сти стенки, выраженной как отношение абсо-
лютной шероховатости е (в мм) стенки к диа-
метру d (в мм) трубы. Относительная шерохо-
ватость, следовательно, определяется как s/J.
Табл. 2.3.4-1 дает абсолютную шероховатость
s для различных трубопроводов.
• Выводы
Чтобы избежать расчетов, специалисты по
механике жидкостей и газов, такие, как
Прандтль, Карман, Никурадзе, Colebrook и
особенно Moody, разработали диаграмму (рис.
2.3.4-1), позволяющую легко определить коэф-
фициент X в зависимости от того, является ли
режим течения ламинарным или турбулентным,
а трубы гладкими или шероховатыми. Эта ди-
аграмма рассчитана по следующим уравнени-
ям:
- в случае течения в гладких трубах:
- = 21g(Re>/X)-O,8
X
(X зависит, следовательно, только от числа Рей-
нольдса);
- в случае течения в шероховатых трубах:
1,14-21g е/<У
V X
(X зависит только от относительной шерохова-
тости);
- в переходных течениях:
1	(e/d 2,51 >
Jk	13,71 ReVx>
(X зависит от числа Рейнольдса и от относитель-
ной шероховатости e/d).
Граница между гладкими трубами и шеро-
ховатыми определяется по соотношению
(Re Vx) (s/j) = 200 .
Теперь, когда мы разобрались с коэффици-
ентом X, обсудим значение диаметра d в фор-
муле
Др. = Х- —• w2
d 2
Для труб круглого сечения речь идет о диа-
метре (внутреннем) трубы в обычном смысле.
В случае некруглого сечения (рис. 2.3.4-2) не-
Рис. 2.3.4-1. Диаграмма Moody, дающая коэффициент распределенной потери напора X для труб (из книги “Рабочие диаграммы по теплотехнике, авиакосмической
технике, сантехнике” (Arbeitsmappe Heiztechnik, Raumlufttechnik, Sanitartechnik, Ed. VDI, Dilsseldorf)).
d - внутренний диаметр трубы, м; w - скорость потока, м/с; v - кинематическая вязкость, м2/с; dd - относительная шероховатость; s - абсолютная шероховатость в
тех же единицах, что и диаметр
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
2.3.4. ПОТЕРИ НАПОРА
453
Рис. 2.3.4-2. Гидравлический диаметр труб различных
сечений
обходимо применять так называемый эквива-
лентный, или гидравлический, диаметр dh, ве-
личина которого равна
где Л - площадь рассматриваемого сечения,
Р - его периметр.
Величина dh представлена на рис. 2.3.4-3 в
зависимости от вида соответствующего сече-
ния.
В частном случае труб прямоугольного се-
чения (это относится в первую очередь к уста-
новкам кондиционирования воздуха, однако
встречаются такие трубы и в холодильных ус-
тановках) диаграмма 2.3.4-3 позволяет непос-
редственно определить гидравлический диа-
метр.
Пример расчета потери напора на трение
Пусть имеется холодильная установка, кон-
денсатор которой охлаждается водой, а эта вода
охлаждается в контуре охлаждения. Рассчитать
потерю напора на трение в трубопроводе, по
которому вода возвращается из контура в кон-
денсатор, если известно, что:
-	трубопровод изготовлен из стали и его
внутренний диаметр равен 82,5 мм;
-	его полная длина, измеряемая вдоль оси,
включая 5 поворотов, равна 18,7 м;
-	объемный расход воды равен 19,2 дм3/с
при температуре 26 °C.
(Потеря напора за счет препятствий в виде
поворотов, так же как полная потеря напора,
будет рассчитана ниже.)
Решение
Поскольку известен объемный расход qv
воды (0,0192 м3/с), а также диаметр d трубо-
провода, площадь сечения которого, следова-
тельно, равна
л =	0,00534
4	4
то можно рассчитать скорость воды:
Рис. 2.3.4-3. Диаграмма для непосредствен-
ного определения гидравлического диаметра тру-
бопроводов прямоугольного сечения
Длинная сторона
454
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
qv 0,0192	.
w = — =----------= 3,6 м/с
А 0,00534	1 
Кинематическая вязкость v воды при +26 °C
может быть рассчитана путем интерполяции
данных табл. 2.3.1-2. Находим
v = 0,89-10~6м2\с,
отсюда число Рейнольдса равно
Re = ^ = .¥x0>0825 р5
v 0,89-Ю-6
(что означает турбулентный режим течения).
Абсолютная шероховатость дана в табл.
2.3.4-1. Предположим, что труба тянутая, и
возьмем s=0,02. Тогда относительная шерохо-
ватость равна
е 0,02 „ , л
- =	= 2,4-10~4
d 82,5
Зная число Рейнольдса и относительную
шероховатость, из рнс. 2.3.4-1 получаем
X =0,0145.
Отсюда потеря напора на трение на длине
18,37 м трубопровода (прямоугольные участки
+ изгибы) с учетом того, что плотность воды
при 26 °C близка к 1000 кг/м3, составляет
Др2 = Х
= 0,0145 х
18,7	1000
0,0825Х 2 Х
хЗ,62 = 21 298H/M2 (Па)«0,213бар.
2.3.4.2.	Местные потерн напора
Эта величина дается соотношением
=C~w2,na,
где £ - коэффициент местной потери напора для
рассматриваемого элемента (поворот, развет-
вление, вентиль и т.д.); его величина дана
-	в табл. 2.3.4-2 и 2.3.4-3 для трубопрово-
дов,
-	в табл. 2.3.4-4 для воздуховодов1;
р и w - те же величины, что и в формуле,
дающей распределенную потерю напора.
1 «Воздуховодом» называется сеть для транспортиров-
ки н распределения воздуха.
Пример расчета местных потерь напора
В п. 2.3.4.1 мы рассчитали только потерю
напора за счет трения. Рассчитаем теперь по-
терю напора из-за образования вихрей в 5 по-
воротах, которые будем предполагать одинако-
выми и для которых отношение радиуса кри-
визны г к диаметру равно приблизительно 3.
Решение
Табл. 2.3.4-2 нам дает, что для поворота на
90° и r/cZ=3 коэффициент потери напора равен
С=0,15.
Так как мы знаем (предыдущий пример),
что
р = 1000 кг/м3,
w = 3,6 м/с,
то можно отсюда получить, что потеря напора
в повороте на 90° равна
Др, = 0,15 X1522 х з 62 = 972 Па
*	2
или, для 5 поворотов на 90°,
Др, =5x972 = 4860 Па.
Очевидно, можно сначала рассчитать сум-
му коэффициентов местных потерь напора, рав-
ную
= 5x0,15 = 0,75.
Отсюда
Др, = 0,75 х 1у5 х 3,62 = 4860 Па (« 0,049 бар).
2.3.4.3.	Полные потерн напора
Эта величина равна сумме потерь на тре-
ние Дрг и местных потерь напора Др,. Следо-
вательно, получаем
Др1 = Дрг+Др, = x-5.2..w2+^.£.w2
d 2	2
Если существует много препятствий, коэф-
фициенты местных потерь напора складывают:
лр.=^Н-”'2+»'Т”'2 =
а 2	2
= p.w2fk2+\v\
2 d J
2.3.4. ПОТЕРИ НАПОРА
455
Таблица 2.3.4-2
Коэффициенты местных потерь напора
Элемент	Обозначение	Коэфф ицент потерь напора £			Местные потери напора, Н/м2 (Па)
Поворот 90°-й гладкий г/4=0,5 1,0 2,0 3,0		1,0 0,35 0,20 0,15			
р=90° Поворот	60° 45°		1,3 0,8 0,4			
Расширение канала плавное	р=10° д — = 0,5	20° ^2 30° 40° внезапное (Borda-Camot) Выход в открытый канал	AZ *1	’		0,20 0,45 0,60 0,75 1 A J 1,0			£ £ < и	А	11 м '"°	М |7Э	Ь-> |7Э Л	s	j bJ	К)
Сужение канала плавное	р=30° 45° 60° внезапное Внезапный вход		0,02 0,04 0,07 (1/а-1)2(1-ЛЛ42) (1/а-1)2			Лр = Ци>2 кромки острые	а=0,63 зазубренные а ‘0,75 закругленные а=0,90 в виде сопла а=0,99
Диафрагма кромки острые	ЙЙ t 1 		JL 1	1 ^1—‘			J> 73	Чз II	II >гт	л М |7Э W |7Э К)	bJ
Ответвление кромки острые w/W]=0,5 1,0 2,0 3,0		р=90°	60°	45°	
		4,5 1,5 0,74 0,62	3,1 0,77 0,47 0,58	2,0 0,43 0,45 0,54	
Препятствия а/Ь=0,1 0,25 0,5	Лго о Ъ w *	1	О	с>	
		0,7 1,4 4,0	0,2 0,55 2,0	0,07 0,23 0,9	
16—1369
456
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Можно поступить по-другому. Вычислим
длину трубопровода, эквивалентную препят-
ствиям, полагая, что
/ =с--
В этом случае для нескольких препятствий,
сумма коэффициентов местных потерь напора
которых составляет эквивалентная длина
трубопровода равна
-
л
Полная потеря напора станет равной
A Т ^ + ^eq) Р 2
*=152 
Для препятствий, образованных запорио-
регулирующей арматурой или элементами хо-
лодильного контура (фильтр, смотровое окно,
теплообменник), эквивалентная длина трубо-
провода приведена в табл. 2.3.5-3, 2.3.5-4 и
2.3.5-5.
Пример
Если мы вернемся к примеру пп. 2.3.4.1 н
2.3.4.2, то найдем полную потерю напора:
Др, = 21 298 + 4860 = 26 158 Па.
Если рассчитать / для 5 поворотов, то по-
лучим
. d / с _ . 0,0825
А = УС’ — =(5х 0,15)—-----= 4,27 м ,
64 X V ’ 0,0145
отсюда полная потеря напора равна
*	а п, л с (18,7 + 4,27) 1000	.
7\р. =0,0145-!=^----—А------хЗ,6 =
'	0,0825	2
= 26160 Па.
Пример полного расчета
Пусть имеется холодильная установка, ра-
ботающая на R22, температура испарения -30
°C, температура конденсации +30 °C и холодо-
производительность 6=4,65 кВт. Определить
полную потерю напора в трубопроводе всасы-
вания, если известно, что он изготовлен из
меди, его внутренний диаметр 22 мм, его дли-
на, измеренная вдоль оси, 25,5 м, он содержит
8 поворотов на 90°, причем отношение радиу-
са кривизны к диаметру равно 2.
Таблица 2.3.4-3
Коэффициенты потерь напора С, для конструктивных
элементов на трубопроводах
Элемент	Обозначение		Значение £ для d			
			SO	100	200	300 мм
Вентиль с клапаном прямой			<0 4,5	8,5 S.O	3,5	3,0
с наклонным штоком			2,0 3,0	2,0 2,5	1,5 2,5	1,5 2,5
с наклонным штоком			0.8 1.0	°-7 0,3	0,8 1.0	0,5 1.0
с разворотом под прямым углом			3.5	8,0	5.0	8,0
Задаижхи без направля- ющей трубы с направляю- щей трубой	1		0,15... 0,08....				0,30 „ 0.12
Обратные клапаны с откидываю- щимся клапа- ном с направляю- щей для кла- пана			1.S 6	1,2 8	1,0 5	—
Конический вентиль	- ф		1,0	-	-	-
Лирообразный компенсатор расширения гладкий гофрирован- ный	о % /у		0,75 1.5	0.75 1.5	0,75 1.5	0.76 1,5
Отделители воды вход перпен- дикулярный вход по каса- тельной			3.0 S—8	3,0 5...8	3,0 5...8	3.0 S...8
Компенсатор расширения сильфонный	ААЛ WV		2,0	2.0	2,0	2,0
2.3.4. ПОТЕРИ НАПОРА
457
Таблица 2.3.4-4
Коэффициенты потерь напора Q для конструктивных элементов на воздуховодах
Предполагается, что на схеме 16 значения соответствуют случаю, когда длина Z после внезапного расширения равна по
крайней мере 10	~
Поворот
Q Я/D-0J 175 1.0 13 2 J «	______,
С -S.j 533 533 ЙЯ ЕН М7 М! Д алем, С
ОТ/В"-^з|б^|1,о]>з1Г-
-	~	03 03 0Д5
0,410.25 |0Д
5
3 алей. С — 1310,8
1.1 |р,6
Разветвлена
оос-м
Z0
1Д 106
Направляю-
щие лопатки
0,25
03
ОД
0,2
^,/^0,251 С-0,4
F,/F03 К-0.5
63I0JS1ТП5
Направля-
ющие ло-
патки
аг
0,1
6
hjb - 0,25 ОД 1,0
0,2 0,4 0,6 0,8
с лопатками
Z1
□ без лопаток
С-0Д5
Я/F-O ,
15с -13 0,7 0,6 0,7 1,1
30 45
90е
g- 10
60
12
0,6
0,5
0,2
0,1
0,4
0,25
Я/F -0,5 [0,7511
Ос
□ с
13.
0Д5
0,15
ЭОС - 0,1 ОД 0,7 1,0 1,4
1,0
Ответвление
0,6
0,4
10
13 10.9 0.8 0.6 ОД
13
Я/Р - 0,25 0,5
60 90“
С
0,2
0.1
0,6
0,7
Расширение
канала
0,75
0,05
1,0
0.05
О С - о,9
О С - 1,25
0,5 1075 1
«a/wi ......
g - 60° 5,0 2.2 13 03 03 0,6
g - 45433h3lo.7lo.4lo.4lo3
0Л
1,0
2,0
3,0
я/о
13 2
Свободное всасывание
15
эас - оз оз оз ол о,7
16
1,0|07|0.4 ОД 0.1 О
F,/F,~ 0 ЮД10.4П6 Ю.8 П,0
22,5 30 45 90°
0,6 0,8 0,9 1
g- 5 73 10 15
Ст-0,15 ОД 0Д5 0,4
18
Диафрагна
Сжатие
канала
20
0“ 30“ 45“ 60“
0,2 0,4 0,6 0,8 1.0
1.5 3,5 8
1,6 1,2 1,05 1,0
13 Х4
1,8 9,1
h/D
С
24
Я/D-0,5
0,1 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0
0,7 0,4 0.7 0,8 0,8 0,8
25
F,/Fj- 0 |0Д [0,410,6|03
0,6 0,45 03 ОД 0,1
Са - 0,1
0,06|ОД8|
21
	'D
h/D
С
р
2
с
fi/fa —0,9 [0,8
Перфорированная решетка
Свободное сечение, %	10	20	30	40	50	60	70	80
для v = 0,5 м/с	110	30	12	6	33	23	13	1,4
1,0	120	33	13	63	4,1	27	Z1	1.6
( V ОТНОСИТСЯ	1 /5	128	36	143	7,4	43	3.0	23	1.8
К ПОЛНОМУ	Х0	134	39	153	7,8	4,9	ЗД	23	1.9
свчстмпо)	140	40	16,5	83	5,2	3,4	2.6	2.0
3,0	146	41	173	83	53	37	23	2.1
Для проволочных
решеток £ равно
примерно половине
458
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Окончание табл. 2.3.4-4
W2/W|-
^2 tot "
0,4 0,6 0,8 1,0 1,5
7,0 3.4 2,0 1,5 0,9
4а tot ~
fttt “
£=0,7+0,6-13
Камера
нагнетания
С - 0,4 + 0,2 = 0,6
0,1	0,2	03	0,4	0,5
0,2	0,4	0,75	1 3	2,0
0,1 0,2 03 0,4
0,07 0,15 0,35 0,6
2.3.5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ЗАПОРНО-РЕГУЛИРУЮЩЕЙ АРМАТУРЫ
459
Решение
Согласно табл. 1.3.6-6 объемная холодопро-
изводительность R22 при температуре от -30
до +30 °C равна ^=1147,6 кДж/м3. Отсюда по-
лучаем объемный расход хладагента при вса-
сывании:
Площадь сечения трубопровода составляет
л it-d1 2 3,14 х (0,022)2	„
4	4
а скорость хладагента -
qv 0,00405	,
w = — =--------= 10,65 м/с.
А 0,00038	'
Кинематическая вязкость R22 в состоянии
насыщения равна (рис. 2.3.1-3)
v = 1,6'Ю-6 м2/с,
число Рейнольдса при этом
Re = ^ = 1065x0^2 =и51о5
v 11610~6
(что означает турбулентный режим течения).
Абсолютная шероховатость меди е=0,0015
мм (табл. 2.3.4-1), отсюда относительная ше-
роховатость составляет
1 = ^ = 6,8.10-3
d 22
Для этого значения и для найденного числа
Рейнольдса по диаграмме, изображенной на
рис. 2.3.4-1, определяем коэффициент потери
напора на трение:
1=0,017.
Плотность хладагента в состоянии насыще-
ния при температуре -30 °C была приведена в
табл. 1.3.6-2. Получаем
р = 7,363 кг/м3.
Рассчитаем теперь эквивалентную длину
трубопровода с учетом поворотов.
Из табл. 2.3.4-2 находим, что
С = 0,2
для поворота на 90° и отношения rid, равного
2,0. Тогда для 8 поворотов
££ = 8x0,2 = 1,6.
Следовательно, 8 поворотов эквивалентны
трубопроводу длиной
•	<- d	0,022 _.
/„ = > с • — = 1,6 х---= 2,1 м.
X	0,017
Отсюда полная потеря напора во всасыва-
ющем трубопроводе составляет
.	, t+^eq) р 2	(25,5 + 2,1)
Др. =1+-----—---w2 = 0,017 х—’-----^х
' d 2	0,022
х х 10,652 = 8906 Па « 0,089 бар.
Что касается влияния такой потери напора
на холодильный цикл, то этот вопрос обсужда-
ется в п. 1.3.6.2.4.4.3а.
2.3.5. Определение характеристик
запорно-регулирующей арматуры
на основе их коэффициентов kv
Объемный расход среды, которая протекает
через вентиль, зависит не только от площади
свободного прохода между седлом и клапаном.
Он зависит также и от плотности рассматрива-
емой среды, потери напора в вентиле и разно-
сти давлений между входом и выходом из вен-
тиля. Для жидкого хладагента (формула для
паров хладагента имеет другой вид, см. табл.
2.3.5-1) получаем
а -к .
- Kv , .
уДРо Pff ’
где qv^ - объемный расход рассматриваемой
среды, в нашем случае жидкого хладагента,
м3/ч;
kv - коэффициент вентиля (задвижки), ко-
торый будет обсуждаться ниже, м3/ч;
,Ар - разность давлений (потеря напора)
между входом и выходом, бар;
Др0 - разность давлений (потеря напора)
между входом н выходом для эталонной жид-
кости (воды), бар;
р0 - плотность эталонной жидкости (воды),
кг/м3;
р^- плотность рассматриваемого хладаген-
та, кг/м3.
Таблица 2.3.5-1
Основные формулы для расчета коэффициента расхода к, вентиля паровых компрессионных и газовых компрессионных холодильных установок, а также
расчета объемных и массовых расходов хладагента (жидкость и пар для обычных паровых компрессионных установок и газ - для газовых)
	Перепад давления Др, бар	Паровые компрессионные холодильные установки			Газовые компрессионные холодильные установки		
		Трубопровод иа входе в регулирую- щий вентиль (жидкостный)		Всасывающий и нагнетательный тру- бопроводы	Трубопровод иа входе в устройство расширения		Всасывающий и нагне- тательный трубопрово- ды
Расчет коэффи- циента расхода вентиля	Докрити- ческая область р2>Р1/2 Др<Р1/2	^’=9’£’ ((Др м’/ч	к, = —2s=, 10 VP  Лр м’/ч	31,65 (Др м3/ч	к = i Раг ' ’ 514]|Др-р2’ м3/ч	514 У р„ -Др р2 м’/ч	ь	 1	• 22,4д/Др-р2 м’/ч
	Сверхкри- тическая область Pi<P\i2 Др>щ/2			к ЕЕ ’ 31,65 У р, ’ м’/ч	< = -т1’ '	257р^ N 1 м3/ч	к,=—& 257 У Pw м3/ч	к = — ’ ИД Л’ м’/ч
Расчет объем- ныхи массовых расходов	Докрити- ческая область Рз>Р1/2 ^)<pi/2	м’/ч	Чт =103fc,A/p'2V’> кг/ч	31,65^, кг/ч	]Лр- р, 4,.N -	, IPw м’/ч	,,=514.^, У Ъ кг/ч	<?„ = 22,4ку^Др - р2, кг/ч
	Сверхкри- тическая область Pi<Pi/2 Др>Р1/2			9-=з1>б5М’ 1 2v кг/ч	= 257ky-p^pN -7], кг/ч	ч.=”7к,.р^, кг/ч	9„=11.2*,А, кг/ч
Примечание. - давление перед вентилем, бар; р2 - давление за вентилем, бар; Z^p - потеря напора на вентиле, бар; qr - объемный расход хладагента (пар), м3/ч; qyN -
объемный расход хладагента (газ), взятого при нормальных давлении и температуре (1013 мбар, 0°С); q* - массовый расход хладагента, кг/ч; р - плотность хладагента
(жидкость на входе в регулирующий вентиль), кг/дм3; pw - плотность хладагента (газ на входе в устройство расширения), кг/м3, также для нормальных условий по давле-
нию и температуре (1013 мбар, 0°С); v2 - удельный объем паров прир, и TL, м3/кг; v' - удельный объем паров прир2 и 7\, м’/кг; 7\ - термодинамическая температура газа
на входе в вентиль, К.
!. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
2.3.5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ЗАПОРНО-РЕГУЛИРУЮЩЕЙ АРМАТУРЫ
461
Если в этой формуле исходить из разности
давлений для эталонной жидкости (воды)
Др0 =1бар,
то, выражая плотности в кг/дм3 (для воды р0=1
кг/дм3), получим
Если теперь рассматривать не хладагент, а
воду, то для потери напора 1 бар предыдущая
формула дает
Следовательно, коэффициент расхода
вентиля kv характеризует элемент запорно-
регулирующей арматуры и соответствует про-
сто объемному расходу воды в м3/ч (взятой при
температуре от +5 до +30 °C), которая прохо-
дит через этот вентиль при перепаде давления
на нем 1 бар.
Коэффициент kv, соответствующий макси-
мальному открытию клапана (100 %), позволя-
ет легко характеризовать всю серию вентилей
данного типа. Обычно он ие должен отклонять-
ся более чем на ±10 % от значения, указанного
изготовителем.
В своих каталогах изготовители запорно-
регулирующей холодильной арматуры указыва-
ют, как правило, либо номинальную произво-
дительность рассматриваемого устройства, т. е.
такую, которая связана с холодопроизводитель-
ностью, получаемой для конкретного хладаген-
та с помощью конкретных трубопроводов (жид-
костного, всасывающего или нагнетательного,
т е. для горячих газов), либо коэффициент рас-
хода вентиля kv, либо, чаще всего, оба парамет-
ра.
В табл. 2.3.5-1 собраны все формулы, по-
: воляющие рассчитать коэффициенты расхода
 вентилей, а также объемный и массовый рас-
ходы хладагента.
Задача состоит или в расчете потери напо-
ра на элементе арматуры, выбранного предва-
рительно для заданного объемного расхода,
или, наоборот, в выборе вентиля для заданно-
о объемного расхода, если известна допусти-
мая потеря напора.
Как только становится известен объемный
расход хладагента в зависимости от коэффици-
ента расхода вентиля, а именно (опуская в пре-
дыдущих формулах индексы ff для обозначения
хладагента):
или
= _^_ =
3600 V р 3600 1
можно рассчитать массовый расход хладагента:
<?m = <?v-1000р =
(поскольку плотность выражается в кг/дм3)
=	 р Е = ^к^Лр-р , кг/с.
jo у р jo
Холодопроизводительность тогда задается
соотношением (см. п.1.3.6.3.1.7)
Со =90т-9т,кВт,
где qOm - удельная холодопроизводительность,
кДж/кг.
Окончательно получаем
Со = -kv^P-P ,
JO
где Qo выражается в кВт,
90т ~ В КДЖ/KT,
kv - в м3/ч,
р - в кг/дм3.
Пример
Пусть требуется определить коэффициент kv
элекгроклапана, установленного на жидкостном
трубопроводе холодильной установки, работа-
ющей на R22, при следующих условиях:
холодопроизводительность <20=24 кВт,
температура парообразования /0= -30 °C,
температура конденсации /с=+40 °C,
температура на входе в регулирующий вен-
тиль +30 °C,
потеря напора, допустимая для нашего элек-
троклапана, Ар=0,2 бар.
Решение
Удельная холодопроизводительность для
R22 между состояниями 1 (-30 °C) и 3 (+30 °C),
462
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
представленными на рис. 2.3.5-1, дана в табл.
1.3.6-2:
qOm =393,07-236,75 = 156,32 кДж/кг.
Та же таблица дает нам плотность жидкого
хладагента при +30 °C:
р = 1,173 кг/дм3,
теперь можно определить kv, который должен
иметь наш элекгроклапан:
kv = 3.6---= 1Д4 м3/ч.
Qomyl^P-p
Если мы теперь обратимся к выписке из ка-
талога, приведенного в табл. 2.3.5-2, то обна-
ружим, что kv нашего электроклапана находит-
ся между kv для модели EVR6 и kv для модели
EVR10. В первом приближении вентиль EVR6
дает потерю напора больше предусмотренной,
а вентиль EVR10 - меньше.
Для модели Е VR6 найдем переохлаждение,
соответствующее потере напора на этом клапа-
не. Связь между kv элекгроклапана и потерей
напора имеет вид
Получаем при известных к^ и kv^.
= 0,4
бар.
Если мы обратимся к табл. 1.3.6-2, то об-
наружим, что давление, соответствующее тем-
пературе жидкого хладагента +40 °C, равно
Рис 2.3.5-1. Термодинамический цикл в нашем приме-
ре установки с электроклапаном на жидкостном трубопро-
воде
15,34 бар, тогда как для 35 °C оно равно лишь
13,55 бар. Это означает, что давление падает
на 1,79 бар при разности температур 5 К. От-
сюда уменьшение температуры, соответствую-
щее уменьшению давления 0,4 бар, составляет
АГ = ^^ = 1,12 К.
1,79
В результате температура переохлаждения
хладагента станет равна
40-1,12 = 38,88 °C,
отсюда следует, что клапан EVR6 является под-
ходящим, так как переохлаждение равно 10 К.
Выполняя такой же расчет для элекгрокла-
пана EVR10, мы обнаружили бы, что возника-
ющее переохлаждение еще меньше и эта мо-
дель также подходит. Однако модель EVR6 на-
много дешевле, поэтому ее и следует выбрать.
Во всех случаях необходимо, чтобы сумма
потерь за счет трения, разности пьезометричес-
ких уровней (трубопроводы, идущие вверх),
потерь иа фильтре, на элекгроклапане и т.д. не
Таблица 2.3.5-2
Выписка из каталога Danfoss, относящаяся к электроклапанам типа от EVR2 до EVR25
Тип	Номиналь- ный расход	Разность давлений для откры- тия с помощью стандартной катушки			Температура среды,	Максималь- ное рабочее давление Ро, бар	Максимальное испытательное давление Рс бар	Значение к* м’/ч
	Жидкостный трубопровод	МИНИ- мадьиая	максимальная (MOPD) (жидкость)					
	R22		перемен- ный ток	постоян- ный ток				
EVR6	16,2	0,05	21	18	-40 +105	35	46	0,8
EVR10	38,5							1,9
2.3.5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ЗАПОРНО-РЕГУЛИРУЮЩЕЙ АРМАТУРЫ
463
Рис. 2.3.5-2. Пример кривых, дающих коэффициенты
расхода ку вентиля для ручных задвижек (задвижки 6F,
Dangloss)
Таблица 2.3.5-3
Коэффициенты расхода м’/ч, вентиля и эквивалентная длина м, трубопровода для запорно-
регулирующей арматуры холодильных контуров, изготовленных из меди
Размеры трубы, мм	Задвижка прямая		Задвижка поворотная		Обратный клапан прямой		Обратный клапан пово- ротный		Фильтр		Смотровое окно		Теплообмен ннк	
	к.		к.	4,	к.		к.	/eq	к.	/eq	к.	4,	к.	
6x1	0,3	0,6	0,5	0,2	0,56	0,2	—		—		0,33	0,5	—	
10x1	0,84	2,5	1,1	1,4	1,4	0,9	—	—	—	—	1,87	0,5	—	—
12x1	1,65	2,0	1,9	1,5	1,9	1,5	—	—	2,7	0,7	3,26	0,5	—	—
16x1	2,6	4,2	3,1	3,0	3,3	2,6	2,7	3,9	4,0	1,8	6,4	0,7	—	—
22x1	4,6	8,1	6,9	3,6	7,5	3,0	7,6	3,0	6,5	4,0	12,5	1,1	13,8	0,9
28x1,5	9,5	5,8	11,7	3,8	13	3,1	14,3	2,5	13,9	2,7	25,5	0,8	16,8	1,8
35x1,5	28,5	2,2	34,5	1,5	20	4,5	22	3,7	35	1,5	47,3	0,8	34	1,5
42x1,5	35	3,9	42	2,7	32	4,7	24	8,3	44	2,5	73,1	0,9	34	4,2
54x2	44	8,6	53	5,9	44	8,6	38	11,5	69	3,5	117,8	1,2	53	5,9
76x3	62	23,3	74	16,4	65	21,2	65	21,2	120	6,2	253	1,4	93	10,4
89x3	91	25,4	ПО	17,4	80	32,8	95	23,3	—	—	324	2				
108x4	133	30,1	160	20,8	125	34,1	150	23,7	—	—	—	—	—	—
464
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Таблица 2.3.5-4
Коэффициенты расхода к„ м’/ч, вентиля и эквивалентная длина 1^, м, трубопровода для запорно-
регулирующей арматуры холодильных контуров, изготовленных из стали
Номиналь- ный диа- метр, мм	Задвижка прямая		Задвижка по- воротная		Обратный клапан пря- мой		Обратный клапан пово- ротный		Фильтр		Смотровое окно		Теплообмен- ник	
	к.	4,	к.	4ч	к.		к.	4q	к.	4ч	к.		к.	_4j_
15	4	3,9	4,3	3,4	3	6,9	—	—	4,1	3,7	6,4	1,5	—	
20	7	4,5	7,5	3,9	5,3	7,8	6,6	5,1	6,5	5,2	12,5	1,4	13,8	1,2
25	12	5,2	12,5	4,8	7,5	13,4	9,5	8,3	13,2	4,3	25,5	1,2	16,8	2,7
32	19	7,9	20	7,1	14	14,5	17,5	9,3	35	2,3	47,3	1,3	34	2,5
40	29	7,1	32	5,8	20	14,9	24	10,3	44	3,1	73,1	1,1	34	5,1
50	47	8,7	50	7,7	31	20	38	13,3	69	4,0	117,8	1,4	53	6,8
65	78	11,3	85	9,5	55	22,7	65	16,2	120	4,8	253	1,1	93	7,9
80	118	И	125	9,8	80	23,9	95	16,9	—	—	324	1,5	—	—
100	187	16,1	200	14,1	125	36,1	150	25,0	—	—	—	—	—	—
125	295	18,2	310	16,5	195	41,7	235	28,7	—	—	—	—	—	—
150	425	22,7	450	21,6	284	50,8	—	—	—	—	—	—	—	—
200	755	26,3	800	23,5	504	59,1	—	—	—	—	—	—	—	—
250	1100	39,6	1170	35	738	87,9				—				
300	1700	39,4	1800	35,2	1134	88,6				—				
Таблица 2.3.5-5
Коэффициенты расхода к„ м’/ч, вентиля и эквивалентная д лина Ц.,, м, трубопровода запорно-регулирующей
арматуры для воды
Номиналь- ный диа- метр, мм	Задвижка прямая		Задвижка по- воротная		Обратный вентиль		Обратный клапан		Вентиль наклонный		Задвижка		Всасываю- щий фильтр в виде сетки с вентилем	
	ку	4,	к,	.... 1ч	к.	. 4ч	к.	Ч	к.	4,	к.	4ч	к.	4ч
25	15	3,35	17,9	2,35	14,2	3,75	21,7	1,6	23,2	1,4	50,1	0,3	18,9	2,1
32	24,7	4,65	29,4	3,3	23,2	5,3	39,8	1,8	42,2	1,6	84,4	0,4	31,9	2,8
40	30,6	6,35	35,2	4,8	27,8	7,7	52	2,2	58,3	1,75	109	0,5	40,6	3,6
50	47,6	8,5	54	6,6	41,2	11,35	85,2	2,65	100,6	1,9	165,7	0,7	65	4,55
65	75,5	12,05	85	9,5	63,7	16,9	138,1	3,6	172,8	2,3	276,2	0,9	105,6	6,15
80	99	15,6	109,7	12,7	79,8	24,0	190,7	4,2	242,4	2,6	364,5	1,15	140	7,8
100	167,8	20,0	191,3	15,4	133,3	31,7	335,6	5,0	448,5	2,8	634,3	1,4	248,8	9,1
125	256,6	24,05	299,6	17,65	202,8	38,5	544,1	5,35	703,5	3,2	938	1,8	358,8	12,3
150	392,3	26,65	483,4	17,55	324,3	39,0	794,3	6,5	1025,4	3,9	1397,4	2,1	523,7	14,95
200	684,9	32,0	918,3	17,8	612,6	40,0	1454	7,1	1652	5,5	2357,8	2,7	875,1	19,6
превосходила разность р3 - р3, потому что в
противном случае наступит преждевременное
образование пара хладагента в жидкостном
трубопроводе, что почти всегда нарушает нор-
мальную работу регулирующего вентиля.
Для ручных задвижек определение характе-
ристик требует знания зависимости kv от уров-
ня подъема, потому что в отличие от электро-
клапанов, которые либо открыты, либо закры-
ты, они должны позволять регулировать расход
хладагента оптимальным образом, следователь-
но, в пределах, как можно более широких (рис.
2.3.5-2).
Табл. 2.3.5-3, 2.3.5-4 и 2.3.5-5 дают сред-
ние коэффициенты kv различных видов арма-
туры ХОЛОДИЛЬНЫХ контуров.
2.4. Системы регулирования1
2.4
Как и во всех других областях техники, в
холодильной промышленности используются
различные процессы и различные машины, ра-
боту которых требуется контролировать, что
обычно осуществляется с помощью одного или
нескольких параметров, таких, как температу-
ра, давление, расход, скорость вращения и т.д.
Чтобы управлять этими параметрами, очевид-
но, необходимо вмешиваться в заданный мо-
мент времени на некотором уровне в работу ус-
тановки.
Это может быть либо вмешательство чело-
века, либо автоматическое вмешательство.
Само собой разумеется, что вмешательство че-
ловека имеет множество недостатков: преж-
де всего, оно требует физического присутствия
(что не всегда возможно, например ночью), что-
бы закрыть единственный кран. Кроме того,
оно стоит дорого, не говоря уже о том, что мозг
человека не всегда способен определить точный
момент для вмешательства. Так, на фабрике по
изготовлению ледяных блоков выемка отливок
из формы долгое время осуществлялась “на гла-
зок”, в результате простого наблюдения за ро-
стом массы отливок.
Вот почему, с тех пор как электричество ста-
ло распространенным повсюду, чаще всего об-
ращаются к автоматическим средствам на-
блюдения, контроля, которые не только значи-
тельно уменьшают вмешательство человека, но
и, кроме того, позволяют обеспечить высокую
точность выполнения возложенных на них фун-
кций, называемых функциями регулирования.
Эти функции обеспечиваются регуляторами,
множество моделей которых от простых отклю-
чающих устройств до самых сложных автома-
1 См. также “Учебник по системам регулирования и
управления энергией” (Manuel de la regulation et de la gestion
de I’energie, R.Cyssau, PYC Ed.).
tob, способных обеспечить централизованное
техническое управление многочисленными хо-
лодильными линиями, позволяют осуществить
регулирование работы холодильных установок.
После того как будут даны основные опре-
деления, необходимые для лучшего понимания
того, что такое система регулирования, мы пе-
рейдем к обзору основных компонентов обору-
дования для регулирования и затем к современ-
ным системам регулирования.
2.4.1. Определения1
Словом регулирование обозначают процесс,
в ходе которого одна величина, называемая ко-
нечной регулируемой величиной, например тем-
пература или давление, должна поддерживать-
ся постоянной (или на некотором уровне, зада-
ваемом оператором), несмотря на внешние воз-
мущения. Чтобы регулирование было возмож-
но, конечная величина (регулируемая) должна
непрерывно измеряться и постоянно сравни-
ваться с опорной, или номинальной, величиной.
Регулятор начинает действовать в зависимости
от измеренного отклонения.
Представим себе холодильную камеру, в ко-
торой находится испаритель (рис. 2.4.1-1). Если
терморегулирующий вентиль установлен пра-
вильно, то температура в камере достигнет но-
минального значения. Но из-за влияния извне,
например после многократного открывания
дверей, температура окружающего воздуха из-
менится и восстановить ее можно будет только
с помощью терморегулирующего вентиля. Мно-
гочисленные внешние (и внутренние) возмуще-
ния, такие, как открывание дверей, поступле-
ние товаров с температурой более высокой, чем
на складе, увеличение притока свежего возду-
1 См. стандарт NFC 01-351 “Электротехнический сло-
варь: автоматическое управление и регулирование”.
466
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
возмущающие воздействия
Рис. 2.4.1-1. Принципиальная схема регулирования хо-
лодильной камеры:
х - конечная регулируемая величина (температура); у -
конечная величина, характеризующая состояние регулиру-
ющего органа (открытый или закрытый регулирующий
вентиль); z - возмущающее воздействие (например, откры-
вание дверей); w - опорное значение (заданное опорное
значение)
ха и т.д., приводят к изменению заданной тем-
пературы и поэтому называются возмущающи-
ми величинами.
Описание методов регулирования требует
применения специальной терминологии. Мы
считаем необходимым уточнить здесь наиболее
часто используемые и наиболее важные поня-
тия.
Абсолютная погрешность - для автомати-
ческой системы регулирования это разность
между задающей (опорной) величиной и регу-
лируемой величиной в данный момент време-
ни.
Временной отклик - изменение выходной
величины системы во времени, вызванное из-
менением одной из входных величин.
Время задержки - интервал времени меж-
ду моментом, когда начинается изменение вход-
ного сигнала, и моментом, когда начинается
соответствующее изменение выходной величи-
ны.
Входной параметр - подводимый к систе-
ме параметр, который не зависит от других.
Выходной параметр - параметр, выдавае-
мый системой.
Датчик - часть измерительного преобразо-
вателя, которая преобразует входной сигнал в
измеряемый.
Двухступенчатое регулирование - режим
ступенчатого регулирования, при котором вы-
ходная величина принимает одно из двух задан-
ных значений.
Дифференциальное регулирование (D-ха-
рактеристика) - режим плавного регулирова-
ния, при котором выходная величина пропор-
циональна скорости изменения (производной по
времени) входной величины.
Задающая (опорная) величина - постоянная
или зависящая от времени величина, входная
для разомкнутой системы управления или для
системы регулирования, поддерживающей по-
стоянный или соответствующий внешним усло-
виям уровень, значение которого требуется вос-
произвести.
Интегральное регулирование ([-характери-
стика) - режим плавного регулирования (ре-
гулирования с плавающим уровнем), при кото-
ром скорость изменения выходной величины
(производная по времени) пропорциональна
отклонению входной величины от номинально-
го значения (т. е. в случае регулятора пропор-
циональна абсолютной погрешности).
Исполнительный механизм - конечный ре-
гулирующий орган механического типа.
Каскадное регулирование - совокупность
систем регулирования, когда опорная величи-
на для одного регулятора поступает из другой
системы регулирования.
Комбинированное регулирование - состав-
ное регулирование, образованное различными
режимами плавного регулирования (PI, PD,
РШ, PIDD).
Конечный регулирующий орган - элемент
исполнительной цепочки, который непосред-
ственно воздействует на регулируемую величи-
ну.
Контроль - наблюдение за системой или
частью системы в целях обеспечения ее нор-
мальной работы и обнаружения случаев ее не-
нормальной работы, что осуществляется путем
измерения одного или нескольких параметров
системы и сравнения результатов этих измере-
ний с заданными значениями.
Коэффициент дифференциального регули-
рования - для элемента, работающего в режи-
ме идеального дифференциального регулирова-
ния, это частное от деления выходной величи-
ны на скорость изменения входной величины.
2.4.1. ОПРЕДЕЛЕНИЯ
467
Коэффициент интегрального регулирова-
ния - для элемента, работающего в режиме
интегрального регулирования, это частное от
деления скорости изменения выходного сигна-
ла на отклонение входной величины от номи-
нального значения.
Коэффициент преобразования - для линей-
ной системы с синусоидальным сигналом это
отношение амплитуды выходного сигнала к
амплитуде соответствующего входного сигнала.
Многоступенчатое регулирование - ступен-
чатое регулирование, использующее более двух
ступеней.
Параметр - величина, значение которой
может либо изменяться само по себе, либо быть
измененным.
Плавающий уровень регулирования - режим
плавного регулирования, при котором скорость
изменения выходной величины является функ-
цией входной величины.
Плавное регулирование - режим регулиро-
вания, при котором возможно изменять выход-
ную величину непрерывным образом в некото-
ром ограниченном интервале.
Помпаж - периодические колебания, как
правило нежелательные, возникающие в систе-
ме регулирования.
Постоянная времени дифференциальная -
для элемента, работающего в режиме идеаль-
ного дифференциального регулирования, это
величина, равная коэффициенту дифференци-
ального регулирования, если входная и выход-
ная величины имеют одинаковую размерность.
Постоянная времени интегральная - для
элемента, работающего в режиме интегрально-
го регулирования, величина, обратная коэффи-
циенту интегрального регулирования, если
входная и выходная величины имеют одинако-
вую размерность.
Преобразователь измерительный - прибор,
который подучает информацию в виде некото-
рой физической величины (его входная вели-
чина) н преобразует ее по определенным пра-
вилам в информацию того же или другого типа.
Различают преобразователи для Измерения рас-
хода, давления, температуры и т.д.
Преобразователь сигнала - прибор, кото-
рый преобразует стандартный сигнал, при этом
тип выходной величины является тем же, что
и тип входной величины.
Пропорциональное регулирование (Р-харак-
теристика) - режим плавного регулирования,
при котором изменение выходной величины
пропорционально отклонению входной величи-
ны от номинального значения.
Регулирование типа “высокий уровень -
низкий уровень ” - двухступенчатый режим ре-
гулирования, при котором обе ступени имеют
один знак.
Регулирование типа “да - нет ” - двухсту-
пенчатый режим регулирования, при котором
одна из двух ступеней имеет нулевое значение.
Регулирование типа “плюс - минус ’’ - двух-
ступенчатое регулирование, при котором ступе-
ни имеют противоположные знаки.
Регулятор - элемент системы регулирова-
ния, выполняющий несколько функций в этой
системе, одной из которых является сравнение
сигнала реакции системы с опорным сигналом;
другими функциями могут быть усиление, кор-
рекция и т.д.
Сдвиг фаз - для линейной системы с сину-
соидальным сигналом это разность фаз соот-
ветствующих выходного и входного сигналов.
Сигнал - измеримая величина, одна или не-
сколько характеристик которой несут информа-
цию, относящуюся к одной или нескольким дру-
гим величинам, представленным этим сигна-
лом.
Согласующее устройство - измерительный
преобразователь, выходной сигнал которого
является стандартным сигналом.
Статическое отклонение - значение аб-
солютной погрешности в стационарном режи-
ме, когда все входные величины поддержива-
ются постоянными.
Ступенчатое регулирование - режим регу-
лирования, при котором выходная величина
может принимать лишь конечное число значе-
ний, называемых ступенями.
Ступенчатый отклик - временной отклик
системы, вызванный скачкообразным измене-
нием (в случае позиционного изменения) одной
468
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
из входных величин, остающейся на новом
уровне.	*
Управление - действие, совершаемое над
системой или в системе для достижения опре-
деленных целей.
Управление автоматическое - управление,
которое не требует никакого, прямого или кос-
венного, воздействия человека на конечный ре-
гулирующий орган.
Управление ручное - управление, которое
требует прямого или косвенного воздействия
человека на конечный регулирующий орган.
Управляющее устройство - система, содер-
жащая все элементы для обеспечения управле-
ния (регулирования) управляемой (регулируе-
мой) системой.
Управляющий (регулирующий) параметр -
выходной параметр для управляющего (регули-
рующего) устройства и одновременно входной
параметр управляемой (регулируемой) систе-
мы.
Усилитель - прибор, применяемый для уве-
личения уровня сигнала путем подведения не-
обходимой энергии от дополнительного источ-
ника.
Характеристическая кривая - кривая, да-
ющая в стационарном режиме значения выход-
ной величины в зависимости от значения вход-
ной величины, при этом другие входные вели-
чины являются постоянными и равными неко-
торым заданным значениям.
Эксплуатация - совокупность операций уп-
равления и контроля системы и, при необходи-
мости, операций по обеспечению надежности
работы и безопасности оборудования и персо-
нала.
Техническая документация, предоставляе-
мая поставщиками, так же как техническая ли-
тература, посвященная регулированию, содер-
жит рад других понятий, которые читатель мо-
жет найти в стандарте AFNOR NFC 01-351,
упоминавшемся выше.
2.4.2. Установка с регулирующим
устройством
Рассмотрим снова наш пример холодильной
камеры с испарителем, оснащенным терморе-
гулирующим вентилем. Необходимо различать
две основные части, которыми являются:
• установка, в которой предусматривается
регулирование, или регулируемая система, ко-
торая содержит:
-	холодильную камеру,
-	испаритель,
-	терморегулирующий вентиль;
• регулирующее устройство, которое содер-
жит:
-	измерительный датчик,
-	регулятор,
-	исполнительный механизм.
Объединение этих двух систем называется
контурам управления, речь идет о совокупнос-
ти элементов, включая элемент, сравнивающий
сигналы (компаратор), а также соответствую-
щие цепи действия и отклика. Такой контур
представляют на функциональной схеме или
блок-схеме (рис. 2.4.2-1).
Характеристики регулирующего устройства
выбирают в зависимости от поведения установ-
ки, для которой производится регулирование. В
связи с этим ее поведение необходимо опреде-
лить предварительно, и оно может быть двух
типов: статическое и динамическое.
Статическое поведение регулируемой ус-
тановки определяется характеристическими
кривыми для ее различных элементов, в нашем
случае для испарителя и терморегулирующего
контур регулирования
регулирующее устройство
регулируемая установка
Рис. 2.4.2-1. Функциональная схема контура управле-
ния для холодильной камеры:
х - конечная регулируемая величина (температура хо-
лодильной камеры); у - конечное регулирующее действие
(открывает или закрывает регулирующий вентиль); z - воз-
мущающие величины (например, открывание дверей); w -
опорная величина
2.4.2. УСТАНОВКА С РЕГУЛИРУЮЩИМ УСТРОЙСТВОМ
469
Рис. 2.4.2-2. Ступенчатый отклик регулятора, использующего пропорциональное регулирование: изменение конечной
регулируемой величины во времени (а); изменение регулирующей величины во времени для идеального регулятора (6) н
для регулятора с постоянной времени Т (в)
0. .10 мВ
преобразователь
колебательный
контур
конденсатор
Рис. 2.4.2-3. Датчики влажности разных типов:
а - волосяной; 6 - со спиралью из синтетического материала; в - с электрическим конденсатором
вентиля, а также ее коэффициентом преобра-
зования, или коэффициентом усиления К. Этот
коэффициент определяется как отношение из-
менения выходной величины к изменению
входной величины.
Динамическое поведение, в свою очередь,
характеризуется временным ступенчатым от-
кликом (определения этих понятий были даны
ранее), а нахождение соответствующих значе-
ний, как правило, производится эксперимен-
тальным путем. На рис. 2.4.2-2 дан пример сту-
пенчатого отклика для регулятора, использую-
щего пропорциональное регулирование.
Регулирующее устройство состоит, как уже
говорилось, из датчика, регулятора и управля-
ющего органа.
Детектор, или датчик, - это устройство для
измерения. Любой датчик объединяет в одном
корпусе усилитель, преобразователь и согласу-
ющее устройство. Существуют специализиро-
ванные датчики для всех измеряемых величин:
температуры, влажности, скорости воздуха, рас-
хода, давления и т.д.; и для каждой из этих ве-
личин существуют различные модели.
Например, есть датчики температуры, осно-
ванные на расширении твердого тела или жид-
кости, на сопротивлении металлов, на термо-
сопротивлении и т.д. Для того чтобы хорошо
выполнять свою функцию, любой датчик дол-
жен обладать рядом качеств, из которых самы-
ми важными являются: чувствительность, ли-
нейность, точность, достоверность и надеж-
ность. В качестве примера на рис. 2.4.2-3 при-
веден принцип работы различных типов датчи-
ков влажности.
После усиления и преобразования в некото-
рый сигнал полученные датчиком данные пе-
редаются в регулятор.
Регулятор представляет собой главную часть
всей системы регулирования. Как видно из рис.
2.4.2-4, он всегда состоит из трех частей: вход-
ного блока, где обрабатываются сигналы, по-
сланные датчиком; собственно блока регулиро-
вания, выполняющего различные функции, на
основании которых осуществляется ввод опор-
ной величины и задается закон соответствия;
выходного блока, откуда посылаются команды
в управляющий орган.
470
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Рис. 2.4.2-4. Блок-схема электрического регулятора.
Входной блок: 1 - вход; а - термопара; б - постоянное напряжение 0...10 В; в - постоянный ток 0...20 мА; г - термо-
метр сопротивления; д - дистанционное согласующее устройство.
Блок регулирования: 2 - преобразователь конечной регулируемой величины; 3 - индикатор мгновенного значения; 4 -
внутреннее устройство для задания опорного значения; 5 - преобразователь внешнего опорного значения w, 6 - компара-
тор; 7 - предусилитель абсолютной погрешности xw; 8 - блок питания; 9 - дифференциальный элемент, 10 - интегральный
элемент, 11 - ограничитель помех интегрального элемента; 12 - прерыватель интегрального элемента; 13 - устройство для
модификации структуры (изменение закона действия); 14 - устройство для задания интервала пропорциональности; 15 -
усилитель конечной регулирующей величины у, 16 - индикатор выходного сигнала
Выходной блок: 17 - выход; а - трехгочечный выход; б - двухточечный выход; в - выход постоянного тока; г - выход
постоянного напряжения
Существует очень большое число типов ре-
гуляторов. Их можно классифицировать по раз-
личным категориям. Различают:
• в зависимости от конечной регулируемой ве-
личины.
-	регуляторы температуры,
-	регуляторы влажности,
-	регуляторы давления,
-	регуляторы расхода
-	и т.д.;
• в зависимости от источника питания;
-	регуляторы, не использующие источник
питания,
-	регуляторы электрические,
-	регуляторы электронные,
-	регуляторы пневматические,
-	регуляторы элекгропневматические;
• в зависимости от поведения процесса регу-
лирования во времени;
-регуляторы дискретного действия, в том
числе:
-	двухступенчатые регуляторы типа “сиг-
нал - отсутствие сигнала”,
-	многоступенчатые регуляторы;
-	регуляторы плавного действия1, в том
числе:
-	регуляторы плавающего типа,
-	регуляторы пропорционального дей-
ствия (Р),
-	регуляторы интегрального действия (I),
-	регуляторы дифференциального дей-
ствия (D),
-	регуляторы двойного дифференциаль-
ного действия (DD),
-	регуляторы комбинированного дей-
ствия (PI, PD, РШ, PIDD).
1 См. также “Плавное регулирование холодильных ус-
тановок. Изменения, происходящие в контуре” (La regulation
progressive des installations frigorifiques. Variations pour un
circuit, A Hegglin, Revue Pratique du Froid, 1998, № 674, p.
104-112).
2.4.3. РЕГУЛЯТОРЫ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ
471
2.4.3.	Регуляторы различных типов
2.4.З.1.	Двухступенчатые регуляторы
типа “сигнал - отсутствие сигнала”
или “высокий уровень - низкий
уровень” сигнала и многоступенчатые
регуляторы
Можно пояснить идею регулятора типа “сиг-
нал - отсутствие сигнала”, рассматривая хоро-
шо всем знакомое устройство - электрический
обогреватель. Если задать опорную температу-
ру, например 20 °C, то управляющий орган даст
возможность подавать напряжение на установ-
ку до тех пор, пока датчик температуры окру-
жающей среды не зарегистрирует температуру
20 °C. Как только датчик, который может быть
биметаллическим термометром или стеклянной
колбой с капилляром, заполненным жидкостью
или газом, зарегистрирует температуру, равную
опорной, он воздействует на управляющий
орган (контактор или реле) для отключения по-
дачи напряжения.
Только лишь когда температура окружающе-
го воздуха упадет ниже, например, 18 °C, кон-
тактор вновь подаст напряжение на прибор.
Конечная регулируемая величина х, т. е. тем-
пература, колеблется между 18 и 20 °C, этот
интервал температур образует статический
диапазон Xd (рис. 2.4.3-1) регулятора, равный
в нашем случае 2 К.
Однако следует заметить, что, когда опор-
ная температура 20 °C достигнута, отдача теп-
ла не прекращается мгновенно, несмотря на
отключение напряжения в обогревателе. На са-
мом деле он продолжает излучать некоторое
количество тепла до тех пор, пока не будет до-
стигнуто равновесие между температурой его
поверхности и температурой окружающей сре-
ды, которая, предположим, поднялась до 21 =С
Точно так же, когда температура упадет до
18 °C и выключатель подаст напряжение на
обогреватель, подача тепла не начнется мгно-
венно, так что некоторое время температура
окружающей среды будет падать, например до
17 °C, прежде чем начнет действительно под-
ниматься. Разность между 17 и 21 °C, равная
4 К, называется динамическим диапазоном и
представлена на рис. 2.4.3-1 величиной^.
В нашем примере обогревателя две пози-
ции: позиция “сигнал”, когда на прибор пода-
но напряжение, и позиция “отсутствие сигна-
ла”, когда подача напряжения на прибор отклю-
чена. Существует также вариант “высокий уро-
вень - низкий уровень”, который тоже относит-
ся к дискретному типу.
Предположим теперь, что наш обогреватель
имеет два уровня мощности, каждый из кото-
рых управляется регулятором “высокий уро-
вень - низкий уровень”. Все вместе образует ре-
гулятор, имеющий четыре позиции, и в этом
случае говорят о многопозиционном регулято-
ре. Такой регулятор может управлять, напри-
мер, группой холодильных установок, имеющей
много ступеней.
Мы рассмотрели пример электрического
обогревателя потому, что это устройство нам
знакомо и оно показалось нам наиболее подхо-
дящим для лучшего понимания системы, дей-
ствующей по типу “сигнал - отсутствие сигна-
ла”. Однако в любой холодильной установке ча-
органу
Рис. 2.4.3-1. Схема регулятора типа “сигнал - отсутствие сигнала” на примере регулятора температуры с биметалли-
ческим датчиком:
Xd- статический диапазон; Xh ~ динамический диапазон; То - период включения; Т} - время задержки; Т- постоянная
времени
472
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
сто встречаются регуляторы этого типа, такие,
как регулятор постоянного давления или двух-
позиционные вентили с магнитным управлени-
ем: полное открытие или полное закрытие.
Из предыдущих рассуждений легко можно
сделать вывод, что регулятор “сигнал - отсут-
ствие сигнала” (также называемый двухступен-
чатым) не позволяет получить очень точное ре-
гулирование конечной регулируемой величины,
которая не является постоянной, потому что не-
прерывно колеблется около опорного значения.
Однако это устройство очень простое и недо-
рогое и, как правило, удовлетворяет потребно-
стям в регулировании, когда можно допустить
вышеуказанные колебания и их последствия,
что имеет место в случае некоторых холодиль-
ных групп.
2.4.3.2.	Регуляторы плавающего типа
Речь идет о регуляторах, в которых испол-
нительный механизм (как правило, электричес-
кий двигатель) может занять любое промежу-
точное положение между полностью закры-
тым и полностью открытым. Регулятор должен
быть оснащен реверсивным контактом, который
позволял бы двигателю вращаться в противо-
положном направлении и вернуться при необ-
ходимости к закрытому положению, даже если
он вращался в сторону открытия, но не достиг
его (рис. 2.4.3-2).
В действительности можно говорить о трех-
позиционном регуляторе, работа которого счи-
тается удовлетворительной, только если ско-
рость вращения двигателя не слишком высокая
и не слишком низкая, потому что в случае, на-
Рис. 2.4.3-2. Принципиальная схема регулятора плава-
ющего типа с реверсивным реле и нейтральной зоной
пример, холодильной камеры было бы невоз-
можно поддерживать заданную температуру
при слишком быстром изменении тепловых
нагрузок (частые операции поступления и от-
пуска товаров в течение одного дня, например).
Для преодоления этого недостатка существуют
системы плавающего типа, имеющие перемен-
ную скорость, которая уменьшается по мере
приближения к положению равновесия.
2.4.3.3.	Регуляторы
пропорционального действия (Р)
Как мы уже видели, роль любого регулято-
ра заключается в приведении конечной регули-
руемой величины к заданному значению. Глав-
ной характеристикой регулятора пропорцио-
нального действия является то, что положение
исполнительного механизма пропорционально
отклонению конечной регулируемой величины
от заданного значения.
Рассмотрим другой знакомый нам пример,
а именно обогреватель, оснащенный терморе-
гулирующим вентилем. Если опорная темпера-
тура равна 20 °C, подъем штока будет, допус-
тим, равен 50 % от максимального значения.
Для 21 °C этот подъем равен нулю, тогда как
для 19 °C он будет равен 100 %. Величина^,
равная здесь 21-19=2 К, называется интерва-
лом пропорциональности, и ее можно выразить
в процентах от конечной регулируемой величи-
ны, как показано на рис. 2.4.3-3.
Из этого рисунка видно, что изменение ин-
тервала пропорциональности (здесь А^=20 %)
Конечная регулируемая величина
Рис. 2.4.3-3. Пример кривой изменения конечной регу-
лирующей величины регулятора плавного действия в зави-
симости от конечной регулируемой величины
2.4.3. РЕГУЛЯТОРЫ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ
473
устройство для задания
Рис. 2.4.3-4. Принципиальная схема электрического
регулятора пропорционального действия:
7?1 - датчик (температуры); R, - реостат слежения, R3 и
Rt - постоянные сопротивления; S - потенциометр для за-
дания опорной величины
приводит к изменению наклона соответствую-
щей прямой. Интервал пропорциональности не
может, однако, слишком уменьшаться, иначе
регулятор превратится в регулятор типа “сиг-
нал - отсутствие сигнала” и появится опасность
колебаний температуры.
Регуляторы пропорционального действия
могут быть электрического (электронного) или
пневматического типа.
В электрическом регуляторе пропорцио-
нального действия имеется четыре сопротивле-
ния, образующих мостик Уитстона - R4 на
рис. 2.4.3-4). Сопротивление R, играет роль
датчика температуры (если измеряется этот па-
раметр). Изменение сопротивления R} приво-
дит к появлению разности потенциалов между
точками А и В, а это вызывает соответствую-
щую реакцию серводвигателя в нужном направ-
лении.
клапан
Рис. 2.4.3-5. Принципиальная схема пневматического
регулятора пропорционального действия
В пневматическом регуляторе (рис. 2.4.3-
5) имеется устройство, работающее на сжатом
воздухе и состоящее в основном из трубы и пла-
стинки, которая вследствие изменения рассто-
яния между трубой и пластинкой, вызванного
изменением конечной регулируемой величины,
обеспечивает изменение давления сжатого воз-
духа, применяемого для управления в исполни-
тельном механизме.
Во избежание неустойчивого поведения этой
системы регулирования необходимо предусмат-
ривать демпфер, назначением которого являет-
ся восстановление пропорциональности между
конечной регулируемой и конечной регулирую-
щей величинами.
2.4.3.4.	Регуляторы интегрального
действия (I)
Если в системе регулирования пропорцио-
нального действия положение исполнительно-
го механизма пропорционально отклонению ко-
нечной регулируемой величины от опорного
значения, то в системе регулирования интег-
рального действия уже скорость реакции ис-
полнительного механизма пропорциональна
указанному выше отклонению. Другими сло-
вами, чем больше отклоняется конечная регу-
лируемая величина от опорного значения, тем
быстрее произойдет коррекция, поскольку ис-
полнительный механизм будет реагировать уже
с высокой скоростью исполнения. Наоборот,
если измеренное отклонение “опорное значе-
ние - конечная регулируемая величина” неве-
лико, то исполнительный механизм работает
медленно.
Регуляторы интегрального действия, прин-
ципиальная схема которых приведена на рис.
рабочее состояние механизм
Рис. 2.43-6. Принципиальная схема электрического
регулятора интегрального действия
474
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
2.4.3-6, хорошо приспособлены для регулируе-
мых систем с небольшим временем задержки
(например, в случае регулирования давления
или расхода), но значительно хуже подходят для
установок с высоким значением постоянной
времени.
2.4.3.5.	Регуляторы дополнительного
дифференцирующего действия
В этом случае действие регулятора пропор-
ционально скорости изменения абсолютной
Регулятор пропорцио-
нального действия: измене-
ние конечной регулирующей
величины .у пропорциональ-
но изменению конечной ре-
гулируемой величины х
Регулятор интегрально-
го действия: конечная регу-
лируемая величина изменя-
ется со скоростью, пропорци-
ональной абсолютной по-
грешности X
Регулятор пропорцио-
нального и интегрального
действия: конечная регулиру-
ющая величина у изменяется
частично пропорциональ-
ным, частично интеграль-
ным способом
Регулятор пропорцио-
нального, интегрального и
дифференцирующего дей-
ствия дополнительное к
пропорциональному и интег-
ральному действие регулято-
ра пропорционально скорос-
ти изменения абсолютной
погрешности, а не значению
этой погрешности
Рис. 2.4.3-7. Сводка характеристик регуляторов про-
порционального (Р), интегрального (I), пропорционально-
го н интегрального (PI), а также пропорционального, ин-
тегрального и дифференциального (PID) действия
погрешности, а не величине самой погрешно-
сти. Если изменение отклонения постоянное
или нулевое, то и дифференцирующее действие
тоже нулевое. Дифференцирующее действие не
возникает, если отклонения не изменяются во
времени, поэтому такой способ действия при-
меняется только в сочетании с пропорциональ-
ным или интегральным действием. Следова-
тельно, не существует регулятора только на ос-
нове дифференцирующего действия.
2.4.3.6.	Регуляторы комбинированного
действия
Речь идет в основном о регуляторах пропор-
ционального и интегрального (PI) действия и о
регуляторах пропорционального, интегрально-
го и дифференцирующего (PID) действия, фун-
кции которых показаны на рис. 2.4.3-7.
2.4.4.	Современное регулирование:
программируемые автоматы
и централизованное техническое
управление
2.4.4.1.	От обычного оборудования
регулирующих систем
к информационным электронным
системам
Различие между обычным оборудованием
регулирующих систем и электронным регули-
рующим оборудованием можно легко почув-
ствовать, рассматривая основной орган любой
холодильной установки - регулирующий вен-
тиль.
Если применяется простой терморегулиру-
ющий вентиль, то его задачей является обес-
печение требуемого перегрева паров хладаген-
та. выходящих из испарителя. Однако этот пе-
регрев снижает теплообмен из-за уменьшения
площади контакта жидкого хладагента со стен-
ками испарителя. Кроме того, поскольку термо-
регулирующий вентиль принадлежит к катего-
рии регуляторов пропорционального действия,
положение исполнительного механизма зависит
только от мгновенного значения перегрева и не
учитывает его изменение во времени, отсюда
возникает расхождение с опорным значением.
В противоположность этому, благодаря при-
менению электронного регулирующего венти-
2.4.4. СОВРЕМЕННОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ: ПРОГРАММИРУЕМЫЕ АВТОМАТЫ
475
ля, можно проинтегрировать переменную по
времени (такой тип регулирующеТо вентиля
принадлежит к категории регуляторов пропор-
ционального и интегрального действия) и, сле-
довательно, работать с минимальным перегре-
вом, равным тепловой нагрузке, отводимой ис-
парителем.
Такой результат возможен только потому, что
электронный регулирующий вентиль включает
вычислительное устройство, которое постоян-
но измеряет разность температур, зарегистри-
рованных двумя датчиками, расположенными
на входе и выходе из испарителя. Эта разность
используется для оптимизации расхода посту-
пающего хладагента.
Кроме того, такое регулирование является
точным, потому что электронный регулирую-
щий вентиль благодаря применению микропро-
цессоров может управлять системой, которую
он обслуживает (в нашем случае испарителем),
значительно более рациональным образом. Это
означает, что ввиду высокой точности и скоро-
сти он способен не только повысить надежность
и рентабельность холодильной установки, но и,
кроме того, автоматизировать операции по
эксплуатации, облегчить обнаружение непола-
док и, наконец, управлять ее работой на рас-
стоянии. Дистанционное управление позволя-
ет централизовать всю информацию, поступа-
ющую с обслуживаемых участков, и с помощью
нее оптимизировать их работу.
Z.4.4.2. Программируемые автоматы1
Мы сейчас перечислили преимущества
электронного регулирующего вентиля, они дол-
1 См. также: “Программируемый автомат” (L’automate
programmable. L.Jarry, Chauffage, Ventilation, Conditionnement,
1988, № 1,2, p. 15—18);
“Требования и применение в промышленности про-
граммируемых систем для дистанционного управления и ав-
томатического контроля” (Exigences et applications des
systemes programmables pour la telegestion et autocontrole dans
1’industrie, B. Bourgeois, Ph. Davy de Virville, P.Kostka,
Chauffage, Ventillation, Conditionnement, 1988, №1,2, p. 19-
20);
“Надежность и эксплуатация автоматов” (Fiabilite et
maintenance des automates, J. de Raphelis, Chauffage,
Ventillation, Conditionnement, 1988, № 1, 2, p. 35-38);
жны быть еще дополнены возможностью на-
страивать параметры регулятора так, чтобы его
интегральное действие зависело не только от
типа рассматриваемой установки, но также от
режима ее использования и накладываемых
ограничений.
Все эти возможности реализуются, только
если регулирующий вентиль объединен с про-
граммируемым автоматом, который, по опреде-
лению1 , есть “электронное устройство, содер-
жащее автоматическую (не информационную)
память, программируемую пользователем с по-
мощью специального языка, для внутреннего
хранения программ, таких, например, как: ло-
гические операции, временная задержка, пре-
образование аналогового сигнала в цифровой
и обратно, сравнение, арифметический расчет,
настройка, слежение, регулирование и т.д.”
Итак, задача программируемого автомата
заключается в обработке информации, посту-
пающей от датчиков температуры, давления и
т.д. (эта информация образует входные данные),
и, в зависимости от введенных программы и
параметров, в выработке команд (выходные
сигналы), которые должны выполняться раз-
личными устройствами (регулирующими вен-
тилями, кранами, контакторами, двигателями
и т.д.). К этому нужно добавить возможность
связи путем обмена информацией между' авто-
матами и вычислительными машинами, а так-
же диалог человек - машина благодаря приме-
нению мониторов и принтеров.
Структура программируемого автомата
практически такая же, как у микроЭВМ, т е.
он состоит, как и компьютер, из центрального
блока обработки данных памяти, интерфейса с
“Программируемые автоматы и вычислительные маши-
ны” (Automates programmables et ordinateurs, M.Bourdillon,
Revue Pratique du Froid, 1988, № 662, p. 56—63);
“Программируемые автоматы” (Les automates
programmables, P. Jacquard, S.Sandre, Revue Pratique du Froid,
1992, № 753, p. 18-21; 1992, № 754, p. 34-37);
“Промышленные программируемые автоматы” (Les
automates programmables industriels, G.Michel, C.Laurgeau,
B.Espiau, Ed. Dunod Technique).
1 Стандарт NFC 63-850 “Промышленные приборы низ-
кого напряжения, программируемые автоматы”.
476
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Рис. 2.4.4-1, Общая схема
программируемого автомата
периферийными устройствами, входных и вы-
ходных модулей и устройства для ввода про-
грамм (рис. 2.4.4-1) Количество входных и
выходных модулей, как правило, велико, они
собраны в единый корпус или стойку (рис.
2.4.4-2)1.
Центральный блок - это главная система
любого программируемого автомата, потому
что он содержит микропроцессор (или несколь-
ко), представляющий собой интегральные мик-
росхемы, объединенные в одном кристалле.
Микропроцессор является в некотором смысле
дирижером и выполняет двойную задачу: с од-
ной стороны, обеспечивает работу систем авто-
мата и, с другой стороны, реализует инструк-
ции программы.
Для этого микропроцессор имеет память,
в которой ои начинает искать программы по
определенным адресам, располагает их в сво-
их регистрах, затем анализирует получившую-
ся последовательность из 0 и 1, наконец выпол-
няет требуемое и представляет результат своей
работы, выдавая новую последовательность из
О и 1.
1 “Программируемые автоматы” (Les automates prog-
rammables, P.Jacquard, Serge Sandre, Revue Pratique du Froid,
1992, № 753, p. 18-21).
Промежуточные результаты расчета хранят-
ся в оперативной памяти, или RAM (память
с произвольным доступом), в которой происхо-
дят все операции записи-чтения. Именно в этой
памяти записываются различные параметры
регулируемой установки, такие, как опорные
значения. Поскольку эти данные должны сохра-
няться даже в случае аварии электропитания,
оперативная память должна иметь автономное
питание от батарей: она становится неисчеза-
ющей.
Постоянная память ROM (память только
для чтения) может использоваться только для
чтения, и ее содержимое не может быть ни из-
менено, ни удалено. В ней хранятся два типа
программ: операционная система, или OS
(Operation System), которая является основной
программой в программном обеспечении и об-
легчает взаимодействие с периферийными ус-
тройствами, и прикладные программы пользо-
вателя. Существует постоянная память, которую
пользователь может изменять: она называется
PROM (программируемая память только для
чтения), однако программирование такой памя-
ти возможно сделать только один раз, следова-
тельно, она является необратимой.
Существует память, которую можно изме-
нять многократно: это EPROM (стираемая про-
2.4.4. СОВРЕМЕННОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ: ПРОГРАММИРУЕМЫЕ АВТОМАТЫ
477
•	Основная стойка
(стандартная, короткая или 19')
•	Блок питания
•	Процессор автомата
•	Интерфейсы ввода/вывода:
- интерфейсы ввода/вывода,
- аналоговые вводы и выводы,
- цифровые вводы и выводы
• Сопряжения информационные:
- сопряжения с оборудованием,
- сопряжения для обмена данными,
- сетевые сопряжения
Рис. 2.4.4-2. Пример сборки програм-
мируемого автомата
траммируемая память только для чтения), или
постоянная память с возможностью програм-
мирования и стирания. Такое стирание проис-
ходит путем воздействия ультрафиолетового
облучения (для этой цели предусмотрено не-
большое кварцевое окошко), при этом среда
становится проводящей для электрических за-
рядов и они исчезают.
Работа автомата происходит в двоичной
 истеме исчисления (табл. 2.4.4-1), в которой
каждое состояние представляется 0 или 1 (со-
ответствующими размыканию или замыканию
электрической цепи) - битами (двоичными
цифрами). Все числа выражаются в двоичной
системе, т. е. представляются исключительно
комбинациями цифр 0 и 1. В десятичной сис-
теме самая правая цифра указывает число еди-
ниц (заключенное между 0 и 9), затем цифра,
расположенная левее, обозначает число десят-
ков, следующая - сетей и т.д., вес каждой циф-
ры возрастает по мере продвижения налево. В
двоичной системе основание равно 2, вес каж-
дой позиции, занимаемой цифрой, будет увели-
чиваться как 2 в степени, равной номеру этой
позиции. При этом нумерация производится
справа налево, начиная с нуля.
С помощью слова, или группы из 4 бит,
можно записать числа до 15, т. е. обозначить
16 различных команд. Для чисел больших 15
представление в двоичной системе требует ело-
478
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Таблица 2.4.4-1
Примеры «слов» из 4 бит, выраженных
в двоичной системе
Вес цифр				Разложение	Число по основанию 10
23 8	2 4	21 2	2° 1		
Число по основанию 2					
0	0	0	0	0=	0
0	0	0	1	1=	1
0	0	1	0	2+0=	2
0	0	1	1	2-1	3
0	1	0	0	4+0+0=	4
0	1	0	1	4+0+1=	5
0	1	1	0	4+2=0=	6
0	1	1	1	4+2+1=	7
1	0	0	0	8+0+0+0=	8
1	0	0	1	8+0+0+1=	9
1	1	1	1	8+4+2+]=	15
ва в 8 бит, которое называется байт. Такие сло-
ва позволяют представлять числа от 0 до 255,
или 256 команд.
Все слова хранятся в памяти, которая раз-
бита на блоки, измеряемые в килобайтах, или
кБ, один килобайт соответствует 210 байт, или
1024 байт.
Сопряжения, о которых мы говорили выше,
позволяют обеспечивать связь с периферией:
принтером, клавиатурой, монитором, пультом
управления и т.д., которые могут находиться на
большом расстоянии, до 1500 м.
Интерфейсные платы являются соедини-
тельными устройствами, позволяющими соеди-
нять датчики с входом автомата и выход авто-
мата с исполнительными механизмами.
Устройства для ввода программ чаще все-
го состоят из функциональных кнопок, сим-
вольно-цифровой клавиатуры, а также экрана
на жидких кристаллах. Оии имеют двойную
задачу: с одной стороны, дать возможность за-
плывать, изменять, стирать или передавать
щюграмму в память, а с другой стороны, вы-
полнять шаг за шагом программу регулирова-
ния, визуализировать или изменять данные.
Для того чтобы все это оборудование могло
работать согласованно, программируемый ав-
томат всегда имеет часы для синхронизации,
сигналы от которых передаются по управляю-
щим шинам. Например, сигналы часов задают
темп выдачи данных или адресов, в то время
как другие специфические сигналы выдаются
при запросе информации, ответом может быть
либо готовность центрального блока, либо зап-
рос на прерывание.
Сигналы, вырабатываемые часами синхро-
низации, имеют частоту от 1 до 25 МГц, отсю-
да следует, что скорость обработки информации
очень высока (порядка пикосекунды, или трил-
лионной доли секунды), это позволяет обраба-
тывать за очень короткое время очень большое
число сигналов.
На рис. 2.4.4-3 приведен пример програм-
мируемого автомата, который позволяет реали-
зовать функции управления и регулирования
различного технического оборудования, а так-
же многочисленные функции управления энер-
гией. Его основными элементами являются:
•	компактный базовый модуль для неизме-
няемых установок (вверху справа) или несколь-
ко модулей в том случае, когда предусматрива-
ется расширение (вверху слева), эти модули
обеспечивают функции автоматического регу-
лирования, слежения за управлением и опти-
мизации;
•	внешние интерфейсы (или внутренние),
выполненные в виде стойки, и вставляемые
преобразователи (в центре слева), задача кото-
рых заключается в обеспечении совместимос-
ти и передачи сигналов между модулями и пе-
риферийными устройствами (датчиками, ис-
полнительными органами и т.д.);
•	терминал для чтения и задания парамет-
ров (внизу справа), который позволяет осуще-
ствлять интерактивный диалог с помощью дис-
плея и клавиатуры, задавать опорные парамет-
ры, проводить коррекцию времени и даты, со-
здавать временные программы, осуществлять
ручное вмешательство в линии связи и подпрог-
раммы, задавать реальные значения и опорные
значения, временные параметры и состояние
линий переключения и, наконец, осуществлять
опрос и устранение неполадок.
Для своей работы любой программируемый
автомат должен использовать программное
обеспечение, которое может быть следующих
видов:
2.4.4. СОВРЕМЕННОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ: ПРОГРАММИРУЕМЫЕ АВТОМАТЫ
479
Рис. 2.4.4-3. Пример программируемого автомата (AS1000, Staefa Control System)
•	операционная система, или основное про-
граммное обеспечение, которое располагается
в памяти и служит для обеспечения безотказ-
ной работы машины и для управления входа-
ми и выходами;
•	программное обеспечение, содержащееся
на обычных носителях (кассеты или дискеты)
•	прикладное программное обеспечение.
Для того чтобы общаться с автоматом, нуж-
но использовать машинны изыки, которые мо-
гут быть различных типов код »вый, булевский,
Grafcet и т.д.
Существуют различные типы автоматов:
•	автоматы, являющиеся комплектующи-
ми элементами, они могут быть полностью
вмонтированы в устройство, которым они уп-
равляют;
•	автоматические системы, у которых воз-
можности обработки значительно более широ-
кие, чем у автоматов-комплектующих, они
включают в себя периферийные устройства,
такие, как принтеры для печатания схем авто-
матизации, эксплуатационных журналов и со-
общений о неполадках, кроме того, эти автома-
480
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
ты часто имеют устройства для задания диа-
грамм, параметров, программ и т.д. Они осна-
щены интерфейсами для связи с другими сис-
темами через сеть передачи данных.
Добавим в заключение, что программируе-
мые автоматы могут обладать дополнительны-
ми свойствами авторегулирования и автонаст-
ройки. Авторегулирование может быть опреде-
лено как функция, позволяющая регулятору для
какого-нибудь произвольного процесса автома-
тически определять физические параметры это-
го процесса. Автонастройка - это функция,
позволяющая при известных в одной точке фи-
зических параметрах процесса обработать их
для оптимизации регулирования и преобразо-
вать их в соответствии с любыми физически-
ми изменениями (температуры, давления и
т.д.), для того чтобы эти параметры оптимизи-
ровали регулирование.
Наконец, отметим, что программируемый
автомат позволяет обеспечить работу одного
или нескольких исполнительных механизмов
без вмешательства человека и в соответствии
с точными инструкциями. Если на очень боль-
ших установках имеются многочисленные ло-
кальные автоматы, то можно собрать всю ин-
формацию в одном месте и оттуда контролиро-
вать совокупность установок: речь идет о цен-
трализованном техническом управлении, сокра-
щенно ЦТУ.
2.4.4.3.	Системы централизованного
технического управления,
дистанционного наблюдения
и дистанционного управления1
Принцип работы системы централизованно-
го технического управления основан, как ука-
зывает название, на централизации более или
менее значительной информации, посылаемой
локальными автоматами через сеть. Основны-
ми функциями системы централизованного тех-
нического управления являются следующие:
•	управление оборудованием в соответствии
с дневным графиком, аналоговым или цифро-
вым доступом и специальными программами;
•	управление энергией;
•	защита имущества и персонала с помо-
щью специального оборудования, контроль до-
ступа;
•	диалог человек/машина на понятном язы-
ке с визуализацией и запросом, обеспечиваю-
щий вывод на принтер или монитор парамет-
ров, значений, измеренных датчиками, сигна-
лов о неполадках, времени работы, положения
исполнительных механизмов регулирования
или управления, схем, значений превышения
предельных уровней;
•	возможность воздействия на исполнитель-
ные механизмы с помощью центрального пуль-
та, а также разнообразных почасовых, специа-
лизированных, автоматических, математичес-
ких или отвечающих на реакцию программ;
•	хранение информации для обработки или
архива;
•	обработка в информационном режиме
любых значений, которые могут быть представ-
лены в форме графиков или другой форме, а
также функций управления, расчета примени-
тельно к этим величинам.
Благодаря централизации любой информа-
ции обслуживающий технический персонал
немедленно ставится в известность о малейшей
аномалии в работе, точное определение место-
нахождения которой позволяет быстро принять
меры. Кроме того, автоматы, работающие в ре-
жиме авторегулирования и автонастройки, по-
зволяют в сочетании с рациональным центра-
лизованным управлением установки в значи-
1 См. также: “Основы централизованного технического
управления” (Comprendre la GTC, J-P. Denis, Revue Pratique
du Froid, 1987, № 638, p. 46-53);
“Обычное централизованное техническое управление”
(La GTC apprivoisee, J.-M.Gurret, Revue Pratique du Froid,
1987, №638, p. 56-61);
“ЦТУ н холодильные установки” (GTC et installations
frigorifiques, P.Francis, Revue Pratique du Froid, 1987, № 638,
p. 63-67);
“Дистанцнонный сервер Matal” (Un serveur telematique
chez Matal, M.Pottier, P.Pecourt, Revue Pratique du Froid, 1987,
№642, p. 101-105);
“Цифровое регулирование н ЦТУ” (Regulation nu-
merique et GTC, C.Balloy, Revue Pratique du Froid, 1987, №
642, p. 106-114);
“Or регулирования к ЦТУ” (De la regulation a la GTC,
C.Pemelle, Revue Pratique du Froid, 1987, № 654, p. 44-48).
2.4.4. СОВРЕМЕННОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ: ПРОГРАММИРУЕМЫЕ АВТОМАТЫ
481
тельной степени экономить энергию в резуль-
тате повышения эффективности и оптимизации
времени работы. Отсюда, в итоге, следует бо-
лее длительный срок эксплуатации оборудова-
ния и более быстрая окупаемость установок.
Предыдущие рассуждения позволяют пред-
сказать важность двух основных функций лю-
бой системы централизованного технического
управления: дистанционного наблюдения и ди-
станционного управления, первая из которых
интересует техническую службу, а вторая -
службу управления.
Действительно, технические службы нужда-
ются в оперативной информации о состоянии,
в котором находятся порученные им установ-
ки: неполадки в оборудовании, переход темпе-
ратуры за предельные значения, разрегулиро-
вание, остановки для обслуживания, время ра-
боты различного оборудования, контроль ре-
зультатов (главным образом коэффициентов
полезного действия) и т.д. Отсюда следует не-
обходимость дистанционного наблюдения, ко-
торое можно определить как средство, позво-
ляющее передать техникам необходимую ин-
формацию о состоянии оборудования, превыше-
нии предельных значений и показания счетчи-
ков. Отметим, что дистанционное наблюдение
дает информацию в реальном масштабе време-
ни и позволяет организовать работу в наилуч-
ших условиях, для того чтобы поддерживать все
автоматизированные устройства в оптимальном
состоянии, следовательно, обеспечить все их эк-
сплуатационные качества.
Со своей стороны, служба управления же-
лает иметь информацию о количестве потреб-
ляемой энергии, об оборудовании, нуждающем-
ся в обслуживании, и, главным образом, о пред-
полагаемой технической модернизации. Отсю-
да следует необходимость дистанционного уп-
равления, которое можно определить как сред-
ство, предназначенное для управленцев и даю-
щее им возможность располагать результатами
потребления энергии и всей информацией, по-
зволяющей составлять план работы. Оконча-
тельно дистанционное управление дает инфор-
мацию о полезном времени,позволяет опреде-
лить коэффициенты полезного действия, соот-
Таблица 2.44-2
Распределение информации о холодильной установке
н ее эксплуатации между техническими службами
и службами управления
Тип информации	Техническая служба	Служба управления
Наблюдение за оборудовани- ем	•	
Неполадки, аварии	•	
Невозможность доступа для обслуживания	•	
Разрегулирование производст- венного оборудования	•	
Работы по обслуживанию, уход	•		-► □
Контроль результатов (темпе- ратуры окружающей среды)	•		-> □
Время работы оборудования	•	-> □
Счетчик используемой энер- гии (электричество, газ и т.д.)		
Счетчик потребления ресурсов (вода для охлаждения)		
Средние коэффициенты по- лезного действия	—	—
Дополнительные сведения, касающиеся эксплуатации	• ◄—	—
ношения и т.д. и дает возможность по итогам
работы контролировать ее качество1.
Табл. 2.4.4-2 представляет в качестве при-
мера распределение информации между техни-
ческой службой и управлением.
Технологии, применяемые для обеспечения
этих функций дистанционного наблюдения и
дистанционного управления, требуют различ-
ных типов структуры системы, которые мож-
но разбить на две большие категории: системы
централизованные и системы нецентрализован-
ные, т. е. смешанные централизованные/децен-
трализованные и децентрализованные.
В централизованной системе (рис. 2.4.4-4)
все логические функции и расчеты выполняют-
ся в центре приема и обработки, оснащенном
оборудованием для расчета и хранения в памя-
ти. Этот центр получает от каждого участка ин-
формацию, выдаваемую различными датчика-
ми состояния и измерительными датчиками
1 См. также: “Управление потреблением энергии холо-
дильными установками супермаркетов” (Gestion energetique
des installations frigorifiques des hypermarches, W.Gautherin,
Revue Pratique du Froid, 1989, № 686, p. 88-97).
482
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Сеть
Рис. 2 4.4-4. Структура централизованной системы, в которой вся информация собирается в центре, вырабатывающем
команды и контролирующем их надлежащее исполнение
(температур. давлений, расходов и т.д.). Про-
граммное обеспечение центрального вычисли-
тельного блока должно быть в состоянии про-
вести обработку информации, выработку опор-
ных значений или команд, которые зависят от
хранящихся в памяти параметров для каждого
из обслуживаемых участков.
Для неиентрализованных систем можно
предусмотреть множество решений в зависимо-
сти от желаемой степени децентрализации. Мы
приведем два примера.
В смешанной централизованной/децентра-
лизованной системе (рис. 2.4.4-5) вся логичес-
кая часть системы сосредоточена в техническом
помещении, предназначенном для наблюдения.
Вычислительная машина, снабженная необхо-
димыми программами, может обеспечить все
функции автоматики, регулирование, програм-
мирование, регистрацию, а также выполнить
расчеты требуемых соотношений и коэффици-
ентов полезного действия.
Системы дистанционного наблюдения и ди-
станционного управления ограничены переда-
чей информации, выработанной на местах.
Центр приема имеет ограниченную функцию
визуализации, печати и архивации событий.
В полностью децентрализованной систе-
ме (рис. 2.4.4-6) все функции управления вы-
полняются на рабочих участках с помощью
обычного оборудования и системы дистанцион-
ного наблюдения и дистанционного управления
передают лишь информацию о состоянии и чис-
ловые значения нескольких величин. В центре
сбора и обработки информации проводятся раз-
личные простые расчеты, используемые для
управления. Следовательно, этот центр должен
ие только выполнять функции визуализации,
печати и архивации, но и располагать возмож-
ностью проводить простые расчеты.
2.4.4. СОВРЕМЕННОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ: ПРОГРАММИРУЕМЫЕ АВТОМАТЫ
483
Рис. 2.4.4-5. Структура централизовашюй/децентрализованной системы, в которой вся информация обрабатывается
на месте вычислительными машинами, там же вырабатываются команды н контролируется их выполнение; в центр посту-
пают только данные об аномалиях и результаты работы
2.4.4.4.	Выбор системы
централизованного технического
управления
В принципе, каждая из вышеуказанных си-
стем в состоянии выполнять одни и те же фун-
кции, и выбор наиболее подходящей структу-
ры будет зависеть от используемых критериев
и важности каждого из них.
Не претендуя иа полноту и не давая какой-
либо оценки значимости этих систем, мы мо-
жем отметить:
• критерии, относящиеся к характеристикам
системы.
-	возможность передачи параметров состо-
яния и предельных значений,
-	возможность передачи показаний счетчи-
ков,
-	возможность передачи результатов изме-
рений,
-	возможность выполнения расчетов,
-	возможность обеспечения выполнения ло-
гических функций;
• критерии, относящиеся к эксплуатации сис-
темы'.
-	способность работы с неполной нагрузкой,
-	тип используемых телеграфных связей,
-	возможность дистанционных регулиров-
ки и управления,
-	приспособленность оборудования к рабо-
те в условиях производственных помещений,
-	возможность приспособления местного
персонала к работе с новым оборудованием;
• критерии, относящиеся к стоимости внедре-
ния (см. дальше) и эксплуатации.
В табл. 2.4.4-3 приведена сводка критериев
выбора различных возможных структур1.
Что касается цены, читатель может обра-
титься к статье “Выбор электронной системы”,
1 См. также: “Выбор электронной системы” (Choix d’un
systeme electronique, B.Pasquier, Revue Pratique du Froid,
1988, №662, p. 64-69);
“Как выбрать микроэлектронное оборудование” (Com-
ment choisir son equipment micro-informatique, La Commission
Informatique de 1’AICVF, Chauffage, Ventilation, Condition-
nement, 1990, № 4, p. 42—44).
484
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Коммуникационная сеть
Рис. 2.4.4-6. Структура децентрализованной системы типа 2, в которой все логические функции выполняются с помо-
щью обычного оборудования (регуляторов, оптимизаторов, автоматов), аномалии и показания счетчиков собираются в
центре для обработки
указанной в подстрочном примечании на с. 483,
в которой дан числовой пример для частного
случая птицефермы.
Z.4.4.5. Примеры централизованного
технического управления1
2.4.4.5.1. Островные прилавки на основе
витрин-холодильников
Все супермаркеты имеют витрины-холо-
дильники и холодильные камеры, экономичная
работа которых может быть обеспечена только
с помощью системы технического управления.
Как мы уже видели, существуют различные
виды этих систем. Среди них можно остано-
1 См. также: “За кулисами Города Науки и Промышлен-
ности: чудо ЦТУ” (Dans les coulisses de la Cite’ des Sciences
et de 1’Industrie de la Villette: la diva des GTC, Revue Pratique
du Froid, 1989, № 688, p. 29-31);
“Дистанционные наблюдения и дистанционная связь в
супермаркете” (Telesurveillance et telecommunication en
hypermarche, M.-G.Philip, Revue Pratique du Froid, 1991, №
731, p. 4-8).
виться на децентрализованной системе, обра-
зованной электронными платами (рис. 2.4 4-7).
Плата Л является мозгом каждого ряда или хо-
лодильной камеры, на ней расположены квар-
цевые часы высокой точности, и она содержит
все параметры регулирования рада или холо-
дильной камеры. ПлатаЛ управляет регулиро-
ванием холодопроизводительности, сигналами
к размораживанию и сигналами о неполадках.
Она может быть запрограммирована после под-
соединения к внешнему устройству ввода про-
грамм и последующего интерактивного диало-
га. Она может быть также присоединена к шине
данных, общей для всех плат А магазина для
обеспечения дистанционного наблюдения, ко-
торое осуществляется с помощью отдельной
платы. При такой конфигурации совокупность
плат Л может быть запрограммирована с помо-
щью компьютера.
Одна или несколько плат В (максимум 4)
связаны с помощью шины данных с платой Л.
Эти платы получают информацию от одного
или нескольких температурных датчиков из
2.4.4. СОВРЕМЕННОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ: ПРОГРАММИРУЕМЫЕ АВТОМАТЫ	485
Таблица 2.4.4-3
Критерии выбора системы технического управления холодильной установкой
Комбинированная централи- зованая/децентрализованная	Централизованная	Децентрализованная	Обычная
Преимущества			
•	нечувствительность к небольшим неполадкам •	централизованный кон- троль •	наблюдение •	диагностика неполадок •	дешевый уход •	энергетическая оптими- зация подсистем регули- рования •	энергетическая оптими- зация всей установки •	стратегия гибкого кон- троля (упрощает измене- ние данных об установ- ке)	•	централизованный кон- троль •	наблюдение •	диагностика неполадок •	дешевый уход •	энергетическая оптими- зация подсистем регули- рования •	энергетическая оптими- зация всей установки •	стратегия гибкого кон- троля (упрощает измене- ние данных об установ- ке)	•	нечувствительность к небольшим неполадкам •	энергетическая оптими- зация подсистем регули- рования	•	надежность •	нечувствительность к небольшим неполадкам •	наличие специалистов по установке
Недостатки			
•	значительные затраты на внедрение •	специально обученный персонал	•	чувствительность к ма- лейшим неполадкам •	значительные затраты •	специально обученный персонал	•	отсутствие энергетиче- ской оптимизации всей установки •	очень ограниченные возможности контроля с помощью компьютера •	относительно высокая стоимость ухода	•	отсутствие энергетиче- ской оптимизации всей установки •	отсутствие энергетиче- ской оптимизации под- систем •	невозможность контроля с помощью компьютера •	относительно высокая стоимость ухода
Рис. 2.4.4-7. Прилавки островного типа на основе витрин-холодильников (или холодильных камер) как пример цент-
рализированного технического управления (Bonnet Refrigeration)
486
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
каждой витрины и передают сведения к плате
А. Платы В управляют также заданием темпе-
ратуры и сообщениями о неполадках, которые
с ней связаны. Эти платы управляют реле раз-
мораживания, которые, в свою очередь, управ-
ляют группой электромеханических устройств
(рубильник + контактор), находящейся в каж-
дой витрине для обеспечения электрического
размораживания
Для витрин с естественным разморажива-
нием все платы В, исключая те, которые соеди-
нены шиной с платой/1. могут быть заменены
автономными термометрами.
Дополнительными функциями системы яв-
ляются: регулирование суточного теплового ре-
жима с помощью ночных шторок или заслонок;
электронное регулирование с помощью ленточ-
ных нагревателей; диагностические функции,
выполняемые с помощью электронных плат и
пульта; специальные виды сообщений о непо-
ладках (засорение водяных трубопроводов и
т.д); электронное согласование работы регули-
рующего вентиля и регулятора скорости.
Реле на платах А, сигнализирующие о не-
поладках (охватывающие 10 видов неполадок
на холодильном участке), как и реле, сигнали-
зирующие о неполадках в машинном зале, об-
рабатываемых автоматически, связаны с дис-
петчерским пунктом Transnet.
Этот пункт, находящийся в помещении, мо-
жет быть обеспечен программами и справоч-
ной базой; печатающее устройство может пе-
чатать сообщения о неполадках, адресованные
конкретному специалисту. При обнаружении
неполадки (которая может быть обработана в
наиболее удобное время, зарегистрирована и
т.д.) автоматическое устройство посылает сооб-
щение холодильщику (возможно хранение 5 те-
лефонных номеров), обеспечивающему уход и
обслуживание оборудования магазина; это осу-
ществляется через мини-централизозанную ли-
нию технического обслуживания (рис. 2.4.4-8).
Эта централизованная линия может полу-
чать телефонные звонки из многих магазинов:
она обрабатывает возникающие сообщения о
неполадках, запоминает адреса для связи и зво-
нит специалистам в соответствии с определен-
ными приоритетными классами событий. Спе-
циалисты на расстоянии могут оценить, исхо-
дя из базы данных, возможности пункта и вы-
работать команды дистанционного управления.
Функции дистанционного слежения за не-
поладками и дистанционных консультаций под-
держиваются с помощью простой шины в виде
кабеля 3x2,5, связывающей группу плат Л (до
50) с интерфейсной платой. Неполадки в ма-
шинном зале обрабатываются автоматом, так-
же соединенным с этой платой. Интерфейсная
плата может быть продублирована в другом
помещении магазина, она позволяет собрать в
одном месте все сведения о температурах и не-
поладках на холодильных постах и в машин-
ном зале. К ней могут быть присоединены пе-
чатающее устройство и модем.
Набор отказов по четырем группам холо-
дильных постов (оборудование с положитель-
ной температурой, морозильное оборудование,
холодильные камеры с положительными тем-
пературами, холодильные камеры с отрицатель-
ными температурами), так же как и неполадки
в машинном зале, передается на удаленный
пункт к холодильщику (рис. 2.4.4-8). Кроме
того, с помощью простого доступа через ком-
пьютеры типа PC управляющий может полу-
чать на расстоянии все опорные значения па-
раметров постов “холода” (температуры, раз-
мораживание, перечень неполадок, параметры
регулирования и т.д.) и при необходимости из-
менять их с помощью программы доступа.
Конфигурация дистанционного управления
определяется на основе современных автома-
тов, при этом информация, касающаяся холо-
дильных постов и машинного зала, собирается
(через интерфейс RS485/RS232) и обрабатыва-
ется компьютером, обеспечивающим централи-
зованное техническое управление группой си-
стем. Используя библиотеку цветных графичес-
ких представлений для каждого магазина, этот
компьютер заменяет ими обычные сводные схе-
мы, которые не способны наглядно показать
изменение параметров во времени. Компьютер
позволяет показать информацию, изменяющу-
юся в зависимости от результатов дистанцион-
ного наблюдения, дистанционного управления,
2.4.4. СОВРЕМЕННОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ: ПРОГРАММИРУЕМЫЕ АВТОМАТЫ
487
МАГАЗИН
Машинный зал
ВВИЕ)
йй
Автометы
Персональный
компьютер
Холодиль-
ные каме-
ры
Центральный
блок компрессоров


Техническое помещение

Управляющий
Оперативная связь
ЛинШ связи	::	4
Прием отказов
Управление информацией
Вызов специалистов
управления
Персональный
компьютер
Структура центрального технического
Рис. 2.4.4-8. Орп низация дистанционного наблюдения на примере системы централизованного технического управ-
епия для супермаркета (Bonnet Refrigeration)
-бора измеренных параметров (дистанционно-
го измерения) и опорных значений параметров.
Компьютер управляет также таблицей непола-
док в системе водоснабжения.
В этой сложной системе стремятся макси-
мально децентрализовать техническое управле-
ние с помощью плат регулирования и програм-
мируемых автоматов. Компьютеры при этом
используются только в качестве средств связи,
они обеспечивают техническое наблюдение и не
зависят от самой системы.
2.4.4.5.2. Холодильные станции
На рис. 2.4.4-9 представлен пример струк-
туры системы, способной обеспечить управле-
ние централизованным холодильным снабже-
нием на различных уровнях.
• 7-1369
488
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Рис. 2.4.4-9. Структура системы, работающей на четырех уровнях (с возможным расширением) от управления одним
компрессором до управления всей холодильной установкой (Stalectronic 600, Stal Intecno)
Рис. 2.4.4-10. Пульт, обеспечивающий чтение информации и задание параметров для системы управления и системы
частичного контроля (слева) или полного контроля (справа) холодильной установки (Stalectronic 600, Stal Intecno)
2.4.4. СОВРЕМЕННОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ: ПРОГРАММИРУЕМЫЕ АВТОМАТЫ
489
•	Уровень Г. управление лишь одним комп-
рессором, при этом обеспечиваются функции
управления, контроля за безопасностью, регу-
лирования холодопроизводительности и вмеша-
тельства в случае отказа.
•	Уровень 2\ управление двумя компрессо-
рами, при этом к предыдущим функциям до-
бавляется управление совместной работой ком-
прессоров.
•	Уровень 3: управление машинным залом.
К функциям уровня 2 добавляются управление
и наблюдение за работой насосов для хладаген-
та, регулирование сепараторов жидкости и
теплообменников.
•	Уровень 4\ управление всей холодильной
установкой, включая контуры охлаждения, что
добавляет многочисленные дополнительные
функции, такие, как размораживание испари-
телей, контроль за температурой, давлением и
т.д., а также все вмешательства в случае непо-
ладок.
Управление всеми этими функциями осуще-
ствляется с помощью пульта, позволяющего
считывать информацию и задавать параметры
(рис. 2.4.4-10, слева для уровней 1 и 2, справа
для уровней 3 и 4).
2.5. Элементы акустики
2.5
2.5.1.	Общие понятия и определения
В состав всех холодильных установок вхо-
дит такое оборудование, как компрессоры, на-
сосы, вентиляторы. Работа их двигателей вы-
зывает нежелательное явление, а именно воз-
никновение шумов в результате движения ме-
ханических деталей. Эти шумы частично рас-
пространяются непосредственно по воздуху
(или в любой другой сплошной среде), а час-
тично передаются на расстояние косвенным
образом через различные трубопроводы и воз-
духоводы. Независимо от способа распростра-
нения шумов необходимо иметь устройства,
способные максимально снижать вредные зву-
ки. В качестве таких устройств могут исполь-
зоваться защитные звукопоглощающие оболоч-
ки. или звукоуловители для шумов, передаю-
щихся по воздуху; или проставки из звукоизо-
ляционного материала, или поглотители вибра-
ций.
Однако какими бы ни были частные меро-
приятия по звукоизоляции, не следует упускать
из виду, что практически всегда могут быть ре-
ализованы общие подходы к ограничению вред-
ных шумов, осуществление которых требует
принятия в дальнейшем менее жестких частных
мер. Так, например, если технические помеще-
ния с оборудованием для кондиционирования
воздуха, обслуживающим здание, расположить
как можно дальше от рабочих комнат или жи-
лых помещений, то шумы, издаваемые комп-
рессорами, будут значительно меньше беспоко-
ить персонал или жильцов, чем при другом рас-
положении оборудования. Точно так же можно
выбрать такое наружное размещение градирни,
при котором работа ее вентиляторов не будет
доставлять никакого беспокойства окружаю-
щим.
Таким образом, на основе приведенных
выше рассуждений можно сделать вывод, что
еще на стадии эскизного проекта установки
необходимо вместе с Генеральным заказчиком
определить наиболее предпочтительное распо-
ложение технических помещений, в которых
будет установлено оборудование, генерирующее
шумы.
Термины и определения1
Главным из терминов является понятие зву-
ка, который можно определить как механичес-
кие колебания материальных частиц упругой
твердой, жидкой или газообразной среды в не-
котором интервале частот, воспринимаемом
ухом. Хотя, по определению, колеблющиеся
материальные частицы могут принадлежать
любой среде, человеческое ухо воспринимает,
как правило, только те колебания, которые пе-
редаются по воздуху2. Интервал частот, в ко-
тором ухо человека воспринимает звук, распо-
ложен в диапазоне примерно от 16 колебаний
в секунду (нижний предел чувствительности,
следовательно, около 16 Гц) до 20 000 колеба-
ний в секунду (т.е. верхний предел чувствитель-
ности около 20 000 Гц). Звуки с частотой ниже
16 Гц называются инфразвуком (они издают-
1 Термины, не определенные ниже, можно найти в сле-
дующих документах:
NF S30-101 “Акустика. Общие термины и определе-
ния”; NF S30-103 “Акустическая аппаратура. Термины и
определения”; NF S30-105 “Акустика, термины и опреде-
ления. Физиология и психология акустических воздей-
ствий”; NF S30-106 “Акустика, термины и определения.
Строительная акустика”.
2 В принципе, это не совсем верно. Подводные плов-
цы, например, воспринимают звуковые волны, распростра-
няющиеся в воде. Кроме того, механизм восприятия чело-
веком звуковых волн зависит не только от уха как такового,
но и от нервных окончаний, связанных с ухом. - Примеч.
пер.
2.5.1. ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
491
Рис. 2.5.1-1. Типовые колебания частиц воздуха для простого звука, сложного звука и шума.
pL - атмосферное давление; рА - максимальное акустическое давление; р - эффективное акустическое давление, рав-
ное 0,71 рл, f - частота (обозначается также через N)
ся, например, земной корой во время землетря-
сений), тогда как звуки с частотой свыше 20 000
Гц называются ультразвуком. Инфразвуковые
и ультразвуковые колебания недоступны для
человеческого уха, одиако могут улавливаться
органами слуха некоторых животных.
Если колебания среды носят синусоидаль-
ный характер, звук называют простым или чи-
стым (рис. 2.5.1-1). Несколько простых звуков,
слышимых одновременно, образуют совокуп-
ность, называемую сложным звуком, в котором
отношения частот элементарных звуков между
собой могут быть выражены целыми числами
(гармониками). Чистый звук с наименьшей ча-
стотой называют основным тоном, остальные -
обертонами. Если колебания среды носят про-
извольный характер, такой звук называют шу-
мом. В некоторых случаях шум вызывает рас-
стройства человеческого организма.
Другие определения
Акустика - раздел физики, изучающий зву-
ковые явления, т.е. процессы возникновения,
распространения, восприятия и воздействия
механических колебаний материальных частиц
в упругих средах.
Акустические колебания (или акустическая
вибрация) - движение частиц упругой среды
относительно среднего (равновесного) положе-
ния.
Периодическая величина - переменная ве-
личина, принимающая одинаковые значения
через равные интервалы другой переменной
величины, от которой она зависит (время, про-
странство и т.д.).
Период - минимальная разность между дву-
мя значениями независимой переменной, при
которой величины, характеризующие периоди-
ческие явления, принимают одинаковые значе-
ния.
Цикл - совокупность состояний или значе-
ний, через которые проходит периодическая
функция или явление, прежде чем возвратить-
ся в исходное состояние или принять исходное
значение.
Основная частота - для периодической
величины синусоидальная компонента, имею-
щая ту же частоту, что и сама периодическая
величина.
Гармоника - для периодической величины
синусоидальная компонента, частота которой
равна произведению целого числа больше еди-
ницы на основную частоту.
Спектр акустический - набор гармоничес-
ких синусоидальных звуковых волн (чистых
тонов), совокупность которых образует данный
сложный звук. На практике измерения прово-
дят в полосах частот конечной ширины. Разли-
чают спектры в полосе октавы, одной трети ок-
тавы или в полосах шириной 1 Гц.
Волна - изменение физического состояния
среды, вызванное местным возмущением сре-
ды и распространяющееся в ней.
Волна продольная - волна, в которой на-
правление колебаний материальных частиц или
любых точек среды совпадает с направлением
распространения волны.
Волна поперечная - волна, в которой на-
правление колебаний материальных частиц или
любых точек среды перпендикулярно направ-
лению распространения волны.
Длина волны - минимальное расстояние в
направлении распространения периодической
492
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
волны между двумя точками, колебания кото-
рых совпадают по фазе.
Поле акустическое - зона пространства, в
которой существуют акустические колебания.
Давление статическое - давление в любой
точке неподвижной сплошной среды, существу-
ющее в отсутствие акустических колебаний.
Давление акустическое мгновенное - раз-
ность между давлением в любой точке непод-
вижной среды в данный момент времени и ста-
тическим давлением в этой точке.
Удлинение - перемещение частицы в упру-
гой среде, представленное вектором, конец ко-
торого соответствует положению частицы в дан-
ный момент времени, а начало - положению,
которое занимала бы частица в тот же момент
времени в отсутствие акустических колебаний.
2.5.2.	Физические характеристики
звука
2.5.2.1.	Длина волны
Как мы уже уточнили выше, звук представ-
ляет собой механические колебания частиц сре-
ды и при распространении подчиняется основ-
ному соотношению любого колебательного дви-
жения, а именно:
\=c-T=c/f
где X - длина волны, м;
с - скорость распространения колебаний в
среде, м/с;
Т - период колебаний, с;
/= 1/Т- частота колебаний, с1 или Гц.
Определения понятий длины волны и пери-
ода уточнены в п. 2.5.1.
2.5.2.2.	Скорость распространения
колебаний
Скорость распространения колебаний, или
скорость звука, о которой мы только что гово-
рили, может определяться как скорость распро-
странения (перемещения) изменений физичес-
кого состояния среды, сопровождающих коле-
бания. Она является, следовательно, скоростью
фазы. Чтобы перемещение изменения физичес-
кого состояния имело место, необходимо нали-
чие среды - распространителя колебаний, ко-
торая может быть твердой, жидкой или газооб-
разной. Для газовой среды скорость распрост-
ранения колебаний (возмущений) определяет-
ся по формуле
где у ~Cp!Cv - показатель адиабаты (встречав-
шийся в п. 1.3.1.4.4);
р - давление в рассматриваемом газе, Н/м2
(Па);
р - плотность данного газа, кг/м3.
Однако в п. 1.3.4.7 мы видели, что для газа
массой т, занимающего объем V, справедливо
соотношение
/и = а0
Мт у Р То
' Ро Т
т	j г/ Р
- = p = a0-d-V----
v	Ро
4
Т ’
поскольку MJ29=d - относительная плотность
газа по отношению к воздуху.
Следовательно,
| aodpTo у ao-d-To
где а0 - плотность воздуха при 0°С и давлении
101 325 Па, т.е. 1,293 кг/м3;
р0 - нормальное атмосферное давление, т.е.
101 325 Па;
d - плотность газа по отношению к возду-
ху, равная МД29 (Мт - его молекулярная мас-
са), кг/кмоль;
Тй - абсолютная нормальная температура,
т.е. 273,15 К.
Приведенная формула называется формулой
Лапласа, по имени французского физика, име-
ющего многочисленные труды в области элек-
тричества, акустики, гидромеханики.
Таким образом, в этих условиях имеем
, м/с.
2.5.2. ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗВУКА
493
В случае воздуха, например, при темпера-
туре 0°С, т.е. 273,15 К, считая воздух^двухатом-
ным газом, для которого у=1,4 и молекулярная
масса Mm=29 кг/кмоль, получаем
с = 91,2^1,4 -^-^ =331,17 м/с.
Отметим два обстоятельства:
-	с одной стороны, скорость звука в газе не
зависит от давления в нем;
-	с другой стороны, скорость звука в газе
пропорциональна корню квадратному из абсо-
лютной температуры газа, т.е. для одного и того
же газа, взятого при абсолютных температурах
Т и Т', скорости с и с' будут относиться, как
В табл. 2.5.2-1 даны значения скорости зву-
ка в воздухе при различных температурах. Не-
большая разница в значении для 0°С по срав-
нению с рассчитанным выше значением объяс-
няется тем, что мы округлили молекулярную
массу воздуха до 29 кг/кмоль.
Скорость звука в воздухе в зависимости от
его температуры t, °C, можно быстро рассчи-
тать по формуле
с = 332+0,61, м/с.
Скорость звука в жидкостях выражается
формулой
1
с ~	’ м/с,
где К -------сжимаемость жидкости, м2/Н
V-p
< величина, обратная модулю объемной упруго-
сти);
р - плотность жидкости, кг/м3.
Таблица 2.5.2-1
Изменение скорости звука в воздухе
в зависимости от температуры
Температура, °C	С, м/с	Температура, °C	С, м/с
-10	325,6	20	343,8
0	331,8	30	349,5
10	337,8	40	355,3
Таблица 2 5.2-2
Изменение скорости звука
в дистиллированной воде в зависимости
от температуры
Температура, °C	с, м/с	Температура, °C	С, м/с
0	1407	20	1484
10	1449	30	1510
В табл. 2.5.2-2 приведены значения скорос-
ти звука в дистиллированной воде. Заметим,
что в пресной воде прн +8°С скорость звука
составляет примерно 1435 м/с, тогда как в мор-
ской воде при +15°С она близка к 1500 м/с.
В твердых телах нужно рассматривать рас-
пространение двух типов звуковых волн: про-
дольных н поперечных, каждый тип волн име-
ет свою скорость распространения. Продольной
называют волну, в которой направление пере-
мещения колеблющихся частиц совпадает с на-
правлением распространения волны, тогда как
в случае поперечной волны направление пере-
мещения колеблющихся частиц перпендикуляр-
но направлению распространения волны. Ско-
рость распространения продольных волн опре-
деляется формулой
Е
1 .
С1 = J-------5------> мк’
1 ]Р 1-2|?/(1-ц)
где Е - модуль упругости рассматриваемого
твердого тела при растяжении или сжатии, Н/
м2;
ц. - коэффициент Пуассона твердого тела
(безразмерный), равный отношению относи-
тельной поперечной деформации к относитель-
ной продольной при простом продольном рас-
тяжении;
р - плотность твердого тела, кг/м3.
Для поперечных волн имеем
1 Е
С. =,--------------, м/с.
f VP 2(1 + ц)
Скорость звука в твердых телах гораздо
выше, чем в газах или жидкостях. Ее значения
для различных материалов приведены в табл.
2.5.2-3.
494
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Таблица 2.5.2-3
Скорость продольных звуковых волн
в различных материалах при окружающей
температуре +20°С
Материал	С, м/с	Материал	С, м/с
Стекло	5200	Дерево, сосна	3300
Алюминий	5100	Дерево, пихта	4200
Сталь	5000	Кирпичная кладка	3500
Бетон	4000	Пробка	500
Дерево, дуб	3850	Резина	50
2.5.2.3.	Акустическая скорость
Атлетической скоростью (скоростью колеба-
ний или скоростью частицы) называют отноше-
ние геометрического отклонения частицы от
равновесного положения к времени, за которое
это отклонение происходит.
Абсолютная величина акустической скоро-
сти определяется как
и = |гги|,
где а - амплитуда колебательного движения, м;
2л
со = 2л/= —
- круговая частота пульсаций,
рад/с.
2.5.2.4.	Акустическое давление
и уровень акустического давления
Источник звуковых волн порождает акус-
тическое давление р, зависящее от времени и
выражаемое уравнением
р = ДлС08(иЖр),
где рА - максимальная амплитуда давления
(см. рис. 2.5.1-1);
ср - угол сдвига по фазе.
Величина эффективного акустического дав-
ления связана с максимальным давлением со-
отношением
Р= ^2 'Ра= 0,71 Ра~
Эффективное акустическое давление соот-
ветствует среднеинтегральному значению мгно-
венного акустического давления за данный вре-
менной интервал, обычно за один период, в
зоне пространства, в которой существуют аку-
стические колебания (и которую мы назвали
акустическим полем); эффективное давление
чаще всего меняется при переходе от одной точ-
ки к другой. Чем сильнее частицы колеблются
относительно их среднего равновесного поло-
жения, тем интенсивнее звук, больше размах
(амплитуда) колебаний а и значительнее расши-
рение и сжатие воздуха. Акустическое давле-
ние измеряется в Н/м2, Па или мнкробарах
(мкбар);
1 Н/м2=1 Па =10 мкбар.
Акустическое давление и акустическая ско-
рость связаны отношением
р = ир-с,
где р - плотность воздуха, кг/м3;
с - скорость звука, м/с.
Предыдущее выражение представляет собой
акустический закон Ома.
Можно записать
Коэффициент z называют характеристичес-
ким импедансом рассматриваемой среды. Он
имеет размерность кг/(м2-с).
В табл. 2.5.2-4 приведены характеристичес-
кие импедансы для различных сред. Можно за-
метить, что самый низкий импеданс у воздуха.
Таблица 2.5.2-4
Характеристический импеданс Z различных сред
Среда	Р, кг/м3	С, м/с	z=pc, кг/(м2-с)
Сталь	7900	5000	3950-Ю4
Гранит	2800	6400	1800-Ю4
Бетон	2000	4000	800-Ю4
Кирпич	1500	4300	650-Ю4
Дерево (пер- пендикулярно волокнам)	«500	5000	250-104
Вода	1000	1450	145-Ю4
Пробка	200	500	10-Ю4
Резина	« 1000...2000	от 60 до 150	от 6 до 30-Ю4
Воздух	1,2	344	413
2.5.2. ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗВУКА
495
Таблица 2.5.2-5
Характеристики различных акустических полей в зависимости от звукового давления в воздухе
Акустическое давление р, 0,1 Н/м2	Акустическая интенсивность /. мкВт/см2	Скорость колебаний И. см/с	Акустическая амплитуда а при частоте 1000 Гц, 10’6 см	Уровень акустического давления, дБ (А)
1	0,0025	0.025	4	74
10	0,25	0,25	40	94
100	25	2,5	400	114
1000	2500	' 25	4000	134
Акустическое давление обычного разговора
находится в пределах от 0,1 до 1,0 Н/м1 2 * * на рас-
стоянии 1 м от говорящего. Наиболее слабое
акустическое давление, воспринимаемое челове-
ческим ухом (порог слышимости), равно 2-Ю’5
Н/м2, тогда как болевой порог достигается при
давлении 20 Н/м2. В табл. 2.5.2-6 даны звуко-
вые давления, порождаемые различными ис-
точниками звука.
Акустическое давление, которое восприни-
мается человеческим ухом в нормальных усло-
виях, может, следовательно, меняться в диапа-
зоне отношений 20/(2-10’5)=10б, т.е. от едини-
цы до миллиона. Поскольку в таком диапазоне
цифр трудно ориентироваться, условились оп-
ределять уровень акустического давления как
двадцатикратный десятичный логарифм1 отно-
шения текущего значения акустического давле-
ния к опорному значению, в качестве которого
принят порог слышимости, т.е. 210'5 Н/м2 .
Этот уровень акустического давления выража-
ется в децибелах2. Один децибел (дБ) равен 1/
10 бела, безразмерной единицы, используемой
главным образом для выражения отношения
двух значений мощностей. Один бел равен де-
сятичному логарифму этого отношения. Име-
ем
1 См.: “Логарифмы и акустика” (Logarithmes et
acoustique, B.Lelievre, Revue Pratique du Froid, 1990, №714,
p. 98-107).
2 Определение децибела приведено в стандарте NF Х02-
202 “Периодические явления и связанные с ними величи-
ны”. Единица “бел” названа в честь Александра Грейама
Белла (1847-1922), американского физика, который изгото-
вил в 1876 г. первые микрофон и телефон и изобрел в 1886 г.
граммофон.
L= 201g-^-, дБ,
Ро
где р0 - опорное значение акустического дав-
ления, соответствующего порогу слышимости,
те. 2-10’5Н/м2 .
Таким образом, уровень акустического дав-
ления порога слышимости равен
L = 201g — = 20 lg = 0 дБ.
Р Ро 2-10“-
Уровень акустического давления, соответ-
ствующий болевому порогу, следовательно, ра-
вен
Lp = 201g— = 201g—= 20 lg 10б =
Р Ро 2-Ю"5
= 120 дБ.
В табл. 2.5.2-5 приведены различные харак-
теристики звукового поля. Можно сразу заме-
тить преимущества использования логарифмов
для выражения уровня акустического давления,
поскольку он меняется только от 74 до 134 де-
цибел, в то время как давление меняется в от-
ношении от 1 до 1000.
В табл. 2.5.2-6 дано несколько примеров
акустических давлений и уровней акустических
давлений, соответствующих источникам звуков
и заключенных между порогом слышимости и
болевым порогом.
Уровни акустического давления уравнове-
шиваются с помощью уравновешивающих ко-
эффициентов А, о которых мы будем говорить
в разд. 2.5.4, поэтому они выражаются в деци-
белах акустических (А).
496
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Таблица 2.52-6
Акустическое давление различных источников звука и уровень соответствующего акустического давления
(уравновешивающий коэффициент А)
Акустическое давление, Н/м2	Уровень акустического давления, дБ (А)	Источник звука
(200)	(140)	(Реактивный двигатель иа испытательном стенде)
(63,2)	(130)	(Реактивный самолет с полной тягой на расстоянии 30 м)
20	120	Болевой порог, близкий взрыв
6,325	110	Самолет на расстоянии 10 м ; автомобильный сигнал на расстоянии 1 м ; рок-оркестр
2	100	Столярный или котельный цех
1,125	95	Метро, грузовой автомобиль на расстоянии 7 м, мотоцикл
0,632	90	Салон автобуса, миксер на расстоянии 0,7 м
0,2	80	Уличный шум при интенсивном движении, контора с многочисленными пишущими машинками
0,1125	75	Автомобиль на расстоянии 7 м
0,0632	70	Купе поезда, классический оркестр, телевизор
0,0356	65	Разговор на расстоянии 1 м
0,02	60	Человеческая речь, радио, небольшая контора
0,00632	50	Бесшумный автомобиль
0,002	40	Тихая улица, часы, звукозаписывающая студия, тихая деревня
0,000632	30	Тихая комната
0,0002	20	Шум листвы, шепот на расстоянии 1,2 м
0,0000632	10	Шелест листвы
0,00002	0	Порог слышимости
2.5.2.5.	Акустическая мощность
и уровень акустической мощности
В свободном поле, т.е. либо на открытом
пространстве, где отражающим элементом яв-
ляется только почва, либо в безэховой камере,
мгновенная акустическая мощность W, прихо-
дящаяся на элемент данной поверхности, рас-
положенной перпендикулярно направлению
распространения звуковой волны, выражается
отношением
2
W=A^—,Bt,
рс
где А - площадь рассматриваемой поверхнос-
ти, м2;
р - акустическое давление, Н/м2;
р - плотность среды, кг/м3;
с - скорость звука, м/с.
Как мы уже видели,
р = ирс,
следовательно, можно также записать
W = А и2 р с, Вт.
В частном случае для воздуха импеданс р-с
равен 413 кг/(м2-с), откуда имеем
Ж =413 Л и2, Вт.
Поскольку акустические мощности, как пра-
вило, очень малы, их выражают в большинстве
случаев в микроваттах (мкВт).
В табл. 2.5.2-7 приведены примеры акусти-
ческих мощностей.
В диффузном поле, т.е. в таком акустичес-
ком поле, в котором средняя объемная энергия
имеет одну и ту же величину в каждой точке
пространства, а плотность акустического пото-
ка одинакова по всем направлениям (гомоген-
ное изотропное поле), акустическая мощность
определяется по формуле
2.5.2. ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗВУКА
497
с-А-Е
W=—-—, Вт,
4
где с - скорость звука, м/с;
А - площадь рассматриваемой поверхнос-
ти, м2;
Е - средняя объемная энергия, Дж/м3.
Заметим, что в табл. 2.5.2-7 приведен очень
широкий диапазон изменения мощностей ис-
точников звука. Отношение максимальной
мощности к минимальной для помещенных в
таблице примеров составляет
^ = 440”.
10“12
Именно поэтому акустические мощности
условились преобразовывать в уровни акусти-
ческих мощностей с помощью логарифмов от-
ношений таким образом, чтобы оперировать
только простыми числами.
Уровень акустической мощности Lw опреде-
ляется как удесятеренный десятичный лога-
рифм отношения данной акустической мощно-
сти к базовой акустической мощности, в каче-
стве которой принята акустическая мощность
порога слышимости, т.е. 1012 Вт. Поскольку
речь идет о логарифме отношения двух вели-
чин, полученный результат выражается в деци-
белах (дБ), так же как и для уровня акустичес-
кого давления.
Как показывают данные табл. 2.5.2-7, вы-
ражение мощностей через их уровни позволя-
ет значительно ограничить и упростить значе-
ния, с которыми приходится иметь дело. Полу-
чаем
W
101g—, дБ,
где WQ= 1012 Вт.
Выше мы уточнили, что
Таблица 2.5.2-7
Акустические мощности различных звуковых источников и соответствующие уровни акустических
мощностей
Акустическая мощность, Вт	Уровень акустической мощности, дБ	Источник звука
(40 000 000)	(196)	(Ракета « Сатурн в на взлете)
(100 000)	(170)	(Прямоточный воздушно-реактивный двигатель)
(10000)	(160)	(Турбореактивный двигатель)
(1 000)	(150)	(Четырехмоторный самолет)
(100)	(140)	(Резкий автомобильный гудок)
(Ю)	(130)	(Большой оркестр)
1	120	Болевой порог
о,1	ПО	Радио, включенное на полную громкость
0,01	100	Автомобиль на автостраде
0,001	90	Шум в метро
0,0001	80	Громкий разговор
0,00001	70	Нормальный разговор
0,000001	60	Контора
0,0000001	50	Тихий разговор
0,00000001	40	Шепот
0,000000001	30	Шум листвы
0,000000000001	0	Порог слышимости
498
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
2
№ = АА-~,
р-с
следовательно,
Подставляя эти величины в уравнение для
уровня акустической мощности, получаем
= 101g
lv =ioigAZ^£L =
Ло-РоДР-с)
-
Wo' Ао
= 201g—+ 101g А-
Ро Ао
/ г л
= 10 igHI +igA =
'Ро' Ло
= А,+10 IgA
Ло
Следовательно, если А=А0, то Lw=Lp.
Представим себе точечный источник звука,
создающий сферическое звуковое поле, для ко-
торого Л 0=1 м2. На расстоянии г имеем
А = Дту'.
Следовательно.
Lf=L+10 lg — =L+10(lg 4л+2 1g r)=
=Zp+10 (1,1+2 lg r)=Z+ll+20 lg r,
опада
L = Lw-20 lgr-11.
Таким образом, на основании данной фор-
мулы можно сделать вывод о том, что, удваи-
вая удаление от источника звука, мы снижаем
уровень акустического давления на 20 1g 2=6
дБ. На самом деле в безэховой камере (в откры-
том поле) эта величина равна только 5 дБ вслед-
ствие отражения звука от почвы. Если источ-
ник звука не точечный (например, вентилятор
на крыше), предыдущее выражение становит-
ся справедливым только на расстоянии несколь-
ких метров от источника.
Однако на практике звук редко распростра-
няется по всем направлениям равномерно. Су-
ществуют направления преимущественного
распространения, которые учитываются коэф-
фициентом направленности Q. таким, что
z^+HHg—
где Q равен отношению плотности акустичес-
кого потока, излучаемого в данном направле-
нии, к плотности сферического акустического
потока, излучаемого источником звука той же
мощности. Величина Q зависит от данного те-
лесного угла, в котором излучается звуковая
энергия. В соответствии с этой зависимостью
имеем
величина телесного угла 4я 2я я я/2
значение Q	12	4	8
2.5.2.6.	Интенсивность акустической
волны и уровень интенсивности
Интенсивность акустической волны (сила
звука), называемая также поверхностной акус-
тической мощностью, равна частному от деле-
ния мгновенной акустической мощности, про-
ходящей через элемент поверхности, на пло-
щадь этого элемента. Для поверхности площа-
дью Л акустическая интенсивность определяет-
ся выражением
Вт/Мз.
А А р-с
а поскольку
р=и-р-с,
имеем также
1=р-и, Вт/м2,
или
/=и2-р-с, Вт/м2.
В частном случае для воздуха, у которого
р-с = 413. имеем
2
/=W =413"2>Bt/m2-
В табл. 2.5.2-5 можно найти значения ин-
тенсивностей звуковых волн, соответствующие
различным значениям акустических давлений.
Если теперь вернуться к формуле
рассматривая интенсивность излучения через
сферу радиуса гр получим
2.5.3. ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗВУКА
499
/=-^.
4тг Г]
Рассматривая сферу радиуса г2, имеем
1^.
4л г/
Пренебрегая потерями энергии при распро-
странении звука в среде, можно, следователь-
но, записать
секает единицу поверхности за одну секунду,
содержится в цилиндре длиной с, взяв эту по-
верхность за основание цилиндра, можно за-
писать
Е-с=1
либо
Е = Д Дж/м3,
с
где I выражено в Вт/м2 и с - в м/с.
В случае диффузного поля мы видели, что
12
т е. интенсивность звуковой волны обратно про-
порциональна расстоянию от источника звука.
Далее мы увидим, что порог слышимости со-
ответствует акустической интенсивности 10~12
Вт/м2, в то время как болевой порог достигает-
ся при интенсивности 1 Вт/м2. Следовательно,
в данном случае акустическая интенсивность
меняется в отношении 1/10 |2=1012. Поэтому'
для акустической интенсивности, так же как для
акустического давления и акустической мощно-
сти, условились, с целью упрощения чисел, с
которыми приходится работать, ввести понятие
уровня акустической интенсивности Lp равно-
го удесятеренному десятичному логарифму от-
ношения данной интенсивности звука к ее опор-
ному (базовому) значению. Поскольку речь идет
о логарифме отношения двух величин, резуль-
тат выражается в децибелах (дБ). Имеем
L, =10 1gдБ,
2о
где опорное (базовое) значение интенсивности
звука /0 равно 1012 Вт/м2.
На рис. 2.5.3-1 показаны уровни интенсив-
ности звука для четырех значений акустичес-
кой интенсивности.
2.5.2.7.	Плотность звуковой энергии
Плотностью звуковой энергии называют ко-
личество акустической энергии в виде как ки-
нетической, так и потенциальной энергии од-
новременно, содержащейся в единице объема
звукового поля. Так как энергия, которая пере-
откуда плотность звуковой энергии равна
41Г
£ = Дж/м3;
А представляет собой в данном случае эквива-
лентную поверхность поглощения рассматри-
ваемого участка.
2.5.3.	Психофизиологические
характеристики звука
Выше мы уже уточняли разницу между шу-
мом и звуком. Сейчас мы можем добавить и
другое различие: звуки, производимые источ-
ником периодических колебаний, носят харак-
тер музыкальных (тональных), в то время как
шумы обладают сплошным спектром, т е. час-
тоты содержащихся в них синусоидальных волн
образуют непрерывный ряд значений, целиком
заполняющих некоторый интервал. Понятно,
что вследствие чистоты звук может быть легко
охарактеризован, чего нельзя сделать в случае
шума.
Музыкальный звук характеризуется высо-
той, силой звука (интенсивностью) и тембром.
Эти характеристики называют психофизиоло-
гическими, так как они носят преимуществен-
но субъективный характер, т.е. могут заметно
отличаться в зависимости не только от физио-
логии человеческого уха, которое принимает
данный звук, но и от оценки, получаемой этим
звуком в той зоне головного мозга, куда посту-
пают импульсы, передаваемые слуховым нер-
вом.
500
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
2.5.3.1.	Высота звука
Высота звука (его тон) может быть опреде-
лена как характеристика, позволяющая отли-
чать низкий звук от высокого. При равном аку-
стическом давлении более высоким будет звук
с большей частотой, следовательно, отличить
два звука можно по их частотам. Сравнение
частот производится по отношению самой вер-
хней частоты^ к самой нижней частоте fp ко-
торое называется интервалом i высоты двух зву-
ков с частотами^ и fv Таким образом,
Интервал частот двух звуков, в котором от-
ношение верхней частоты к нижней равно 2, те.
Номер октавы	Пределы частот (£ Л),Гц	Средняя частота Л, Гц
1	44... 88	63
2	88... 176	125
3	176... 352	250
4	352... 704	500
5	704... 1408	1000
6	1408... 2816	2000
7	2816... 5600	4000
8	5600... 12000	 8000
При желании более глубоко проанализиро-
вать шумы можно также рассмотреть не толь-
ко октаву, но и треть октавы, или терцию, для
которой отношение верхней частоты к нижней
отвечает условию
называют октавой.
Выше мы уже говорили, что ухо человека
слышит звуки с частотой от 16 до 20 000 Гц.
На практике шумы, порождаемые различными
агрегатами и механизмами, которые встречают-
ся в холодильной технике, в большинстве сво-
ем имеют диапазон частот от 44 до 12 000 Гц.
Поэтому обычно, чтобы лучше оценивать шумы
в этом диапазоне, его подразделяют на восемь
октавных полос, граничные частоты которых
имеют отношение 2 н которые характеризуют-
ся средней частотой полосы fm, определяемой
как
Тогда относительная ширина каждой
октавной полосы будет постоянной величиной,
принимающей значение
в
Исходя из предыдущих рассуждений, полу-
чаем следующие характеристики 8 октавных
полос.
средняя частота определяется как
а ширина полосы равна
2.5.3.2.	Физиологическая
интенсивность звука
Физиологическую интенсивность, или силу
(громкость), звука можно определить как свой-
ство, позволяющее отличать сильный (громкий)
звук некоторой частоты от слабого (тихого) зву-
ка этой же частоты. Сила звука зависит от та-
ких факторов, как:
-	чисто физический, о котором мы уже го-
ворили как об интенсивности звуковой волны
(силе звука) в п. 2.5.2.6 и который соответству-
ет мгновенной акустической (звуковой) мощно-
сти, получаемой единицей поверхности ушно-
го приемника (барабанной перепонки);
-	чисто физиологический, в качестве кото-
рого выступает чувствительность уха и состоя-
ние слухового нерва.
2.5.3. ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗВУКА
501
На практике эта чувствительность такова,
что при равенстве звуковой мощности, улавли-
ваемой ухом, интенсивность звукового ощуще-
ния сильно меняется в зависимости от частоты
рассматриваемого звука. Поэтому каждой слы-
шимой частоте соответствует минимум улавли-
ваемой звуковой мощности, ниже которой чув-
ствительность отсутствует. Если все точки,
представляющие минимумы улавливаемых зву-
ковых мощностей на единицу поверхности в
зависимости от частот, соединить непрерывной
линией, получим нижнюю кривую на рис. 2.5.3-
1, характеризующую порог слышимости при
различных частотах. Заметим, что максималь-
ная чувствительность уха находится в пределах
частоты 1000 Гц и соответствует силе звука по-
рядка 10-12 Вт/м2.
Можно легко подсчитать, что соответству-
ющее этой силе эффективное звуковое (атлети-
ческое) давление, входящее в формулу
^,ю-2.
р-с
для воздуха, в котором р с=413, будет равно
р « 2-10-5Н/м2.
Таким образом, можно заключить, что ухо
является чрезвычайно чувствительным орга-
ном, способным обнаруживать случайные ко-
лебания давления порядка 10-миллиардных
долей атмосферы с амплитудой колебаний воз-
Рис.2.5.3-1. Изменение чувствительности уха в зависи-
мости от частоты звука
духа около 10~9 см, т.е. величиной, равной од-
ной десятой расстояния между ядром и элект-
роном самого маленького из атомов - атома во-
дорода.
Болевой порог также имеет максимальное
значение в окрестности частоты 1000 Гц, и сила
звука при этом достигает 1 Вт/м2, т.е. эффек-
тивное давление равно 20 Н/м2. Соединяя меж-
ду собой точки, соответствующие болевому
порогу при разных частотах, получим верхнюю
кривую на рис. 2.5.3-1, представляющую мак-
симумы интенсивностей звука, воспринимае-
мых ухом. Поскольку ухо чувствительно к час-
тоте, можно предположить, что прослушивание
двух звуков абсолютно одинаковой силы, но с
разными частотами не производит одинаково-
го впечатления. Принимая в качестве базового
слуховое ощущение, испытанное человеком при
данном уровне звукового давления на частоте
1000 Гц, американские ученые Fletcher и Mun-
son провели многочисленные эксперименты с
большим количеством людей, чтобы выяснить,
при каком сочетании частоты и силы звука ис-
пытываемое этими людьми слуховое ощущение
воспринимается как эквивалентное ощущению
звука с частотой 1000 Гц при базовом уровне
звукового давления. Если, например, испытуе-
мым давали прослушать звук с уровнем акус-
тического давления 40 дБ (А) при частоте 1000
Гц, они получали некоторое звуковое впечатле-
ние, или психологическое (субъективное) вос-
приятие силы звука. Далее частота и сила зву-
ка менялись, и после статистической обработ-
ки мнений испытуемых о том, при каком соче-
тании частоты и силы звука достигалось пер-
воначальное ощущение, было установлено, что
звук силой 40 дБ (А) с частотой 1000 Гц созда-
ет такое же субъективное впечатление, как:
75 дБ (А) при 31,5 Гц,
57 дБ (А) при 63 Гц,
45 дБ (А) при 125 Гц,
40 дБ (А) при 250 Гц,
37 дБ (А) при 500 Гц,
37 дБ (А) при 2000 Гц,
33 дБ (А) при 4000 Гц,
48 дБ (А) при 8000 Гц.
502
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Рис. 2.5.3-2. Кривые рав-
ного восприятия громкости
звука, называемые изофона-
ми (регламентированы ISO)
Соединяя перечисленные точки, можно по-
лучить кривую, называемую изофоной, причем
фон1 определяется как характер слухового ощу-
щения, связанного главным образом с акусти-
ческим (звуковым) давлением. Чтобы обозна-
чить каждую кривую, ей присваивают номер,
представляющий характер восприятия звука
данной интенсивности и частоты, выражаемый
в фонах, где фон соответствует ощущению дан-
ного звукового давления в децибелах на часто-
те 1000 Гц2.
В конкретном случае, который мы упомяну-
ли выше, изофонический уровень был равен 40
фонам, причем в качестве характеристики это-
го уровня нами использовалась безразмерная
единица фон, определяющая изофонический
уровень данного звука. Стандарт NF S30-105
уточняет, что изофонический уровень звука или
шума равен п фонам, когда громкость звука или
1 Стандарт NF S30-105 “Акустика, термины и опреде-
ления. Физиология и психология акустических воздей-
ствий”.
2 В отечественной литературе фон определяется как
уровень звукового давления, для которого уровень равно-
громкого с ним звука стандартного чистого тона с частотой
1000 Гц равен 1 дБ. Иначе говоря, 1 фон - это 1 дБ звуко-
вого давления тона частотой 1 кГц с поправкой на частот-
ную характеристику уха. - Примеч. пер.
шума воспринимается средним нормальным
слушателем так же, как громкость звучания
чистого тона с частотой 1000 Гц, которое рас-
пространяется по отношению к слушателю
плоскими волнами и уровень звукового давле-
ния которого на п дБ превышает уровень базо-
вого звукового давления, равного 20 мкПа.
Кривые равной психологической интенсив-
ности звука (равного восприятия громкости),
т е. изофонические кривые, приведены на рис.
2.5.3-2.
2.5.3.3.	Тембр
Тембр определяется стандартом NF S30-105
как характер слухового ощущения, позволяю-
щего различать звуки одинаковой громкости с
одинаковой тональностью. Тональность опре-
деляется как характер слухового ощущения,
связанного главным образом с частотой звуков.
Тембр определяется при одном и том же основ-
ном тоне количеством и составом отдельных
гармоник (обертонов), смешивающихся с ос-
новным тоном, их частотами, амплитудами, а
также характером нарастания и спада ампли-
туд соответственно в начале и конце звучания.
Следовательно, тембр является характеристи-
кой преимущественно сложных звуков. Так,
например, когда одна и та же музыкальная нота
2.5.4. ВЗВЕШЕННЫЕ ЗВУКОВЫЕ УРОВНИ И ПОКАЗАТЕЛИ ЗВУКОВОГО ДИСКОМФОРТА
503
играется на двух различных инструментах,
наше ухо воспринимает ее по-разному, потому
что она имеет различный тембр ввиду отличий
в гармониках, сопровождающих основной тон
(ноту, частоту).
2.5.4.	Взвешенные звуковые уровни
и показатели звукового
дискомфорта
Мы видели, что шум состоит из набора чи-
стых звуков различных частот с разными уров-
нями звуковых давлений, целиком заполняю-
щих некоторый непрерывный интервал спект-
ра. Для оценки шума мы разделили весь диа-
пазон слышимых частот на 8 октавных полос,
каждая из которых характеризуется своей сред-
ней частотой. Таким образом, представляя шум
уровнем его звукового давления в зависимости
от частот, мы получаем спектр уровней акусти-
ческого давления в октавах. Разумеется, мож-
но разделить шум по терциям (рис. 2.5.4-1), что
повысит точность его представления. Уровни
звуковых давлений в октавах или в терциях да-
ются нам соответствующими измерительными
приборами, например шумомерамн (см. разд.
2.5.6). Однако чувствительность человеческо-
го уха для различных октав (терций) не одина-
кова и возрастает при переходе от низких час-
тот к высоким. Поэтому результаты измерений
следует привести к некоторому общему уров-
ню давления за счет взвешивания результатов,
полученных в разных октавах или терциях, пу-
тем их умножения на некоторые весовые коэф-
фициенты, позволяющие учесть изменение чув-
ствительности уха в зависимости от частоты.
Значения этих коэффициентов, приведенные в
табл. 2.5.4-1, применимы к определению уров-
ней шумов. Так, например, если полученный в
результате измерений уровень звукового давле-
ния на частоте 250 Гц был равен 80 дБ, то ре-
альный взвешенный уровень составит:
•	80-8,6=71,4 дБ (А) для весового коэффи-
циента А;
•	80-1,3=78,7 дБ (В) для весового коэффи-
циента В,
•	80-0=80 дБ (С) для весового коэффициен-
та С;
Таблица 2.5.4-1
Весовые коэффициенты А, В, С и D
применительно к невзвешенным уровням звукового
давления
Частота, Гц	А	В	С	D
10	-70,4	-38,2	- 14,3	
12,5	-63,4	-33,2	- И,2	
16	-56,7	-28,5	-8,5	
20	-50,5	-24,2	-6.2	
25	-44,7	-20,4	-4,4	
31,5	-39,4	-17,1	-3,0	
40	-34,6	- 14,2	-2,0	-- 14
50	-30,2	-11,6	-1,3	-12
63	-26,2	-9,3	-0,8	-11
80	-22,5	-7,4	-0,5	-9
100	-19,1	-5,6	-0,3	-7
125	-16,1	-4,2	-0,2	-6
160	-13,3	-3,0	-0,1	-5
200	- 10,9	-2,0	0	-3
250	-8,6	-1,3	0	— 2
315	-6,6	-0,8	0	- 1
400	-4,8	-0,5	0	0
500	-3.2	- 0,3	0	0
630	- 1.9	-0.1	0	0
800	-0,8	0	0	0
1 000	0	0	0	0
1 250	-0.6	0	0	2
1 600	+ 1,0	0	-0,1	6
2 000	+ 1,2	-0,1	-0,2	8
2 500	+ 1,3	-0,2	-0,3	10
3 150	+ 1,2	-0,4	-0,5	11
4 000	+ 1,0	-0,7	-0,8	И
5 000	+ 0,5	- 1,2	-1,3	10
6 300	-0,1	- 1,9	-2,0	9
8 000	- 1,1	-2,9	-3,0	6
10 000	-2,5	-4,3	-4,4	3
12 500	-4,3	-6,1	-6,2	0
16 000	-6,6	-8,5	-8,5	
20 000	-9,3	- И,2	-П,2	
•	80-2=78 дБ (D) для весового коэффици-
ента D.
Весовой коэффициент А обычно использу-
ется, когда общий невзвешенный уровень ниже
55 дБ, коэффициент В - для уровня от 55 до 85
дБ, коэффициент С - для уровня выше 85 дБ.
Весовой коэффициент D используется, чтобы
количественно оценить дискомфорт, вызванный
очень сильными шумами (нанример, создавае-
мыми реактивным самолетом).
На практике все приборы для измерения
уровней акустического давления оборудованы
504
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Рис. 2.5.4-1. Пример спект-
ра уровня звукового давления
по третям октав для теплового
насоса в техническом помеще-
нии. Приведены взвешенные
значения (весовой коэффици-
ент А)
встроенными схемами взвешивания1, в резуль-
тате чего они сразу показывают взвешенное
значение уровня звукового давления в данной
октаве или терции. Кроме того, они позволяют
узнать общий взвешенный уровень звукового
давления, т.е. суммируют взвешенные уровни,
чтобы дать единый результат.
В примере акустического спектра шума, из-
даваемого тепловым насосом, приведенном на
рис. 2.5.4-1, измерительный прибор просумми-
ровал следующие уровни звукового давления:
-	40 дБ (А) при 31,5 Гц;
-	43 дБ (А) при 40 Гц;
-	43,5 дБ (А) при 50 Гц;
-	47,5 дБ (А) при 63 Гц;
-	50 дБ (А) при 80 Гц и т.д.
В результате получаем полный уровень зву-
кового давления, выраженный в дБ (А). Далее
1 См. стандарт NF С97-010 “Фильтры октавных, полу-
октавных и третьоктавных полос, предназначенные для
анализа шумов и вибраций”.
мы узнаем, как просуммировать логарифмичес-
ки уровни звуковых давлений. Весовые кривые
фильтров (схем) для взвешивания уровней зву-
ковых давлений, регистрируемых измеритель-
ными приборами, приведены на рис. 2.5.4-2.
Указание полного уровня акустического дав-
ления очень удобно, так как это позволяет с по-
мощью одного числа потребовать, например,
чтобы шум, испытываемый в данном помеще-
нии, не превосходил определенного уровня. Для
технического помещения, в котором находится
наш тепловой насос (рнс. 2.5.4-1), можно по-
требовать, например, чтобы полный уровень
шума не превышал 45 дБ (А). Поскольку пол-
ный уровень шума этого теплового насоса ра-
вен 52,7 дБ (А) (он будет рассчитан в разд.
2.5.5), можно утверждать, что следует предпри-
нять специальные меры по отношению к источ-
нику шума (например, установить кожух, см.
рис. 2.S.7-7).
Тем не менее существуют другие возможно-
сти устанавливать пороговые значения шума,
2.5.5. СЛОЖЕНИЕ ДВУХ ШУМОВ
505
Частота, Гц
Рис. 2.5.4-2. Кривые весовых коэффициентов А, В, С и D приборов для измерения уровней акустического давления
которые не должны превышаться, они заклю-
чаются в использовании показателей шумово-
го дискомфорта. Основным из них является
показатель ISO, или показатель NR! (Noise
Rating - класс шума), соответствующий уров-
ням акустического давления прн .1000 Гц семей-
ства кривых уровня постоянного дискомфорта
(рис. 2.5.4-3). Уровни кривых для других час-
тот приведены в табл. 2.5.4-2. Если мы вновь
обратимся к нашему примеру с тепловым на-
сосом, можно было бы потребовать, скажем,
чтобы показатель дискомфорта ISO имел зна-
чение не выше 50. Эго означает, что если мы
обратимся к спектру на рис. 2.5.4-1, то на ди-
аграмме рис. 2.5.4-3 весь этот спектр должен
быть расположен ниже кривой ISO 50. Впро-
чем, можно заметить, что ои находится ниже
кривой ISO 40. В целом, как правило, показа-
тель ISO на 5-6 дБ ниже полного уровня дав-
1 См. стандарт NF S30-010 “Кривые NR для оценки
шума”.
ления, выраженного в дБ (А). Кроме ISO, су-
ществуют и другие показатели. Упомянем толь-
ко два из них, наиболее важные: PNdB
(Perceived Noice Decibel), используемый для
количественной оценки дискомфорта, вызыва-
емого шумом взлетающих самолетов, и SIL
(Speech Interference Level), используемый для
оценки шума в тех случаях, когда он ухудшает
слышимость.
2.5.5.	Сложение двух шумов
Выше мы установили, что источник шума
характеризуется давлением, мощностью и ин-
тенсивностью звука, а также уточнили смысл
преобразования этих величин в такие показа-
тели, как уровень давления, уровень мощнос-
ти и уровень интенсивности соответственно.
Однако только интенсивности могут склады-
ваться, в то время как сложение давлений, мощ-
ностей или различных уровней выполнить не-
возможно. Поэтому используем следующие
формулы или диаграммы.
506
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Рис. 2.5.4-3. Кривые уровней постоянного дискомфорта NR
2.5.5. СЛОЖЕНИЕ ДВУХ ШУМОВ
507
Таблица 2.5.4-2
Уровни акустических давлений при различных частотах для кривых уровней постоянного показателя
дискомфорта NR
Показатель NR	Частота f Гц								
	31,5	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
0	55,4	35,5	22,0	12,0	4,8	0	-3,5	-6,1	-8,0
5	58,8	39,4	26,3	16,6	9,7	5	+1,6	-1,0	-2,8
10	62,2	43,4	30,7	21,3	14,5	10	6,6	+4,2	+2,3
15	65,6	47,3	35,0	25,9	19,4	15	П,7	9,3	7,4
20	69,0	51,3	39,4	30,6	24,3	20	16,8	14,4	12,6
25	72,4	55,2	43,7	35,2	29,2	25	21,9	19,5	17,7
30	75,8	59,2	48,1	39,9	34,0	30	26,9	24,7	22,9
35	79,2	63,1	52,4	44,5	38,9	35	32,0	29,8	28,0
40	82,6	67,1	56,8	49,2	43,8	40	37,1	34,9	33,2
45	86,0	71,0	61,1	53,8	48,6	45	42,2	40,0	38,3
50	89,4	75,0	65,5	58,5	53,5	50	47,2	45,2	43,5
55	92,9	78,9	69,8	63,1	58,4	55	52,3	50,3	48,6
60	96,3	82,9	74,2	67,8	63,2	60	57,4	55,4	53,6
65	99,7	86,8	78,5	72,4	68,1	65	62,5	60,5	58,9
70	103,1	90.8	82,9	77,1	73,0	70	67,5	65,7	64,1
75	106,5	94.7	87,2	81,7	77,9	75	72.6	70,8	69,2
80	109,9	98.7	91,6	86,4	82,7	80	77,7	75,9	74,4
85	113,3	102,6	95,9	91,0	87,6	85	82,8	81,0	79,5
90	116,7	106.6	100,3	95,7	92,5	90	87,8	86,2	84,7
95	120,1	110,5	104,6	100,3	97,3	95	92,9	91,3	89,8
100	123,5	114,5	109,0	105,0	102,2	100	98,0	96,4	95,0
105	126,9	118,4	113,3	109,6	107,1	105	103,1	101,5	100,1
ПО	130,3	122,4	117,7	114,3	111,9	ПО	108,1	106,7	105,3
115	133,7	126,3	122,0	118,9	116,8	115	113,2	111,8	110,4
120	137,1	130,3	126,4	123,6	121,7	120	118,3	116,9	115,6
125	140,5	134,2	130,7	128,2	126,6	125	123,4	122,0	120,7
130	143,9	138,2	135,1	132,9	131,4	130	128,4	127,2	125,9
2.5.5.1.	Случай п источников звука
с одинаковым акустическим уровнем
Для этого случая повышение уровня опре-
деляется как
АЛ = 10 1g и.
Это повышение напрямую определяется из
рис. 2.5.5-1.
Пример
Допустим, что в техническом помещении
находится 3 одинаковых компрессора с одним
и тем же уровнем акустического давления. Оп-
ределить повышение уровня давления при од-
новременной работе всех компрессоров.
Решение
Согласно вышеприведенной формуле име-
ем
АЛ=10 1g 3 = 10x0,47 = 4,7 дБ.
Эта величина приведена также на графике
рнс. 2.5.5-1.
508
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Рис. 2.5.5-1. График для определения повышения акус-
тического уровня в результате действия нескольких одина-
ковых источников звука
Рис. 2.5.5-2. График определения повышения суммар-
ного акустического уровня от двух источников звука с раз-
личными уровнями
2.5.5.2.	Случай источников звука
с разными акустическими уровнями
В этом случае повышение звукового уровня
в результате сложения шумов от двух источни-
ков звука с акустическими уровнями £, и Ьг
определяется как
AL = 101g 1 + 10 10
k	/
Повышение уровня может быть непосред-
ственно определено из графика на рис. 2.5.5-2
в зависимости от разностей уровней двух рас-
сматриваемых источников.
Пример
Вернемся к примеру теплового насоса, аку-
стический спектр которого приведен на рис.
2.5.4-1. Зная, что распределение уровней акус-
тического давления по октавам имеет вид
Частота, Гц	31,5 63	125 250 500 1000 2000 4000
Уровень, дБ (А) 40	48	49 42 42 36 34 28
определить полный уровень его акустического
давления.
Решение
Сложение рассматриваемых уровней может
производиться в любом порядке. Мы будем
придерживаться следующей последовательно-
сти. Разность уровней между первыми двумя
октавами (40 и 48 дБ) составляет 8 дБ. По гра-
фику рис. 2.5.5-2 определяем, что общий уро-
вень при сложении этих двух шумов повысит-
ся на 0,6 дБ по отношению к более высокому
уровню, т.е. 48+0,6=48,6 дБ (А).
Сложим этот уровень с уровнем 3-й октавы
(125 Гц), т.е. 49 дБ. Их разность 0,4 дБ, и тот
же график дает нам повышение полного уров-
ня на 2,8 дБ. Отсюда имеем новое промежуточ-
ное значение уровня 49+2,8=51,8 дБ (А).
Добавим к этому уровню уровень 4-й окта-
вы (250 Гц), т.е. 42 дБ. Разность равна 9,8 дБ,
прибавка, согласно графику, составляет 0,4 дБ.
Новое промежуточное значение уровня
51,8+0,4=52,2 дБ (А).
Складывая полученное значение с уровнем
5-й октавы (500 Гц), т.е. 42 дБ, вначале опять
находим разницу (10,2 дБ), затем по графику
определяем прибавку (0,4 дБ), в итоге получа-
ем 52,2+0,4=52,6 дБ (А).
То же самое делаем для 6-й октавы. Раз-
ность равна 16,6 дБ, добавка 0,1 дБ. В резуль-
тате имеем 52,6+0,1=52,7 дБ (А).
Прибавляя уровень 7-й октавы, видим, что
прн разности 18,7 дБ добавка практически рав-
на нулю, т.е. 52,7+0=52,7 дБ (А).
То же самое получаем и при сложении это-
го значения с уровнем 8-й октавы, а именно при
разности 24,7 дБ добавка также нулевая.
Таким образом, для значения полного уров-
ня акустического давления нашего теплового
насоса получаем величину
2.5.6. ИЗМЕРЕНИЕ ШУМОВ И ВИБРАЦИЙ
509
Z =52,7 дБ (А).
Разумеется, вместо графика можно было бы
воспользоваться приведенной выше расчетной
формулой. Например, согласно этой формуле
повышение уровня шума в результате сложения
уровней давления в первых двух октавах Z2=40
дБ и Zj=48 дБ составляет
ДЛ = 101g (1 +1 (ПГ) = 10 lg(l +10"0’8)=
V io°’8J
Рассчитаем величину 1О08, пользуясь табли-
цами логарифмов, логарифмической линейкой
или калькулятором. Получим 1008=6,31.
Следовательно,
= 0,6 дБ,
т.е. получаем величину, которая сразу указана
на графике рис. 2.5.5-2.
2.5.6.	Измерение шумов
и вибраций1
Измерение шума производится с помощью
приемника звукового давления, так как этот
параметр легче всего зарегистрировать. Среди
всех приборов для измерения звукового давле-
ния наиболее удобным и простым является мик-
рофон, поскольку он работает как преобразо-
ватель, который выдает на выходе электричес-
кий сигнал с напряжением, пропорциональным
замеряемому акустическому давлению. Основ-
ными характеристиками микрофона являются
1 См. следующие стандарты: NF С97-320 “Методы из-
мерения характеристик микрофонов. Общие требования”;
NF S30-002 “Нормальные частоты для акустических изме-
рений”; NF S30-006 “Определение акустической мощнос-
ти, излучаемой различными источниками шума. Часть 0:
Руководство по применению основных нормативно-техни-
ческих документов и составлению перечня типов испыта-
ний”; NF S30-007 “Акустика. Нормативный ноль, исполь-
зуемый в качестве опорной базы при тарировке тональных
аудиометров в воздушной среде”; NF S30-008 “Руководство
по составлению нормативных документов для измерения
шумов в воздухе и их воздействия на человека”; с NF S31-
001 по NF S31-990: различные стандарты по методам изме-
рений, звукоизмерительным приборам и т.д.
его чувствительность и направленность, одна-
ко он должен обладать и другими качествами,
такими, как отсутствие влияния на показания:
температуры, влажности, высоты, ветровых
нагрузок, магнитных полей, вибраций конст-
рукции и присутствия оператора. Наиболее
широкое применение находят электродинами-
ческие катушечные микрофоны, емкостные
микрофоны и пьезоэлектрические микрофоны.
При необходимости получать значения пол-
ного уровня акустического давления измери-
тельный прибор должен быть более сложным,
способным не только анализировать шумы в
пределах октавы или терции, но и суммировать
соответствующие уровни. Для этой цели ис-
пользуют приборы, называемые сонометрами
(шумомерами), которые включают в основном
микрофон, усилители, частотные фильтры, или
схему весовых коэффициентов А, В, С либо D,
показывающее устройство и все чаще и чаще
печатающее устройство или устройство для за-
писи результатов измерений на бумажный но-
ситель. Анализ шумов может выполняться по-
разному. либо в пределах ширины нескольких
постоянных частотных полос, т.е. октав или тер-
ций, как было показано в разд. 2.5.3, либо в
пределах ширины постоянной полосы, причем
последний способ главным образом использу-
ется при поисках источника шума.
На рис. 2.5.6-1 представлен пример соно-
метра, блок-схема которого приведена на рис.
2.5.6-2.
Среди других приборов д ля измерения шума
можно назвать дозиметры1 (рис. 2.5.6-3), пред-
ставляющие собой небольшие карманные при-
боры для персонала, подвергающегося шумо-
вому воздействию, или коробочки, закрепляе-
мые на рабочих местах. В конце рабочего дня
они показывают интегральное значение уров-
ня звукового воздействия в дБ (А) на данном
рабочем месте или на данного работника.
1 В отечественной литературе понятие “дозиметр”, как
правило, связывается только с измерением ионизирующе-
го излучения. В данном случае названный прибор не имеет
никакого отношения к ионизирующим излучениям и рабо-
тает совсем на другом принципе. - Примеч. пер.
510
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛ< ДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Высококачественный
модуль НЫЙц
сонометр л
2231
Графическое
печатующее
устройство
2316
Г: BtQt
Портативный
компьютер
2. Вставить модульную
схему
1. Перед началом работы
/крепить таС пичку на ли-
цевой стороне
3. Ввести программу
4. Извлечь модульную
схему
Рис. 2.5.6-1. Модульный высокоточный сонометр (модель 2231, Bruel & Kjaer)
Существуют также различные приборы для
измерения вибраций, называемые датчиками
вибраций (ускорений) или акселерометрами
(рис. 2.5.6-4).
Обычно они крепятся на механизме, вибра-
ции которого нужно измерить. Принцип их дей-
ствия основан на формир звании электрическою
сигнала с напряжением, пропорциональным
скорости, ускорению либо перемещению чув-
ствительного элемента, в качестве которого ис-
пользуется, как правило, инерционная масса
(грузик).
Существуют многочис генные способы изме-
рения шума, в том числе в лабораториях, в от-
крытом поле (безэховых камерах), в отражаю-
щих камерах, на рабочих местах и т.д. Тем не
менее все эти способы стандартизованы во из-
бежание разбросов результатов измерений дан-
ного шума, которые могут иметь место вслед-
ствие различных условий использования конк-
ретной измерительной аппаратуры.
2.5.7.	Звукоизоляция шумов
в воздушной среде
2.5.7.1.	Общие положения
При проектировании холодильных устано-
вок, обслуживающих, например, холодильный
склад, необходимо иметь в виду, что шум, из-
даваемый компрессорами, двигателями н дру-
гими агрегатами, расположенными в техничес-
ком помещении (машинном зале), как прави-
ло, не оказывает особенно вредного акустичес-
кого воздействия, поскольку обслуживающий
персонал находится в техническом помещении
не постоянно и всегда может предохранить себя,
надевая соответствующие звукоизолирующие
каски или наушники.
Однако в некоторых случаях рабочие ком-
наты сотрудников могут находиться рядом с
машинным залом или примыкать к нему. Ко-
нечно, такое решение далеко не самое лучшее,
но иногда оно оказывается неизбежным Тогда
2.5.7. ЗВУКОИЗОЛЯЦИЯ ШУМОВ В ВОЗДУШНОЙ СРЕДЕ
511
Частотные фильтры: фильтры А, С и линей-
ный (от 10 Гц до 20 кГц или от 1 Гц до 70 кГц). Об-
резанный линейный фильтр предназначен для из-
мерений в слышимом диапазоне спектра, тогда как
фильтры с расширенной зоной чувствительности в
области высоких и низких частот необходимы для
измерений инфра- и ультразвука.
Микрофон. Переключатель полярности напряжения (0, 28, 200
В) позволяет использовать почти все микрофоны серии В & К По-
ставляемый в комплекте прибора стандартный микрофон типа 4155
с предварительно установленной полярностью может использовать-
ся в подавляющем большинстве случаев Однако иногда возникает
необходимость его заменить. В этих случаях можно воспользоваться
сонометром 2231 класса 0 с микрофоном 1/2" типа 4133 и удлини-
тельным кабелем АО 0027. Для измерения высокой частоты лучше
всего подходят микрофоны 1/4" типа 4135 и 4136 или 1/8" типа 4138
Разъем
для подключения
фильтра
Выход АС
Частотный
фильтр
Усилитель
Дейст-
вующее
значе-
ние
Экран
Модуль
интерфейса
ZI9101
БЛОК
управления
экраном
Пиковое
значение
Запоминание
пикового
значения
Запоминание
действующего
значения
Чувствительный элемент (демодуля-
тор). Восприятие пикового и среднеинтеграпь-
ного (действующего) значения сигнала проис-
ходит параллельно на двух частях демодулятора.
Поэтому сонометр может показывать как пико-
вые, так и действующие значения одного и того
же сигнала. Это свойство особенно ценно при
анализе переходных процессов и импульсных
сигналов. Каждая часть демодулятора имеет ди-
намический диапазон до 70 дБ.
Смеситель
Преобразователь
А/N (аналого-
цифровой)
Преобразователь А/N (аналого-цифро-
вой) Принимает данные, поступающие от демо-
дулятора со скоростью, определяемой введенной
программой
Преобразова-
тель N/A
(цифро-анало-
говый)
Табло (экран). Экран на
жидких кристаллах позволяет
высвечивать четыре буквенно-
цифровых знака, квазианалого-
вую шкалу, имеет индикаторы перегрузки и разряд-
ки батарей электропитания. Каждый знак может
набираться из 14 элементов, позволяющих высве-
тить точную и ясную информацию (например, ре-
зультат: 0,1 дБ) Размеры и разрешающая способ-
ность квазианалоговой шкалы, скорость смены по-
казаний, высвечиваемых на экране, определяются
специальным модулем. Модуль BZ 7110 позволяет
обеспечить индикацию результатов в виде отноше-
ния к основной величине.
Буферное
запоминающее
устройство
Цифровое сопрягающее устрой-
ство (интерфейс). Модуль интерфейса
ZI 9109 позволяет связать сонометр с
печатающим графическим устройством
(принтером) типа 2318, с компьютером
или любым электронным прибором,
снабженным интерфейсом RS232C
Максимальная скорость передачи ин-
формации 9600 бод*. Сонометр 2231
имеет свою собственную программу со-
единений и может сопрягаться с компь-
ютером независимо от используемого
модуля.
Микропроцессор Мозг сономет-
ра, который контролирует работу всех остальных частей. Здесь происходит ана-
- лиз и обработка поступающих сигналов в соответствии с введенной программой
Заменяя программу, можно максимально использовать возможности микропро-
цессора в зависимости от областей использования, обеспечивая этим самые высо-
кие характеристики в каждом конкретном случае.

* Бод - единица скорости передачи информации. 1 бод равен скорости, при которой за 1 с по каналам связи передается один импульс
тока (элементарный кодовый или вспомогательный символ). По международным нормам длительность такта, позволяющего надежно пере-
давать один символ, составляет 20 мс, что соответствует скорости в 50 бод. Назван по имени французского изобретателя Ж М Э Бодо
(J.M.E.Baudot, 1845-1903). В настоящее время следует применять единицу СИ: секунда в минус первой степени (с-1). - Примеч. пер
Рис. 2.5.6-2. Блок-схема высокоточного модульного сонометра, изображенного на рис. 2.5.6-1
512
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Рис. 2.5.6-3. Пример шумового дозиметра (модель
4436, Bruel & Kjaer)
необходимо принять специальные меры, чтобы
шум, существующий в техническом помеще-
нии, не превосходил некоторого порогового зна-
чения в рабочих комнатах в результате переда-
чи через общую стенку.
Похожая ситуация имеет место, если обору-
дование по кондиционированию воздуха обслу-
живает рабочие или жилые помещения. В этом
случае техническое помещение, в котором рас-
положены холодильные машины, почти всегда
примыкает к комнатам, где находятся люди.
В обоих приведенных случаях необходимо
обеспечить такой уровень акустического воздей-
ствия, производимого техническим оборудова-
нием, который ни в коем случае не может по-
служить причиной дискомфорта в примыкаю-
щих помещениях, и, если это условие не вы-
полняется, следует принимать специальные ме-
ры.
Однако источником шума может быть не
только и не всегда техническое помещение: гра-
дирни или простой вентилятор также могут ока-
заться причиной вредного воздействия на ок-
ружающих, если не принять соответствующие
предохранительные меры.
Кроме того, следует уточнить, что существу-
ют понятия “звукоизолирование”, означающее
комплекс мероприятий, осуществляемых для
создания определенных звукоизолирующих ус-
тройств, и “звукоизоляция”, означающее конк-
ретные устройства и приспособления, снижа-
ющие интенсивность звука между двумя дан-
ными точками, одна из которых расположе-
Рис. 2.5.6-4. Пьезоэлектрический акселерометр (модель 8318, Brilel & Kjaer):
М - инерционная масса чувствительного элемента (груз); Р - пьезоэлемеит, В - основание; В. - обод предварительной
затяжки
2.5.7. ЗВУКОИЗОЛЯЦИЯ ШУМОВ В ВОЗДУШНОЙ СРЕДЕ
513
на снаружи, а другая внутри какого-либо ко-
жуха1 .
Вначале, следовательно, мы рассмотрим ос-
новные шумы типового холодильного оборудо-
вания, а затем продемонстрируем различные
средства, предохраняющие от них.
2.5.7.2.	Шумы, производимые
различным оборудованием
Знание звуковых уровней, будь то уровни
давлений или уровни мощности различного
оборудования, такого, как компрессоры, двига-
тели, насосы и т.п., разумеется, необходимо,
чтобы проектировщик мог судить о том, следу-
ет или не следует предусматривать специаль-
ные звукоизолирующие устройства.
К сожалению, звуковые уровни не всегда
указываются в каталогах изготовителей. Поэто-
му приходится запрашивать заводы, которые
должны быть в состоянии поставлять точные
сведения. Кроме того, эти сведения должны со-
провождаться необходимыми уточнениями от-
носительно условий измерения звуковых уров-
ней, поскольку стандартизована методика изме-
рения звуковых уровней только отдельных шу-
мов (например, для вентиляторов в кожухе).
Чтобы сравнение уточненных акустических ха-
рактеристик одного и того же оборудования раз-
ных изготовителей при различных условиях
измерений было правомерным, проектиров-
щик, очевидно, должен быть в состоянии сам
привести все эти характеристики к одинаковым
условиям.
Если на стадии технического проектирова-
ния ему необходимо располагать точными ха-
рактеристиками, то при эскизном проектирова-
нии достаточно пользоваться приближенными
значениями звуковых уровней, подсчитанных
на основе более или менее точных эмпиричес-
ких формул, некоторые примеры которых мы
даем ниже. Однако следует подчеркнуть, что
при наличии двух одинаковых агрегатов при-
веденные в каталоге производителя акустичес-
кие характеристики одного из них нельзя срав-
нивать с характеристиками другого агрегата,
1 Определения даны в стандарте NF S30-106.
если они рассчитаны по эмпирической форму-
ле, поскольку условия вывода формул часто
очень сильно отличаются от условий измерения
акустических характеристик заводом-изготови-
телем.
В результате такого некорректного сравне-
ния можно получить ошибочный вывод, нане-
ся тем самым вред изготовителю, заслуга ко-
торого заключается в уточнении дополнитель-
ных сведений, представленных в его каталоге,
и оборудование которого в реальности может
быть менее шумящим, чем то, с которым оно
сравнивалось.
2.5.7.2.1.	Шум, производимый
компрессором1
На стадии эскизного проектирования уро-
вень полного звукового давления на расстоянии
1 м от компрессора, установленного в закры-
том техническом помещении, может быть рас-
считан по следующему эмпирическому соотно-
шению:
L= 68+8 lg Qo, дБ (А),
где Qo - холодопроизводительность рассматри-
ваемого компрессора, кВт.
Нельзя упускать из виду, что даже такую
формулу следует использовать с осторожнос-
тью, поскольку уровень среднего звукового дав-
ления может быть различным не только у раз-
ных типов компрессоров (например, у поршне-
вого и спирального компрессоров), но и у ком-
прессоров одного и того же типа (например, у
герметичного сварного и разъемного герметич-
ного).
2.5.7.2.2.	Шум, производимый
электродвигателем
Электродвигатели, предназначенные для
привода компрессора, насоса или вентилятора,
всегда являются источником шумов, вызванных
в большинстве случаев трением в шарикопод-
шипниках и явлением индукции. Разумеется,
1 См. стандарт NF S31-123 “Шум, издаваемый холо-
дильным оборудованием, снабженным герметичными и
разъемными герметичными компрессорами. Правила испы-
таний для измерения акустической мощности".
514
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
двигатели, оснащенные подшипниками сколь-
жения вместо шарикоподшипников, также слу-
жат источником шумов, но гораздо более сла-
бых. Двигатели, называемые двигателями с
обдуваемым корпусом или обдуваемыми реб-
рами жесткости, оборудованы специальным
охлаждающим вентилятором, производящим
собственный шум, который также нужно учи-
тывать.
2.5.7.2.3.	Шум, производимый насосом
При определении уровня акустического дав-
ления насосов для хладагента на расстоянии
одного метра можно исходить из значений,
приведенных в табл. 2.5.7-1.
Таблица 2.5.7-1
Уровень акустического давления насосов для
хладагента (или охлажденной воды) на расстоянии 1 м
(оценочные величины для эскизного проектирования)
Мощность двига- теля, кВт	0,5	1	2	4	10	20	40
Уровень акусти- ческого давления, ДБ (А)	61	66	70	74	80	84	88
2.5.7.2.4.	Шум, производимый
вентилятором1 *
Шум, производимый вентилятором, всегда
складывается из аэродинамического и механи-
ческого шумов. Механический шум могут вы-
зывать различные причины: плохая уравнове-
шенность ротора, стуки в шарикоподшипниках
или подшипниках скольжения, резонанс корпу-
са, наличие передаточного механизма и т.д. Что
касается причин аэродинамического шума, то
в качестве таковых выступают движение воз-
духа по различным участкам воздушного тракта
вентилятора, межлопаточным зазорам перед
1 В качестве дополнительной литературы рекомендуют-
ся парижские издания “Практического руководства по вен-
тиляторам” (Pratique des ventilateurs, J. Lexis), одна из час-
тей которого посвящена прикладной акустике вентиляторов,
а другая - акустическому расчету вентиляторов. Рекомен-
дуется, кроме того, “Обработка шумов вентиляционных ус-
тановок” (Le traitement du bruit dans les installations de
ventilation), также парижские издания.
местными сопротивлениями, закрутка и завих-
рение воздуха, главным образом в ограничен-
ных слоях на поверхности лопаток (лопастей),
и особенно вблизи передних и задних кромок,
где возникает отрыв струй воздушного потока.
Основная частота аэродинамических шу-
мов, порождаемых вентилятором, зависит от
частоты его вращения п (мин1) и числа лопа-
ток z и выражается отношением
Сравнение звуковых характеристик различ-
ных вентиляторов производится на основе
уровня их акустической мощности. Табл. 2.5.7-
2 позволяет сравнить 5 вентиляторов с одина-
ковым объемным расходом и одинаковым при-
ростом давления.
Из данных таблицы видно, что центробеж-
ные вентиляторы с лопатками, наклоненными
вперед, называемые также беличьей клеткой,
наиболее бесшумные, однако потребляемая ими
мощность самая высокая. Центробежные вен-
тиляторы с лопатками, изогнутыми назад, бо-
лее шумные, а самыми шумными являются ло-
пастные (осевые) вентиляторы.
В большинстве случаев, когда вентилятор
работает в точке максимального значения КПД,
его уровень акустической мощности минима-
лен, за исключением вентилятора с лопатками,
изогнутыми вперед, для которого уровень аку-
стической мощности продолжает падать, если
его рабочая точка перемещается от точки мак-
симального КПД в левую часть характеристи-
ческой кривой.
Полный уровень акустической мощности
LWg для вентиляторов любого типа может быть
рассчитан на основе следующего эмпирическо-
го соотношения, называемого формулой Madi-
son-Graham или Beranek:
LWg =10 lg К+20 1g (с точностью ±4 дБ),
где V- объемный расход, м3/ч;
- полный прирост давления, Па.
Результаты расчета по вышеприведенной
формуле могут быть непосредственно получе-
ны из графика на рис. 2.5.7-1.
2.5.7. ЗВУКОИЗОЛЯЦИЯ ШУМОВ В ВОЗДУШНОЙ СРЕДЕ
515
Таблица 2.5.7-2
Сравнение акустических характеристик различных вентиляторов, установленных на свободное нагнетание,
с одинаковыми расходами (ГМ О 400 м’/ч) и одинаковым приростом давления 0до=377 Па)
Характеристика	Лопастной вентилятор		Центробежный вентилятор		
	Ах 12/560	VAH/710	TLE/710	VRN/800	VRK/800
	№1	№2	№1 с лопатками, изогнутыми вперед	№2 с лопатками, изогнутыми назад	№3 с лопатками, изогнутыми назад
Число лопаток z	12	12	42	8	8
Частота вращения, мин'1	1 480	1 380	460	710	730
Окружная скорость, м/с	43,5	51	17	35	36
Основная частота, Гц Уровень акустической мощно- сти	296	276	322	95	98
невзвешенный, дБ	93	95	86	8	84
взвешенный (А), дБ (А)	90	90	78	82	79
Потребляемая мощность, кВт	1,92	1,50	2,06	1,38	1,50
Поскольку полный уровень акустической
мощности не всегда является достаточным для
проведения точного анализа шума на различ-
ных частотах, иногда приходится прибегать к
анализу октавных уровней мощностей. Уровень
акустической мощности соответствующей окга-
зы Lw<xt имеет величину
где LWg - полный уровень алогической мощ-
ности, о котором мы уже говорили, и
L - относительный уровень акустической
мощности в данной октаве, дБ, величина кото-
рого приведена на рис. 2.5.7-2 и в табл. 2.5.7-3
для вентиляторов различных типов.
Пример
Дан центробежный вентилятор с лопатками,
изогнутыми вперед, расход которого равен
16,66 м3/с и полный прирост давления 1000 Па.
Определить его взвешенный уровень акустичес-
кой мощности (фильтр А) по октавам.
Решение
Уровень алогической мощности по октавам
дается соотношением
дБ.
Как только мы рассчитаем для каждой
из средних частот по октавам, нам останется
только взвесить полученные результаты.
Рнс. 2.5.7-1. Диаграмма эмпирического
определения полного уровня акустической
мощности L№g вентиляторов любого типа
516
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Рис. 2.5.7-2. Относительный уро-
вень акустической мощности различ-
ных типов вентиляторов с распреде-
лением по октавам
Величина L может быть получена из со-
отношения
=10 lg V+201g Др,
т.е.
Zrg=10 lg(16.66x3600)+20 lg 1000 «
«10 lg (6-10')-20 lg 1O’=1O7,7 дБ.
Учитывая, что полученный результат имеет
точность ±4 дБ. можно считать, что фактичес-
кое значение расположено между верхним
пределом 107.7-4=111.п дБ и нижним преде-
лом 107.7-4=103.7 дБ
График на рис. 2.5.7-1 дал нам величину 112
дБ, т.е. значение, очень близкое к полученному
выше верхнему пределу Мы примем среднюю
величину
^=107.7^.
Поскольку самые точные величины Lw {
приведены в табл. 2.5.7-3. можно рассчитать
значение LWoct. Результаты этих расчетов све-
дены в табл. 2.5.74. Чтобы получить результа-
ты в дБ (А), т е. взвешенные значения, нам ос-
тается только использовать значения весового
коэффициента А, приведенные в табл. 2.5.4-1.
Окончательные результаты расчета сведены
в табл. 2.5.7-5.
Когда скорость вращения вентилятора ме-
няется от И] до п2, его уровень акустической
мощности переходит от Lm к Lm следующим
образом:
П2
При изменении диаметра колеса вентилято-
ра or О, до D2 уровень акустической мощнос-
ти также меняется от LWI до LW2 по формуле
Z^=W101g^.
Dy
Таблица 2.5.7-3
Относительный уровень акустической мощности различных типов вентиляторов с распределением
по окт авам
Средняя частота октавы f„, Гц	Центробежные вентиляторы		Лопастные вентиляторы
	Лопатки, изогнутые вперед	Лопатки, изогнутые назад	
63	-2	-9	-9
125	-7	-8	-8
250	-12	-7	-7
500	-17	-12	-7
1000	-22	-17	-8
2000	-27	-22	-10
4000	-32	-27	-14
8000	-37	-32	-18
2.5.7. ЗВУКОИЗОЛЯЦИЯ ШУМОВ В ВОЗДУШНОЙ СРЕДЕ	517
Таблица 2.5.7-4
Расчет октавных уровней акустической мощности на примере вентилятора
Гц	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
дБ	107,7	107,7	107,7	107,7	107,7	107,7	107,7	107,7
Еждй, дБ	2	-7	-12	-17	-22	-27	-32	-37
£r,oct, дБ	105,7	100,7	95,7	90,7	85,7	80,7	75,7	70,7
Таблица 2.5.7-5
Расчет взвешенных октавных уровней акустической мощности (фильтр А) на примере вентилятора
Тм.схХ, Гц	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Ег.оо, дБ	105,7	100,7	95,7	90,7	85,7	80,7	75,7	70,7
Весовой коэффициент А, дБ	-26,2	- 16,1	-8,6	-3,2	0	+ 1,2	+ 1,0	- 1Д
Г/ГА,осЪ дБ (А)	79,5	84,6	87,1	87,5	85,7	81,9	76,7	69,6
2.5.7.2.5.	Шум, производимый градирней
Известно, что большинство градирен, кон-
денсаторов с воздушным охлаждением и кон-
денсаторов-испарителей оборудованы вентиля-
торами, которые, как мы только что видели, яв-
ляются причиной шума. Но к этим шумам нуж-
но добавить шумы, вызванные струящейся во-
дой, которые обычно становятся заметными
только во время остановки вентиляторов. Для
того чтобы иметь возможность обсуждать меры
по защите от шума градирен, необходимо знать
его уровень. Поэтому целесообразны запросы
производителям градирен в целях уточнения
уровней их акустических мощностей в различ-
ных направлениях. Вместе с тем на стадии эс-
кизного проектирования можно исходить из
уровней акустической мощности, определяемых
следующими эмпирическими формулами:
•	для градирни, оборудованной центробеж-
ными вентиляторами,
2^=88+10 1g Ра, дБ;
•	для градирни, оборудованной лопастными
(осевыми) вентиляторами,
2^=96+10 lg/^дБ,
где Ра - мощность, потребляемая электродви-
гателями вентиляторов, кВт.
2.5.7.3.	Снижение шума,
распространяющегося в свободном
пространстве
2.5.7.З.1.	Уровень звукового давления
в открытом пространстве
В разделе 2.5.2 мы уже уточняли, касаясь
уровней звукового давления, что для точечного
источника звука уровень звукового давления на
расстоянии г в сферическом звуковом поле оп-
ределяется как
Lp= Lw- 20 Igr- 11, дБ.
Если источник звука может излучать акус-
тическую энергию только в полусфере (напри-
мер, в случае вентилятора, установленного на
плоской крыше), соотношение между уровнем
звукового давления и уровнем акустической
мощности принимает вид
Zp = Z^-20 lgr-8, дБ.
Однако предыдущие соотношения не учиты-
вают поглощения звука воздухом, которое ме-
няется в зависимости не только от частоты, но
и от температуры воздуха и степени его влаж-
ности. Данные по затуханию акустических ко-
лебаний в результате поглощения воздухом аку-
стической энергии в зависимости от перечис-
ленных параметров приведены в табл. 2.5.7-6.
Эти данные должны, следовательно, учитывать-
ся при расчете параметров звукового поля в
518
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Таблица 2.57-6
Ослабление уровня звукового давления, дБ, в результате поглощения акустической энергии воздухом
Значения поглощенных уровнен даны на расстоянии 100 м от источника звука.
f,	Относительная влажность воздуха <р, %						
	30	1	50		70	90		
Гц	Температура, °C						
	-10	0	15	30	- 10	0	15	30	-10	0	15	30	- 10	0	15	30
63	0,0	0,0	0,0	0,0	0.0	0,0 0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0
125	0,1	0,1	0,1	0,1	0.1	0,0 0,1	0,1	0,0	0,0	0,1	0,1	0,0	0,0	0,1	0,1
250	0,3	0,2	0,1	0,2	0,2	0,1	0,1	0,2	0,1	0,1	0,1	0,2	0,1	0,1	0,1	0,2
500	0,7	0,5	0,3	0,3	0,5	0,3 0,2	0,3	0,4	0,2	0,2	0,3	0,3	0,2	0,2	0,3
1000	1,3	1,4	0,7	0,6	1,4	0,9 0,5	0,6	1,1	0,6	0,5	0,6	0,9	0,5	0,5	0,6
2000	1,9	3,6	2,0	1,3	2,8	2,4 1,2	1,3	2,9	1,8	1,0	1,3	2,4	1,4	1,0	1,3
4000	2,7	6,8	5.8	3,3	4,6	6,6 3,4	2,7	5,7	5,1	2,5	2,7	6,0	4,0	2,2	2,7
8000	3,8	10,0	13,6	7,9	6,3	13,1	8,6	5,4	8,8	11,6	6,1	5,2	10,3	9,6	4,9	5,2
свободном пространстве путем уменьшения
значений уровней звукового давления, получен-
ных по вышеприведенным формулам, на соот-
ветствующие величины из табл. 2.5.7-6.
В некоторых случаях нужно также учиты-
вать направленность Q источника звука (см.
конец п. 2.5.2.5).
2.5.7.3.2.	Устройства для снижения шума
Наиболее простой мерой, как мы уже гово-
рили, является оснащение установок бесшум-
ным или малошумящим оборудованием. Поэто-
му, если выбранное оборудование не обеспечи-
вает требований по непревышению заданного
верхнего предела уровня звукового давления на
некотором расстоянии, следует попытаться най-
ти другое, менее шумное оборудование. Но при
таком подходе надо вначале рассмотреть раз-
ницу между уровнем шума на данном расстоя-
нии при работе выбранного оборудования и тре-
буемым уровнем и решить, насколько она ве-
лика. Действительно, если эта разница не очень
велика, замена оборудования менее шумным,
позволяющим поддерживать уровни шума ниже
заданного верхнего предела, всегда окажется
более рентабельной, даже если при этом зат-
раты на нее окажутся немного выше, чем при
сохранении первоначально выбранного обору-
дования и принятии специальных мер по сни-
жению шума.
С другой стороны, если после выбора ме-
нее шумного оборудования той же категории
окажется, что даже при этих условиях невоз-
можно соблюсти предписанные требования по
непревышению уровня звукового давления на
некотором расстоянии, иногда бывает выгоднее
сохранить более шумное и часто лучше рабо-
тающее первоначально выбранное оборудова-
ние и принять дополнительные меры по сни-
жению шума, поскольку принимать их нужно
будет в любом из этих двух случаев. Вместе с
тем во всех случаях наилучшим решением ос-
тается, разумеется, такое, при котором выбор
малошумящего оборудования и устройства сни-
жения шума обеспечивают действующее значе-
ние уровня шума в рассматриваемой точке го-
раздо ниже предписанного уровня. Тем самым
вы будете избавлены от необходимости сразу же
предпринимать дополнительные меры по сни-
жению шума в случае каких-либо непредвиден-
ных событий, например износа отдельных ша-
рикоподшипников, что всегда повышает произ-
водимый оборудованием шум, поскольку быс-
тро снизить его обычно довольно сложно.
Когда оборудование находится снаружи, ос-
новной способ снижения шума в какой-либо
точке окружающего его пространства заключа-
ется в установке одного или нескольких экра-
нов между источником звука S и данной точ-
кой пространства Р (рис. 2.5.7-3). Действен-
ность такого способа зависит от частоты звука
2.5.7. ЗВУКОИЗОЛЯЦИЯ ШУМОВ В ВОЗДУШНОЙ СРЕДЕ
519
77777777^77777777777777
Рис. 2.5.7-3. Расчет расстояния d=a+b-c при определении звукоизоляции с помощью экрана (расстояние слева от экра-
на берется с отрицательным знаком)
Таблица 2.5.7-7
Ослабление звука в результате установки экрана
в зависимости от расстояния d, рассчитанного
в соответствии с рис. 2.5.7-3
d, м	Средняя частота октавы, Гц						
	63	125	250	500	1000	2000	4000
•0,7	0						
0,5	1	0					
-0,3	2	1	0				
-0,2	2	1	0	0			
-0,1	4	2	1	0	0		
- 0,05	4	4	2	1	1	0	0
0	5	5	5	5	5	5	5
0,05	6	6	7	8	10	11	13
0,1	б	7	8	10	11	14	17
0,2	7	8	10	11	14	17	19
0,3	8	9	10	13	16	19	21
0,4	8	10	11	14	17	20	22
0.5	9	10	12	15	18	21	23
0,8	10	11	13	17	19	23	26
1,0	10	12	15	18	21	24	27
1,5	11	рГ	17	20	23	25	28
2	12	15	18	21	24	27	29
3	14	17	20	22	26	28	31
4	15	18	21	23	27	31	33
5	16	19	22	25	28	32	
8	18	21	23	27	30	33	
:o -'	19	21	25	28	31		
’5	20	23	26	29	32		
20	21	25	28	31			
•0	23	26	29	32			
40	25	28	31				
!0	26	28	32				
50	28	31					
и расположения экрана. Материал экрана и его
масса играют только второстепенную, очень
незначительную роль. Данные по ослаблению
звука в результате установки экрана приведе-
ны в табл. 2.5.7-7. Они зависят от частоты и
расстояния d, равного a+b-с (рис. 2.5.7-3), ко-
торое берется со знаком “минус”, если точка Р
видна из источника звука1.
Другой способ решения проблемы шумов
заключается в применении специальных кры-
шек, коробов или кожухов для покрытия ими
шумящего оборудования. Однако в случае ис-
пользования вентиляторов, которые являются
одними из наиболее шумных агрегатов, необ-
ходимо предусматривать в этих кожухах соот-
ветствующие проходы достаточного размера
для нагнетания и всасывания, что порождает
новые проблемы, не считая требования стой-
кости материала кожухов к погодным воздей-
ствиям. Поэтому такое решение обычно исполь-
зуется для оборудования, которое установлено
в помещениях или под навесом (см. рис. 2.5 7-7).
Наконец, еще одним решением является ус-
тановка звукоуловителей или глушителей. Та-
кое решение часто используется на воздухово-
дах у входа воздуха и нагнетательных воздухо-
водах градирен. Глушители и звукоуловители
рассматриваются в п. 2.5.7.6.
2.5.7.4.	Снижение уровня шума,
распространяющегося внутри
помещения по воздуху
В закрытом помещении, где звук частично
поглощается, а частично отражается от стен,
пола и потолка, уровень звукового давления L
на расстоянии г от источника звука определя-
ется формулой
1 См.: “Акустика" (Acoustique, F.Clain, SEDIT Ed.). Су-
ществует также вторая книга этого автора: “Шум обору-
дования” (Le bruit des equipements).
'8—1369
520
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
( о 4>
L z^+lOlg -^-у + -
где Lw - уровень акустической мощности источ-
ника, дБ;
Q - коэффициент направленности (см. ни-
же);
А - эквивалентная поглощающая поверх-
ность помещения, м2 (см. ниже).
Коэффициент направленности принимает
следующие значения:
0=1 для источника, находящегося в центре
помещения (например, в геометрическом цен-
тре параллелепипеда или куба, представляюще-
го собой внутренний объем);
0=1, если источник расположен по центру
одной из стен;
0=4, если источник расположен в середине
пересечения двух поверхностей (например, сте-
ны и пола, стены и потолка, двух стен);
2=8, если источник размещен в точке пере-
сечения трех поверхностей, образующих трех-
гранный прямой угол (например, в углу, где схо-
дятся две стены и пол или две стены и пото-
лок).
Что касается эквивалентной поглощающей
поверхности, то она рассчитывается по форму-
ле
Л=Б4.-а,
где Af - площадь поверхности помещения, м2,
с коэффициентом поглощения по Sabine а.
Коэффициент поглощения материала внут-
ренних поверхностей помещения представляет
собой часть акустической мощности, падающей
на них, которая поглощается этим материалом.
Он равен, следовательно, отношению погло-
щенной энергии к падающей. Для большинства
материалов коэффициент поглощения резко
возрастает при повышении частоты звука. При
низких частотах его значение будет тем боль-
ше, чем больше толщина поглощающего по-
крытия. В табл. 2.5.7-8 читатель сможет найти
значения коэффициентов поглощения по Sabine
для различных стенных покрытий. На рис.
2.5.7-4 также приведены значения коэффици-
ентов поглощения различных материалов, но в
гораздо более широком диапазоне частот.
Добавим, что размещение звукоизоляцион-
ных панелей, предусматривающее между пане-
лью и стеной воздушную прослойку незначи-
тельной толщины (фанера, гипсолитовый кар-
тон и т.п.), которая позволяет панелям вибри-
ровать в унисон с акустическими колебаниями,
обеспечивает очень хорошее поглощение звука
на низких частотах.
Такая конструкция особенно эффективна в
окрестностях частоты
/ = ^-Д^,гц,
2тг V е • т
где с - скорость звука в воздухе, м/с;
р - плотность воздуха, кг/м3;
Рис. 2.5.7-4. Коэффициент поглощения а по Sabine некоторых материалов для средних частот различных октав:
а - гладкая штукатурка; Ь - легкие панели из древесно-волокнистых плит толщиной 2,5 см; с - то же самое с воздуш-
ной прослойкой 5 см; d - маты из стекловаты внавалку толщиной 3 см; е - клеенчатая ткань (брезент) с воздушной про-
слойкой толщиной 5 см, заполненной стекловатой внавалку/- фанера многослойная клееная толщиной 3 мм с воздуш-
ной прослойкой 5 мм, ничем не заполненной; g - совокупность пористых материалов, способных к резонансу
2.5.7. ЗВУКОИЗОЛЯЦИЯ ШУМОВ В ВОЗДУШНОЙ СРЕДЕ
521
Таблица 25.7-8
Значения коэффициентов поглощения а по Sabine для различных материалов при средних значениях частот
в двух октавах
Материал	Частота, Гц	
	250	1000
Известковая штукатурка	0,03	0,04
Гладкая штукатурка иа каменной кладке	0,02	0,03
Мрамор, листовое железо, огнеупорный кирпич	0,01	0,02
Дерево	0,03	0,04
Бетон, рабица	0,10	0,05
Покрытие из стекловолокна толщиной 1 см	0,15	—
Древесно-волокнистая плита толщиной 2,5 см	0,25	0,50
толщиной 5,0 см	0,35	0,75
толщиной 2,5 см на расстоянии 3,0 см от стенки	0,30	0,75
толщиной 2,5 см с пространством до стены 3 см, заполненным шлаковатой	0,80	0,80
Плита древесно-волокнистая звукоизоляционная с отверстиями или прорезями толщиной 1,3 см	0,20	0,40
толщиной 1,3 см на расстоянии 5 см от стенки	0,30	0,40
Плита прессованная, из минерального волокна толщиной 1 см	0,15	0.50
толщиной 2 см	0,20	0,70
толщиной 3 см	0,40	0,80
толщиной 5 см	0,60	0,90
Плита прессованная, из минерального волокна на расстоянии 2,5 см от стенки	0,40	0,80
иа расстоянии 5,0 см от стенки	0,65	0,95
Плита прессованная, из минеральных волокон толщиной 2,0 см с воздушной прослойкой толщиной 3 см, покрытая перфорированными пластинами процент отверстий - 10	0,40	0,80
процент отверстий - 20	0,50	0,90
Деревянная панель толщиной 5 см, вплотную прижатая к стенке	0,07	0,05
Фанера многослойная клееная толщиной 8 мм иа брусках 5 см	0,22	0,09
Мягкая обивочная ткань толщиной 1 см, наклеенная иа бетой	0,08	0,26
Портьеры (шторы) плотные иа расстоянии 9 см от стенки	0,01	0,63
Оконное стекло	0,30	0,17
е - толщина воздушной прослойки, м;
т - поверхностная плотность панели, кг/м2.
Для воздуха при температуре 20°С
f 60
f = ~г=, Гц.
уе-/и
График на рис. 2.5.7-S позволяет сразу оп-
ределить величину эквивалентной поглощаю-
щей поверхности в зависимости от объема по-
мещения исходя из среднего значения коэффи-
циента а для комплекта стен помещения.
Уравнение
<4яг
4")
+ —
А)
можно переписать в виде
Q
4п г2
-С
+ —
А)
Lp Lw ~ 101g
522
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Рис. 2.5.7-5. Трафик для определения площади эквива-
лентной поглощающей поверхности помещения в зависи-
мости от его объема и среднего значения коэффициента по-
глощения Sabine а. Затушеванная зона соответствует наи-
более распространенным значениям а
где величина Lp-Lw определяется непосред-
ственно из графика на рис. 2.5.7-6. Зная Lw и
L -L„n можно легко найти значение L .
р W7	р
Существует и другая возможность для оп-
ределения эквивалентной попющаюшей повер-
хности помещения Л. Она состоит в измерении
времени реверберации tr помещения, связанно-
го с площадью эквивалентной поглощающей
поверхности следующей формулой, именуемой
формулой Sabine:
(v~\
t = 0,16 — , с,
где V- объем помещения, м3;
А - площадь эквивалентной поглощающей
поверхности.
Время реверберации tr соответствует проме-
жутку времени, в конце которого, начиная с
момента прекращения действия источника зву-
ка, звуковое давление уменьшится до 1/1000®
первоначальной величины, т.е. уровень звуко-
вого давления упадет на 60 дБ. Зная время ре-
верберации, эквивалентную поглощающую по-
верхность определяют по формуле
Рис. 2.5.7-6. График для определения разности Lp-Lw в закрытом помещении в зависимости от удаленности источника
звука н эквивалентной поглощающей поверхности помещения
2.5.7. ЗВУКОИЗОЛЯЦИЯ ШУМОВ В ВОЗДУШНОЙ СРЕДЕ
523
Уровень звукового давления
на расстоянии 1 м, дБ
Оборудование
Без звукоизоляции
Базовый акустический спектр
Уровень звукового давления
на расстоянии 1 м, дБ
Звукоизолирующий
экран
Уровень звукового давления
на расстоянии 1 м, дБ
ЮО
"Г5 300 000 4000
Частота, Гц
Жесткий кожух с внутренним звуко-
поглощающим покрытием +
антивибрационные подставки
Уровень звукового давления
на расстоянии 1 м, дБ
Уровень звукового давления
на расстоянии 1 м, дБ
ЮО
I go €Q0 2400 эеор
%	300 1200 4100 *
Частота, Гц
Антивибрационные
подставки
отверстием *
антивибрационные подставки
Частота, Гц
Уровень звукового давления
на расстоянии 1 м, дБ
Уровень звукового давления
на расстоянии 1 м, дБ
Частота, Гц
Уровень звукового давления
на расстоянии 1 м, дБ
Уровень звукового давления
на расстоянии 1 м, дБ
с внутренним звукопогло-
щающим пофытием
антивибрационные подстав*»
Рис. 2.S.7-7. Возможности уменьшения шума, производимого оборудованием, в зависимости от характера специаль-
ных мер, принимаемых с этой целью: экраны, короба и кожухи, звукопоглощающие покрытия, антивибрационные под-
ставки (из “Технической энциклопедии” (Encyclopedic des Sciences Industrielles, Librairie Aristide Quillet), приложение
‘Электроника и механика”)
524
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
( V I
^=0,16— ,М2.
\ ' J
На практике окружающий шум, действую-
щий в техническом помещении или распрост-
раняющийся в смежных с ним комнатах, мож-
но снизить за счет воздействия на отраженный
от стен звук. Для этого ищут способы умень-
шения времени реверберации, делая помеще-
ние максимально “глухим”, что может быть
достигнуто путем облицовки стен помещения
поглощающим материалом площадью А' с ко-
эффициентом поглощения по Sabine а.
Если до акустической обработки помещения
его эквивалентная поглощающая поверхность
была Л, то после установки поглощающих ма-
териалов она становится Л+Л'а, откуда умень-
шение уровня отраженного звука и, следова-
тельно, общего уровня шума будет равно
А+А'-а „
101g-------, дБ.
Когда мы имеем дело с рабочими комната-
ми для персонала, примыкающими к машин-
ному залу, можно действовать таким же обра-
зом, что позволяет снизить окружающий шум,
одна из составляющих которого обусловлена
шумом, исходящим из соседнего технического
помещения и проникающим в рабочие комна-
ты отчасти напрямую, а отчасти после отраже-
ния.
Возвращаясь к техническому помещению,
заметим, что перед тем, как предусматривать
поглощающие покрытия, следует изучить воз-
можность укрытия шумящих механизмов (ком-
прессоров, двигателей и т.п.) соответствующи-
ми кожухами. Как показывает рис. 2.5.7-7,
наилучшее решение состоит в установке двой-
ного кожуха с антивибрационными подставка-
ми. Однако полностью закрыть механизм уда-
ется не всегда, так как в кожухе необходимо
предусматривать различные отверстия (венти-
ляционные, для кабелей, трубопроводов и т.п.),
кроме того, кожух должен легко сниматься.
Заметим, что расчет и проектирование зву-
козащитных кожухов достаточно сложны, по-
скольку толщина их стенок, материал, форма и
способы крепления устанавливаемого оборудо-
вания зависят от алогической мощности меха-
низма и спектра его шумов.
Z.5.7.5. Снижение шума,
распространяющегося от помещения
с источником шума в смежное
помещение через общую стенку
Мы видели, что, когда какое-либо количе-
ство звуковой энергии доходит до стенки, часть
этой энергии отражается от стенки и возвраща-
ется в то же помещение, где находится источ-
ник энергии, а часть проникает в стенку. Часть
проникшей в стену акустической энергии погло-
щается в ней, а часть проходит через стену и из-
лучается ее задней поверхностью (рис. 2.5.7-8).
Установление этого факта позволяет нам
определить степень звукоизоляции Db между
двумя смежными помещениями как разность
между уровнем давления LpX звука, отраженно-
го в помещение с источником звука, и уровнем
давления L 2 звука, проникшего в соседнее по-
мещение. Следовательно, имеем
Вь~Ър\-Ьр2, дБ.
Ранее мы уже уточнили, что уровень звука
в помещении частично зависит от уровня от-
раженного шума. Однако вышеприведенная
Рис. 2.5.7-8. Распространение зву-
ковой энергии из помещения с источ-
ником звука в смежное помещение
2.5.7. ЗВУКОИЗОЛЯЦИЯ ШУМОВ В ВОЗДУШНОЙ СРЕДЕ
525
Рис. 2.5.7-9. Кривые изменения коэффициента акусти-
ческого ослабления трех вариантов стенки:
1 - стена из пористых шлакоблоков толщиной 20 см
5ез штукатурки; 2 - та же стена, оштукатуренная с одной
тороны; 3 - та же стена, оштукатуренная с двух сторон
поверхностная плотность 360 кг/м2)
формула никоим образом этого ие учитывает.
Чтобы охарактеризовать звукоизоляцию неза-
висимо от отражающих характеристик поме-
щения, куца проникает звук, вводят понятие сте-
пени нормированной1 звукоизоляции Dn по от-
ношению к базовому (стандартному, опорно-
му) помещению, опорное значение эквивален-
тной поглощающей поверхности Ао которого
принято равным 10 м2. Имеем
yin	Ап
DrTLprLP2+^ lg-J =^+10 Ig-j, ДБ,
где А - эквивалентная поглощающая поверх-
ность помещения, куца проникает звук, м2.
Для характеристики ослабления звука в ре-
зультате его прохода через стенку введено по-
нятие коэффициента акустического ослабления
R, выражаемого в децибелах и равного деся-
тикратному значению десятичного логарифма
величины, обратной коэффициенту звукопере-
дачи т:
1 См. стандарт NF S30-106 “Акустика. Термины и оп-
ределения. Строительная акустика”.
1
R = Ю lg~, дБ,
т
где коэффициент звукопередачи т равен отно-
шению интенсивности звука 72, проходящего
через стену, к интенсивности звука 7р падаю-
щего на стену со стороны помещения, где на-
ходится источник звука. Следовательно,
71
В случае, когда звук только проходит через
стену, разделяющую два отражающих помеще-
ния, коэффициент акустического ослабления
может быть рассчитан по формуле
S’
R=LPrLP2+1° ^7 >
где L х и - уровни акустического давления
для помещения, где находится источник звука,
и помещения, туда проходит звук соответствен-
но, дБ;
S - поверхность стены, разделяющей поме-
щения, м2;
А - эквивалентная поглощающая поверх-
ность помещения, туда проходит звук м2.
Если рассматриваемая стейка твердая, ее
можно уподобить простому осциллятору с низ-
ким уровнем затухания. В этом случае коэффи-
циент акустического ослабления запишется как
7? = 201g-^A
2р-с
а поскольку и=2л/ то
к-2о1ФШЬо+2о'е^-дБ’
где т - масса единицы поверхности стенки, кг/
м2;
f - рассматриваемая частота, Гц;
р - плотность материала стенки в предпо-
ложении ее однородности, кг/м3;
с - скорость звука в материале стенки, м/с.
Произведение mf показывает, что коэффи-
циент звукоизоляции будет тем выше, чем боль-
ше масса единицы поверхности стены и выше
частота; это явление называют двойным пра-
вилом масса/частота.
526
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Рис. 2.5.7-10. Пример глушителей, уста-
новленных на всасывающих и нагнетательных
воздуховодах градирни
Коэффициент акустического ослабления дая
каждого типа стенки можно измерить в лабо-
раторных условиях.
На рис. 2.5.7-9 показаны результаты изме-
рений коэффициента акустического ослабления
стены из пористых шлакоблоков толщиной 20
см без штукатурки и оштукатуренных.
Совокупность полученных в различных ок-
тавах значений представляет собой так назы-
ваемую кривую коэффициента акустического
ослабления. Задав желаемый уровень звуково-
го давления, передаваемый через стену, мож-
но, таким образом, легко предпринять необхо-
димые меры по подбору такого значения m-f
которое обеспечит соблюдение требований по
непревышению уровня звукового давления в
данном помещении.
2.5.7.6.	Снижение шума,
распространяющегося из помещения
с источником шума в смежные
или отдаленные помещения
через воздуховоды
По воздуховодам, как правило, шум распро-
страняется в различные помещения в случае
установок для кондиционирования, что не име-
ет прямого отношения к холодильной технике.
Но при необходимости можно обратиться по
этому вопросу к специальной литературе1. Сле-
дует, однако, отметить, что в таких установках
1 См., например, “Практическое руководство в области
индустрии искусственного климата” (Manuel Pratique du
Genie Climatique, PYC Ed.), в котором гл. 337 полностью
посвящена проблемам снижения шума в установках по кон-
диционированию воздуха.
очень часто используют специальные устрой-
ства для снижения уровня шума, которые на-
зываются звукоуловителями или глушителями
и которые мы сейчас кратко опишем, имея в
виду то обстоятельство, что подобные устрой-
ства холодильщик в случае необходимости смо-
жет применить, например, на всасывающих
или нагнетательных воздуховодах градирен
(рис. 2.5.7-10).
Глушители, используемые для градирен, яв-
ляются звукопоглощающими. Они представля-
ют собой короб, изготовленный из стального
листа, внутри которого установлены акустичес-
кие экраны, т.е. каркас из листовых паралле-
лепипедов, заполненный пористым материа-
лом, таким, например, как стекловата или ми-
неральные волокна, снижающим акустическую
энергию за счет ее поглощения. Толщина d эк-
ранов и расстояние между ними являются ос-
новными характеристиками, которые подлежат
точному определению. Действительно, погло-
щение звука возрастает с ростом частоты, при
этом свободное пространство b между экрана-
ми должно быть меньше длины поглощаемой
звуковой волны, а толщина экранов d должна
составлять не более четверти длины волны, в
противном случае акустическая энергия будет '
проходить через звукоуловитель без ослабления.
Акустическое ослабление D, обусловленное
наличием глушителей на основе акустических
экранов (рис. 2.5.7-11), определяется соотноше-
нием
Р
D=l,5a~r I,
А
2.5.8. ЗВУКОИЗОЛЯЦИЯ ШУМОВ. РАСПРОСТРАНЯЮЩИХСЯ В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ
527
Рис. 2.5.7-11. Глушитель со звукопогло-
щающими акустическими экранами
где а - коэффициент поглощения звукоизоля-
ционного материала (см. табл. 2.5.7-8);
P=2(b+h) - длина периметра одиночной
ячейки для прохода воздуха;
A=b-h - площадь одиночной ячейки для про-
хода воздуха;
I - длина глушителя;
b - ширина пространства между экранами;
h - высота глушителя.
При определении размеров глушителей сле-
дует иметь в виду, что они будут создавать по-
тери давления воздушного потока, поэтому ве-
личина потерь давления должна быть совмес-
тима с полным напором, который обеспечива-
ется вентиляторами. Изготовители глушителей,
как правило, приводят характеристики их обо-
Рис. 2.5.7-12. Кривые поглощения звука глушителями,
оборудованными акустическими экранами, при измене-
нии их толщины d и расстояния между ними S на единицу
длины
рудования в виде типовых кривых степени по-
глощения звука, образец которых приведен на
рис. 2.5.7-12. С помощью таких кривых мож-
но оценить влияние толщины звукопоглощаю-
щих экранов, расстояния между ними и их про-
тяженности на степень звукоизоляции.
2.5.8. Звукоизоляция шумов,
распространяющихся в твердых
телах, с помощью
вибропоглощающих устройств1
Общие сведения
Естественная вибрация имеющих вращаю-
щиеся детали механизмов, таких, как компрес-
соры, двигатели, вентиляторы, насосы и т.п.,
передается фундаменту или основанию, на ко-
тором они закреплены. Например, компрессор
будет передавать свою вибрацию на фундамент,
к которому он крепится, насос - трубопроводу,
который к нему прикреплен, а вентилятор - не
только фундаменту, но и воздуховоду, к которо-
му подсоединен.
Итак, в случае компрессора его вибрации,
особенно передающиеся иа фундамент, будут
затем передаваться воздуху, порождая тем са-
мым воздушные шумы, слышимые, если они
1 См. серию стандартов otNF Е90-001 до NF Е90-601,
в которых рассматриваются вопросы вибраций и механичес-
ких ударов.
528
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
испускаются в интервале частот, воспринимае-
мых ухом человека. Для вентилятора происхо-
дит точно такое же явление: фундамент, как и
листовой воздуховод, воспринимая вибрации
вентилятора, передает эти вибрации воздуху,
тем самым возбуждая акустические колебания.
В этих двух случаях шум, порожденный виб-
рациями твердого тела, т.е. распространяющий-
ся в твердом теле, преобразуется затем в воз-
душный шум. Чтобы максимально снизить
опасность возникновения подобных воздушных
шумов, приходится принимать меры по сниже-
нию вибраций, передающихся от механизмов
с вращающимися деталями к их крепежным
узлам. Некоторые из этих мер достаточно про-
сты, как, например, установка гибких рукавов
между вентилятором и воздуховодом или виб-
ропоглощающих проставок в виде сильфонов
с металлической оплеткой между компрессором
и всеми трубопроводами, подходящими к нему
и отходящими от него. Другие вибропоглоща-
ющие устройства более сложны. Особенно это
Рис. 2.5.8-1.Идеальная конструкция нижнего основа-
ния технического помещения на базе плавающей плиты,
изолированной от фундамента и стен здания (из “Lehrbuch
der Kaltetechnik”,V. И, H.L. von Cube, Ed. C.F.Muller,
Karlsruhe):
1 - плинтус; 2 - напольное покрытие; 3 - плавающая
плита; 4 - полимер; 5 - звукоизоляция; 6 - бетонная плита;
7 - боковая звукоизоляция
касается специальных проставок между осно-
ванием механизма и его фундаментом. Это мо-
гут быть либо маты из упругого материала,
либо виброизоляторы. Именно такие два типа
устройств мы в дальнейшем рассмотрим более
подробно. Вместе с тем следует отметить, что,
каким бы ни было выбранное решение, насто-
ятельно рекомендуется выполнять помост, на
котором будет установлен массивный механизм
с вращающимися деталями, так, как показано
на рис. 2.5.8-1, т.е. на плавающей плите, изо-
лированной от фундамента и стен здания.
В случае небольших механизмов, когда по-
мост не содержит плавающей плиты, можно
предусматривать разобщающую проставку из
специального вибропоглошающего материала.
Тем не менее такое решение не освобождает
проектировщика от необходимости предусмат-
ривать второй виброизолирующий мат или виб-
роизоляторы между механизмом и помостом
для его крепления.
2.5.8.1.	Виброизолирующие маты
Виброизолирующие маты прокладываются
между механизмом и его основанием и/или
между основанием и помостом и предназначе-
ны для того, чтобы.
-	воспринимать и сглаживать действие не-
уравновешенных движущихся масс;
-	закреплять механизм, предотвращая его
боковое скольжение;
-	равномерно распределять силу веса и си-
ловые воздействия со стороны механизма на
максимально возможную площадь опорной по-
верхности и, исходя из этого, снижать напря-
жение в ней.
Такие маты изготавливаются из различных
материалов: пробки, войлока, резины, но луч-
ше всего подходят для этой цели резиновые или
синтетические пластины, так как они могут
иметь рельефную наружную поверхность, су-
щественно повышающую их эффективность
(рис. 2.5.8-2).
Определение размеров виброизолирующих
матов производится исходя из основных пара-
метров монтируемого на них механизма: мас-
сы, числа оборотов, частоты возбуждения виб-
2.5.8. ЗВУКОИЗОЛЯЦИЯ ШУМОВ, РАСПРОСТРАНЯЮЩИХСЯ В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ
529
Рис. 2.5.8-2. Виброизолирующие маты с рельефом в виде продольных канавок (слева) и бобышек (справа)
раций и т.д. На основе этих параметров под-
бирают наиболее подходящие характеристики
матов, а именно: модуль упругости материала,
собственную частоту, результирующую частоту,
толщину и т.д. Обычно указания по подбору
характеристик виброизолирующих матов при-
водятся в каталогах изготовителей.
2.S.8.2.	Виброизоляторы1
Виброизоляторы - устройс гва, которые од-
новременно обладают в раз личной степени и
упругими и поглощающими (рассеивающими)
свойствами. Упругость проявляется в способ-
ности деформирования опоры с амплитудой,
почти пропорциональной нагрузке, и возмож-
ности возвращения в исходное состояние пос-
ле снятия нагрузки. Поглощение (рассеивание)
энергии является результатом затормаживания
движения, в результате которого амплитуда ко-
ц’баний уменьшается. Виброизоляторы в ос-
новном подразделяются на два типа: пружин-
ные стщтьные амортизаторы и полимерные уп-
ругие подвески. Пружинные амортизаторы (рис.
2.5.8-3) способны воспринимать более высокие
агрузки, чем полимерные подвески, и имеют
более низкие собственные частоты. С другой
стороны, пружинные амортизаторы не гасят
высокие частоты даже при очень низких зна-
чениях собственных частот, в результате чего
выступают в известной мере как проводники
продольных акустических колебаний. Следова-
б) крепежная пластина
а) основной элемент
(пружина)
в) регулятор высоты и
крепежная пластина
Рис. 2.5 8-3. Примеры пружинных амортизаторов
тельно, их использование в большинстве слу-
чаев требует принятия дополнительных мер.
Принцип определения характеристик вибро-
изоляторов один и тот же для пружинных амор-
тизаторов и для полимерных подвесок (опор).
По поводу последних изложим следующие со-
ображения.
Виброизоляторы, включающие упругий по-
лимерный элемент (природный или синтетичес-
кий), всегда обладают как упругими, так и дем-
пфирующими свойствами. Наименование “дем-
пфирующие опоры”, которое обычно применя-
ется для них, следует считать не вполне удач-
ным, поскольку они обладают одновременно
г) пружина в стакане
1 Эта часть в большинстве абзацев содержит указания,
приведенные в работе “Упругие подвески” (Suspensions
elastiques, societe PAULSTRA).
530
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
X
Рис. 2.5.8-4. Распространение вынужденных колебаний отвращающихся механизмов
как свойством упругости, так и возможностью
демпфирования (рассеивания) колебаний, те.
существенно различными характеристиками.
Упругая подвеска механизма располагается
в установке виброизоляторов между крепежны-
ми узлами механизма и его опорой (плитой,
фундаментом, шасси и т.д.). Тип виброизоля-
торов, их число, размещение, индивидуальные
характеристики, способ установки зависят от
характеристик всей совокупности опор и само-
го механизма и выбираются таким образом,
чтобы обеспечить требуемый результат.
2.5.8.2.1.	Характеристики упругой
подвески
2.5.8.2.1.1.	Вибрации механизма
Механизм, установленный на упругих под-
весках, начинает вибрировать в тех случаях,
когда на него воздействуют периодические зна-
копеременные нагрузки, приводящие к более
или менее значительным колебаниям. Свобод-
ными или собственными колебаниями называ-
ют колебания механизма, при которых возвра-
щение в положение равновесия происходит
только под действием собственных восстанав-
ливающих сил. Вынужденными колебаниями
или колебаниями с подводом энергии называ-
ют колебания, в которые механизм вовлекает-
ся либо в результате его собственной работы
(при наличии неуравновешенных масс), либо
под воздействием импульсов из окружающей
среды. Число степеней свободы механизма рав-
но числу независимых параметров, которые
определяют его положение в данный момент
времени. Плоскопараллельное перемещение
механизма в данном направлении или враще-
ние вокруг какой-либо из осей представляет
собой движение в отношении одной из степе-
ней свободы.
Колебательное движение механизма являет-
ся периодической вибрацией синусоидального
типа (рис. 2.5.8-4) со следующими характери-
стиками:
-	частота л=1/7-ю/2л, или число полных
колебаний в единицу времени, Гц;
-	период Т-1/п, или продолжительность од-
ного полного колебания, с;
-	круговая частота, ©=27ги=2л/Г, рад/с;
-	максимальная амплитуда А, или макси-
мальное отклонение от положения равновесия
при каждом колебании (на установившемся ре-
жиме максимальная амплитуда вынужденных
колебаний остается постоянной);
-	максимальная скорость гтах=Л •©;
-	максимальное ускорение Ymax= -Л-®2;
-	мгновенная амплитуда х=А sin ©/;
-	мгновенная скорость vt~A-a> cos ©i;
-	мгновенное ускорение -Л-®2sin ©т.
2.5.8. ЗВУКОИЗОЛЯЦИЯ ШУМОВ, РАСПРОСТРАНЯЮЩИХСЯ В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ
531
Рис. 2.5.8-5. Линейные жесткости и моменты сопротивления кручению упругой подвески
Формула утах= -А со2 позволяет сделать вы-
вод. что даже при небольших амплитудах вы-
сокочастотные вибрации могут привести к воз-
никновению больших ускорений (большие зна-
чения со).
2. S. 8.2.1.2. Упругие характеристики гибкой
подвески
Упругие характеристики подвесок определя-
ют возможности перемещения механизма по
отношению к фундаменту'. Эти перемещения,
как правило, представляются в прямоугольной
системе координат с осями Gx, Gy и Gz, центр
которой совпадает с центром тяжести G меха-
низма в состоянии равновесия, а оси параллель-
ны осям симметрии механизма (рнс. 2.5.8-5).
Указанным перемещениям препятствуют:
- линейные жесткости (упругости):
Кх вдоль оси Gx доя продольных перемеще-
ний,
К вдоль оси Gy для поперечных перемеще-
ний,
Kz вдоль оси Gz для вертикальных переме-
щений.
Для каждой оси линейная жесткость подвес-
ки равна сумме линейных жесткостей всех
опор;
- коэффициенты сопротивления кручению, или
восстанавливающие моменты:
Сх для вращения вокруг оси Gx (или кре-
на),
Су для вращения вокруг оси Gy (или танга-
жа),
Сг для вращения вокруг оси Gz (или рыска-
ния).
Восстанавливающие моменты подвески за-
висят от собственной жесткости опор, а также
от их расположения и ориентации по отноше-
нию к центру тяжести механизма.
2. S. 8.2.1.3. Демпфирующие характеристики
упругой подвески
Демпфирующие характеристики полимер-
ных подвесок представляют собой результат
действия сил, аналогичных силам вязкого тре-
ния, которые имеют величину’
R-V.
532
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
где R - коэффициент сопротивления (демпфи-
рующий коэффициент);
V - относительная скорость перемещения
подвешенного механизма в момент времени t.
Если у недемпфирующей подвески посте-
пенно повышать степень демпфирования (ве-
личину коэффициента R), оставляя при этом
другие величины неизменными, амплитуды
свободных колебаний, начиная с данного на-
чального отклонения от положения равновесия,
будут становиться все меньше. Критическим
значением демпфирующего коэффициента бу-
дет такое значение, при котором возврат меха-
низма в положение равновесия произойдет без
колебания по асимптотической (апериодичес-
кой) траектории. При этом демпфирующий ко-
эффициент обозначим через Rc. Определим сте-
пень демпфирования е для коэффициента дем-
пфирования R как
e=R/Rc,
где е=1 соответствует критическому значению
степени демпфирования.
Если рассматривать подвеску для демпфи-
рования вынужденных колебаний с переменной
круговой частотой со, можно заметить, что для
упругих демпферов естественного типа произ-
ведение 8-со остается почти постоянным, при-
чем данная особенность будет справедлива и
для условий резонанса, т е.
8-CO=80-C00=COnSt,
где со0 - резонансная круговая частота (см. п.
2.5.8.2.2.2, замечание 2), а е0 - степень демп-
фирования, характеризующая резонансную ча-
стоту. Доказано, что е0 является характеристи-
ческой постоянной данного упругого демпфера,
следовательно, степень демпфирования подвес-
ки 80 равна степени демпфирования каждого
демпфера в отдельности, если все они изготов-
лены из одного и того же материала.
2.S.8.2.2. Работа упругой подвески
2.5. 9. 2.2.1. Статическое нагружение
В тех случаях, когда механизм установлен
на фундамент с помощью твердых опор, при-
крепленных к нему более чем в трех точках
(статически неопределимое крепление), опре-
делить нагрузки, действующие на каждую из
опор, невозможно. Вместе с тем, если опоры
упругие, их жесткость (упругость) известна, то
расчетным путем или даже непосредственным
измерением деформаций каждой из опор мож-
но определить нагрузку на них и при необхо-
димости исправить неравномерность нагруже-
ния. Каково бы ни было число крепежных де-
талей, при жестком креплении, например с по-
мощью болтов, во избежание чрезмерной кон-
центрации местных напряжений необходима
очень высокая равномерность расположения
крепежных отверстий (элементов крепления) н
соответствие между опорной поверхностью
механизма и опорной поверхностью фундамен-
та. Вот почему, чтобы избежать слишком вы-
соких допусков на изготовление, приходится
устанавливать прокладки, недостатки которых
хорошо известны: ослабление затяжки, смятие,
износ, шум. И напротив, при упругих опорах
возможны за счет незначительных усилий бо-
лее широкие допуски при изготовлении крепеж-
ных узлов.
Кроме того, упругая подвеска обеспечивает
возможность незначительных смещений без
возникновения опасных напряжений. Такие
смещения могут быть вызваны, например, тер-
мическим расширением шасси, корпусов, обо-
лочек и т.п.
2.5. 9. 2.2.2. Динамическое нагружение
а) Случай колебаний системы с одной степе-
нью свободы
Работа подвески достаточно сложна, и в це-
лях облегчения понимания основных принци-
пов ее работы мы схематически рассмотрим
наиболее простой случай механизма массой М,
закрепленного на фундаменте с помощью уп-
ругой подвески S, жесткость которой в направ-
лении оси Gz равна К. Механизм имеет возмож-
ность перемещения только вдоль вертикальной
оси Gz (рис. 2.5.8-6).
• Свободные колебания (собственные)
В идеальном случае, когда отсутствует дем-
пфирование (рассеивание энергии), механизм,
выведенный из состояния равновесия с откло-
2.5.8. ЗВУКОИЗОЛЯЦИЯ ШУМОВ, РАСПРОСТРАНЯЮЩИХСЯ В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ
533
Рис. 2.5.8-6. Механизм с вращающимися деталями и
его упругая подвеска
нением А, будет колебаться по синусоидально-
му закону в соответствии с уравнением
z=A sin со0Г,
где круговая частота ю0 собственных колебаний
имеет величину
В случае диссипации энергии (демпфирова-
ния) механизм будет колебаться относительно
положения равновесия по синусоидальному за-
кону (рис. 2.5.8-7) согласно уравнению
z = A • .smcof/,
где собственная круговая частота колебаний
диссипативной системы равна
®о =	)=®од/1~8о ’
а е'о - степень демпфирования для круговой ча-
стоты ю'о. Величина е'о довольно близка к ве-
личине е0, поэтому можно записать:
®о «®oV1_so2 •
В случае природного каучука е0 мало по
сравнению с единицей (от 0,02 до 0,1), поэто-
му ю'о очень близка к ю0.
• Вынужденные колебания
В этом случае предполагают, что на меха-
низм вдоль вертикальной оси действует неко-
торая возмущающая сила, изменяющаяся по
произвольному (в данном случае синусоидаль-
ному) закону с частотой ю:
F=Fwsin at.
м
Рис. 2.3.8-7. Пример собственных затухающих колебаний
534
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Когда подвеска жесткая, возмущающее уси-
лие передается полностью на фундамент меха-
низма. Упругая подвеска характеризуется соб-
ственной частотой го0 и степенью демпфирова-
ния е0. Возмущающая сила, действующая с ча-
стотой со, возбуждает собственные колебания с
частотой ®0. Под действием диссипативных
сил собственные колебания очень быстро зату-
хают, и в результате система входит в режим
вынужденных колебаний с частотой со, кото-
рые сопровождаются передачей на фундамент
усилия
F'=F'M sin coi.
При этом передаточный коэффициент к,
определяемый как отношение максимального
усилия F^, передающегося на фундамент, к
максимальному возмущающему усилию F>f,
принимает вид
Х =	1 + 4£о
FM ( V
j +4Sg
к
В табл. 2.5.8-1 приведены выражения для
возмущающего и передающегося на фундамент
усилий, а также передаточные коэффициенты
в зависимости от типа подвески. На рис. 2.5.8-
8 показано, как меняются значения передаточ-
ного коэффициента (коэффициента усиления)
в зависимости от отношения <о/со0 для различ-
ных значений е0.
Ослабление (затухание, демпфирование) Е,
выраженное в процентах, дополняет до 100
коэффициент усиления X. Поскольку мы рас-
сматриваем упругие опоры, член 4s02 из фор-
мулы для X пренебрежимо мал по сравнению с
единицей, в результате чего можно записать
Е = 100
(ю/ю0)2-2
(<й/<й0)2-1
<	(«/«о)2-!,
%.
Для данной возмущающей частоты го ослаб-
ление зависит от собственной частоты го0 под-
вески. Д ля заданного направления соотношения
между собственной частотой го0, проекцией ка-
сательной на ось деформаций к кривой “нагруз-
ка - деформация” для данной подвески и воз-
мущающей частотой го приведены на рис. 2.5.8-
9. Исходя из значения возбуждающей частоты
(например, 1500 мин-1) определяют значение
проекции касательной для данной подвески,
обеспечивающее приемлемое ослабление (зату-
хание) амплитуды колебаний. В основном стре-
мятся к тому, чтобы затухание было не ниже
50%. График на рис. 2.5.8-9 позволяет для при-
веденного примера определить, что при длине
проекции касательной 2,6 мм затухание соста-
вит 80%.
Чтобы обеспечить удовлетворительные ха-
рактеристики подвески, значение го/го0 стара-
ются принять как можно выше, что требует
низких значений го0 и, следовательно, X при
умеренных значениях е0. Эго приводит к огра-
ничению усиления вне зоны резонанса и сла-
бому влиянию е0 на значение X в зоне ослабле-
ния вибраций.
Замечание 1
На практике нередко приходится иметь де-
ло с переменным значением го, поскольку
режимы работы механизма, а следовательно, и
значения го могут меняться. В этом случае
Основные параметры жесткой и упругой подвесок
Таблица 2.5.8-1
Подвеска	Возмущающее усилие	Передаваемое усилие	Передаточный коэффициент
Жесткая	F=FMsm a>t	F=FMsin a>t	Х=1
Упругая (о)о, е»)	F=FMsin a>t	F-F'^sin a>t	F“ iHP»
2.5 8. ЗВУКОИЗОЛЯЦИЯ ШУМОВ, РАСПРОСТРАНЯЮЩИХСЯ В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ
535
Рис. 2.5.8-8. Изменение передаточного коэффициента (коэффициента усиления) в зависимости от отношения
частот и/и0
536
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Возмущающая частота, об/мин (Гц)
Рис. 2.5.8-9. Соотношение между собственной и возмущающей частотами, затуханием и пре, кцией касательной к кри-
вой “нагрузка - деформация” для данной подвески в случае вынужденных колебаний
2.5.8. ЗВУКОИЗОЛЯЦИЯ ШУМОВ, РАСПРОСТРАНЯЮЩИХСЯ В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ
537
виброизоляция подбирается для режима с
наименьшим значением <о.
Замечание 2
Все механизмы обязательно должны запус-
каться и останавливаться. При запуске частота
ет меняется от 0 до установившегося значения
(зоны ослабления вибраций), неизбежно про-
ходя при этом через резонансную зону <о=<о0.
В этом случае чрезвычайно важно, чтобы от-
резок времени, в течение которого механизм
находится в этой зоне, был возможно более ко-
ротким, а подвеска обладала достаточно высо-
кими демпфирующими свойствами, дабы мак-
симальное усилие, развиваемое в этой зоне, не
оказалось опасным для системы.
Замечание 3
Обычно используемые для подвесок мате-
риалы обладают степенью демпфирования е0
от 0,02 до 0,1. Некоторые синтетические мате-
риалы могут иметь значение е0 до 0,2. В зоне
поглощения вибраций формула для передаточ-
ного коэффициента может быть упрощена, по-
скольку, как мы уже уточняли ранее, член 4е02
пренебрежимо мал по сравнению с единицей
и, следовательно,
(О2 /(Oq -1
В зоне резонанса имеем
X = 1/2е0,
значит, для природных упругих материалов уси-
ление в резонансной зоне может составлять от
5, т.е. 1/(2х0,1), до 25, т.е. 1/(2х0,02).
б) Общий случай
Описанный выше идеальный случай носит
весьма упрощенный характер: движение с од-
ной степенью свободы (вертикальное) с един-
ственной возмущающей силой (также действу-
ющей вертикально), вектор которой проходит
через центр тяжести механизма и совпадает с
вектором восстанавливающей силы упругости
подвески. На практике все не так просто. Ме-
ханизм может двигаться во всех направлениях,
указанных ранее. Теоретически он может иметь
столько собственных частот, сколько у него сте-
пеней свободы, причем эти частоты не являют-
ся независимыми и могут быть взаимосвязаны.
Если одна из них возбуждается в направлении
своей степени свободы, она может порождать
вибрации той же частоты в направлении всех
других степеней свободы. То же самое может
иметь место и с возмущающими частотами,
которые могут меняться, действовать в несколь-
ких точках и в различных направлениях или
вокруг различных осей. Поэтому общий случай
может оказаться чрезвычайно сложным. К сча-
стью, симметрия системы и соответствующие
устройства, используемые при сборке, допуска-
ют значительные упрощения модели колебаний
механизма, которые обычно позволяют с дос-
таточной для практики точностью применять
полученные выше результаты. Тем не менее в
ряде случаев только углубленное изучение воп-
роса даст возможность найти эффективное ре-
шение.
2.5.8.2.3.	Различные типы упругих
подвесок
2.5.8.2.3.1.	Упругие подвески прямого действия
Упругими подвесками прямого действия
называют такие подвески, которые препятству-
ют передаче вибраций от механизма к фунда-
менту (шасси, каркасу). Виброизоляция не пре-
дотвращает вибраций самого механизма, но
ослабляет передачу вибраций. По отношению
к жесткому креплению, которое передает виб-
рации на несущую конструкцию, амплитуды
вибраций самого механизма могут быть более
значительными. Механизм при этом в извест-
ном смысле независим от узлов крепления. Так,
в частности, крепится “плавающий” двигатель
в автомобилях, устанавливаемый на упругой
подвеске, которая за счет увеличения подвиж-
ности двигателя под капотом не передает виб-
рации двигателя кузову и сидящим в нем пас-
сажирам. Если чрезмерные амплитуды колеба-
ний механизма недопустимы, единственным
средством их снижения без ухудшения дей-
ственности под вески является увеличение под-
вешенной массы (балластировка). Для данной
возмущающей силы амплитуды обратно про-
538
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
порциональны колеблющейся массе. Для неко-
торых особенно неуравновешенных или имею-
щих высокие значения динамического дисба-
ланса механизмов (одноцилиндровые низкообо-
ротные компрессоры, высокооборотные центри-
фуги) такой прием просто необходим. Подоб-
ные механизмы в этом случае жестко крепятся
на массивном шасси или плите, вместе с кото-
рой они устанавливаются на упругую подвес-
ку. Увеличение подвешенной массы позволяет
достичь хорошей внброизоляции и незначи-
тельных колебаний системы. Наиболее пред-
почтительно устанавливать на упругих подвес-
ках прямого действия крупные агрегаты: ком-
прессорные, вентиляторные, насосные и т.п.
2.5.8.2.3.2.	Защитные упругие подвески
Защитными упругими подвесками называ-
ют подвески, предохраняющие механизм от
воздействия внешних вибраций. Установка под-
весок, обеспечивающих виброизоляцию меха-
низма от влияния внешних вибраций, действу-
ющих в заранее определенных направлениях,
всегда оправданна. В самом деле, при доста-
точно гибких подвесках ускорения, сообщаемые
механизму, будут очень незначительными и, по-
скольку он не подвержен другим нагрузкам, его
положение будет оставаться практически неиз-
менным. Амплитуды колебаний фундамента
(основания, шасси) при этом почти полностью
будут поглощаться упругими креплениями.
2.5.8.2.3.3.	Палужесткие подвески
Полужесткими называют подвески, кото-
рые ие обеспечивают ослабления вибраций
для данной частоты <о возмущающей силы, т.е.
для которых
V2 •
В соответствии со сделанными выше вы-
кладками такие подвески не будут представлять
интереса в обычных случаях, поскольку их ис-
пользование приводит не к ослаблению, а к уси-
лению вибраций. Вместе с тем они могут дать
достаточно приемлемые результаты на практике
для следующих случаев.
а)	Взаимовлияние частот
На практике для простой подвески возмож-
ны вибрации механизма по многим направле-
ниям (до 6, как уточняется на рис. 2.5.8-5). Пра-
вильно спроектированная н собранная подвес-
ка должна учитывать природу возмущающих
вибраций, получаемых механизмом в одном из
направлений, и обеспечивать его неподвиж-
ность по всем другим направлениям. Однако по
конструктивным соображениям не все крепеж-
ные узлы могут быть размещены в наиболее
подходящих местах и механизм, испытываю-
щий возмущающие воздействия в одном из на-
правлений, вследствие этих воздействий может
колебаться и по другим направлениям, напри-
мер по двум. В этом случае говорят о взаимо-
влиянии вибраций. Собственные частоты по
разным направлениям неодинаковы. Взаимо-
влияние между вибрациями в двух направле-
ниях имеет следствием снижение более низкой
собственной частоты н повышение более высо-
кой. В результате резонансная кривая будет
иметь вместо одного максимума два. При этом
по-прежнему недопустима работа ни в облас-
ти одного резонанса, ни в области другого. Из-
за того что обеспечение высокой податливости
опор по всем направлениям невозможно, дале-
ко не всегда удается получить значения соб-
ственных частот по двум направлениям одно-
временно настолько низкими по отношению к
возмущающей частоте, чтобы обе они были рас-
положены в зоне ослабления вибраций. И на-
оборот, располагая собственные частоты по
одну и другую стороны от возмущающей час-
тоты, можно добиться незначительного ослаб-
ления амплитуд и в том и в другом направле-
нии.
б)	Влияние более высоких гармоник возмуща-
ющей силы
Основная циклическая частота <о вынуж-
денных колебаний редко бывает единственной.
Часто она содержит более высокие гармоники,
те. частоты, кратные основной: 2<о, 3<о и т.д.
Если обеспечить виброизоляцию по отноше-
нию к основной частоте <в невозможно, то, мо-
жет быть, с помощью полужесткой подвески
2.5.8. ЗВУКОИЗОЛЯЦИЯ ШУМОВ, РАСПРОСТРАНЯЮЩИХСЯ В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ
539
удастся ослабить вибрации с более высокими
частотами. Это тем более интересно, что, как
правило, низкие частоты являются неслыши-
мыми и сопровождаются, кроме того, доволь-
но слабыми значениями механических ускоре-
ний, в то время как высокие частоты генериру-
ют акустические колебания в слышимом диа-
пазоне, которые могут быть исключены соот-
ветствующей виброизоляцией.
2.5.8.2.3.4.	Влияние внешних коммуникаций
Во всех предыдущих случаях мы предпола-
гали, что из всех внешних устройств рассмат-
риваемый механизм связан только с упругой
подвеской. На практике существуют и другие
коммуникации, такие, как трубопроводы нагне-
тания и всасывания в случае холодильных ком-
прессоров, электрические кабели и т.п. Они
должны быть выполнены таким образом, что-
бы по отношению к ним механизм мог иметь
максимально возможную свободу перемеще-
ний. Подобная предосторожность позволяет
избегать разрушений, не ухудшать виброизоля-
цию введением дополнительных жесткостей и
не передавать непосредственно через эти ком-
муникации вибрации, для уничтожения которых
было приложено, между прочим, столько уси-
лий. Виброизоляция ослабляет передачу вибра-
ций, но не препятствует колебаниям механиз-
ма, следовательно, нужно предусматривать со-
хранение во всех направлениях около механиз-
ма достаточно свободного пространства, чтобы
обеспечить возможность его перемещений.
2.5.8,2.4.	Расчет упругой подвески
Для того чтобы рассчитать упругую подвес-
ity, необходимо точно знать основные характе-
ристики механизма, который устанавливается
в подвеску, и, в частности, иметь чертеж, ука-
зывающий расположение центра тяжести и пре-
дусмотренные крепежные точки. Такой чертеж
позволяет к тому же оценить некоторые допол-
нительные параметры, например моменты
инерции.
Когда мы имеем дело со сложным агрега-
том, лучше всего обратиться к изготовителю.
С другой стороны, в простых случаях, т.е. ког-
да имеется только одна степень свободы или
движение в двух направлениях с незначитель-
ным смещением центра тяжести, можно будет
рассчитать подвеску в соответствии с нижепри-
веденными указаниями на основе минималь-
ных сведений о механизме, таких, как:
•	расположение центра тяжести, масса, чис-
ло и расположение крепежных точек, что по-
зволяет определить нагрузку на каждую опору;
•	возмущающая частота (или скорость вра-
щения), что позволяет определить деформацию
каждой опоры в зависимости от желаемого ос-
лабления вибраций;
•	основное направление действия возмуща-
ющего усилия, что позволяет определить пре-
обладающую упругость опоры в требуемом на-
правлении.
2.5.8.2.4.1.	Определение центра тяжести
механизма
а)	Обращение к изготовителю
Обычно изготовитель в состоянии указать
расположение центра тяжести и массу механиз-
ма, устанавливаемого в подвеску. Если это не-
возможно, следует определить эти характерис-
тики либо графически, либо эксперименталь-
но.
б)	Графическое определение центра тяжести
Этот способ может использоваться, только
если для каждого агрегата, входящего в состав
подвешиваемого механизма, известны располо-
жение центра тяжести н масса. В этом случае,
если механизм состоит из двух элементов, дей-
ствуют так, как указано на рис. 2.5.8-10.
Вначале из центров тяжести каждого из аг-
регатов А и В, расположенных на расстоянии L
друг от друга, откладывают в определенном
масштабе векторы весов РА и Рв. Далее прово-
дят прямые АР'в=ВРв и ВР'а=АРа, как показа-
но на правом чертеже, и точки Р 'в и Р 'А соеди-
няют еще одной прямой. Центр тяжести G бу-
дет находиться на пересечении прямых АВ и
Р'АР'В- После этого легко измерить расстояния
a nib.
Если механизм состоит из трех элементов,
центр тяжести определяют так, как указано на
рис. 2.5.8-11.
540
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Рис. 2.5.8-10. Определение центра тяжести механизма, состоящего из двух элементов
Вначале из центров тяжести каждого из эле-
ментов А, В и С проводят в определенном мас-
штабе векторы весов РА, РвпРс, расположен-
ные друг от друга на расстояниях L и L'. Чтобы
определить центр тяжести элементов Л и В, дей-
ствуют так же, как в случае, показанном на рис.
2.5.8-10. Затем вновь рассматривают центры
тяжести G' и С, к которым приложены соответ-
ственно веса (РА+Р^ и Рс. После этого полу-
чают таким же образом центр тяжести G всей
совокупности элементов.
Во всех случаях расстояния на чертежах сле-
дует откладывать с неукоснительным соблюде-
нием выбранного масштаба, а векторные пря-
мые, обозначающие соответствующие веса,
проводить строго вертикально, с длиной, про-
порциональной весу (например, 1 см=1 да/Н).
Если центры тяжести разных элементов не
лежат в одной вертикальной плоскости, распо-
ложение общего центра тяжести определяют по
двум проекциям: виду спереди и виду сбоку с
размерами, соответствующими каждой из про-
екций.
в)	Экспериментальное определение центра
тяжести
Экспериментальное определение центра тя-
жести может производиться либо с помощью
ролика, либо путем подвешивания механизма.
В первом случае для данного измерения
(длина, ширина и высота) центр тяжести рас-
положен в вертикальной плоскости, проходящей
через продольную ось ролика, на который ук-
ладывается механизм, в момент его уравнове-
шивания на ролике. В результате центр тяжес-
ти находим как точку пересечения трех плос-
костей (по длине, ширине и высоте механизма),
определяемых, как указано выше.
Рис. 2.5.8-11. Определение центра тяжести механизма, состоящего из трех элементов
2.5.8. ЗВУКОИЗОЛЯЦИЯ ШУМОВ, РАСПРОСТРАНЯЮЩИХСЯ В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ
541
Рис. 2.5.8-12. Определение нагрузки на опоры меха-
низма для случая, когда ограничения на число и располо-
жение точек опоры отсутствуют
Во втором случае механизм подвешивают на
тросе и центр тяжести находят на продолжении
вертикали, исходящей из точки подвеса. Для
точного определения центра тяжести эту опе-
рацию повторяют дважды, каждый раз меняя
точку подвеса.
2.5.8.2.4.2.	Определение нагрузки на опору
а)	Случай, когда число и расположение точек
опоры не заданы и ограничения на их количе-
ство и расположение отсутствуют
В этом случае число и расположение точек
опоры определяют таким образом, чтобы на-
грузка на каждую опору во всех точках была
одна и та же. Представим себе, что механизм
имеет продольную ось симметрии с центром
тяжести в точке G и весом Р (рис. 2.5.8-12).
Если принять число точек опоры равным 6,
нагрузка на каждую опору должна составлять
Рх=Р/6.
Поскольку Pj/' + РХИ=Р}1Х, можно заклю-
чить, что
К + 4 - А-
6)	Случай, когда число и расположение точек
опоры заданы
При этом нагрузки на каждую опору могут
быть неодинаковы. В зависимости от степени
равномерности нагружения рассмотрим два ва-
рианта: с четырьмя точками опоры и с числом
точек опоры больше четырех.
61)	Случай с четырьмя точками опоры
Обозначим через А, В, ChD четыре точки
опоры, через G центр тяжести, через Р полный
Рис. 2.5.8-13. Определение нагрузок на опоры меха-
низма для случая четырех точек опоры при их заданном
расположении
вес подвешиваемого агрегата и через РА, Рв, Рс
и PD нагрузки в точках А, В, С и D соответ-
ственно (рис. 2.5.8-13).
Получим
Р = -^—^-Р,
* Ь а '
т
Р =-±-CL.p
в Ь а
Т±.1Л
b а
т I
Р =—-—Р.
D ь а
Если РА, Р№ Рс и PD заметно отличаются
друг от друга, нужно будет подобрать четыре
различные опоры, теоретически дающие одну
и ту же деформацию при названных различных
нагрузках.
62)	Случай с числом точек опоры больше че-
тырех
Прн этом желательно, чтобы соблюдалась
симметрия механизма относительно продоль-
ной вертикальной плоскости (рис 2.5.8-14).
Слева от центра тяжести G находится два
одинаковых по отношению к плоскости симмет-
рии ряда из п опор, справа от него также нахо-
дится два одинаковых ряда из р опор, которые,
однако, могут отличаться от левых рядов опор.
Проблема заключается в том, чтобы подо-
брать левые и правые опоры с разной упругос-
тью, обеспечивающей одинаковые деформа-
ции при нагрузке на все опоры 2п+2р. В этих
условиях все опоры, расположенные слева от
542
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Рис. 2.5.8-14. Определение нагрузок иа опоры меха-
низма для случая, когда число точек опоры больше четы-
рех и их расположение задано
центра тяжести G, будут нагружены одним и
тем же усилием Q, а все опоры, расположен-
ные справа, будут нагружены одним и тем же
усилием R. Получим
g(/1+/2+...+Z„) = Я(Х]+Х2+...+Х>)
и
2nQ+2pR = Q.
Отсюда нагрузка на п опор равна
р =__________Х1 + Л.2 + --- + Хр____р
2n(Xi + Z,2"1-НЛ.?) + 2р (/] +1г-\--1-/„)
и нагрузка на р опор -
R =__________'^'3___________________р,
2и(Х1 + Л.2-1	*-У.р) + 2р (Zi +/2 4-ь/„)
Если Q и R отличаются не слишком силь-
но, можно будет выбрать опоры одинаковых
размеров, но с разной жесткостью.
Пример
Пусть механизм имеет одну вертикальную
плоскость симметрии со смещенным в этой
плоскости центром тяжести G и шесть точек
опоры, откуда и=2 ир=1. Имеем
2 =------------Р
4Х + 2(Л + /2)
И
r =—hlh—р.
4Х + 2(/, + /2)
Если сила веса механизма 500 даН, Х=0,4
м, ^=0,3 м, /2=0,9 м, то можно найти, что
(2=50 даН и R= 150 даН.
Примечание
Если выбраны опоры одинакового размера,
но с различной жесткостью, увеличивается
опасность их неправильной установки в резуль-
тате перемены местами, что может привести к
снижению демпфирующей способности подвес-
ки. Следовательно, при сборке подвески надо
внимательно следить за правильностью уста-
новки опор.
Однако всегда проще собрать подвеску с
одинаковыми опорами. Если при заданном рас-
положении точек крепления на шасси не удает-
ся напрямую отцентрировать и собрать подвес-
ку, можно выйти из положения, закрепив на
основном шасси переходник (промежуточное
шасси) с максимально возможной жесткостью,
на котором затем укрепить одинаковые упругие
опоры в желаемом количестве и с расположе-
нием по своему усмотрению. Если промежуточ-
ное шасси (переходник) выполнить в виде бе-
тонной плиты (т.е. дополнительной массы), то
тем самым можно увеличить массу подвеши-
ваемого механизма, что повысит качество под-
вески.
2.5.8.2.4.3.	Определение деформации упругих
опор
а)	Деформация и проекция касательной к кри-
вой "нагрузка - деформация ” на ось деформа-
ции
Если рассматривать характеристическую
кривую “нагрузка - деформация” для данной
опоры, то деформация опоры и проекция каса-
тельной к этой кривой иа ось деформации оп-
ределяются графически, как показано на
рис. 2.5.8-15.
Для данной величины статической нагруз-
ки деформация соответствует смятию (просе-
данию) опоры под действием этой нагрузки,
однако упругость в положении под нагрузкой
определяется проекцией на ось деформации
касательной к кривой “нагрузка - деформация”
в точке, соответствующей величине статичес-
кой нагрузки. Значение этой упругости исполь-
зуется в качестве одной из основных величин
(в виде длины проекции) при определении соб-
ственной частоты опоры.
2.5.8. ЗВУКОИЗОЛЯЦИЯ ШУМОВ. РАСПРОСТРАНЯЮЩИХСЯ В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ
543
Проекция касательной
Рис. 2.5.8-15. Характеристическая кривая “нагрузка -
деформация” упругой опоры
Характеристика “нагрузка - деформация”
для многих опор в зоне статических нагрузок
является линейной, следовательно, величины
проекции касательной на ось деформации и
самой деформации совпадают (рис. 2.5.8-16).
В этом случае оптимальной рабочей точкой
является точка перегиба кривой “нагрузка - де-
формация”, в окрестностях которой достигает-
ся максимально возможная длина проекции
касательной, а следовательно, наиболее низкая
из возможных собственная частота опоры.
б)	Рабочие зоны
Зона ОМ (рис. 2.5.8-16) является зоной, в
которой деформация почти прямо пропорцио-
нальна статическим нагрузкам. Ордината точ-
ки М называется номинальной статической на-
грузкой. Зона МР является зоной динамичес-
ких нагрузок, соответствующих в обычных слу-
чаях многократным ударам, прн условии, что
их периодичность и полная деформация оста-
ются в обычных пределах. В зоне PZ, которая
соответствует случайным и выходящим из раз-
ряда обычных ударам, кривая изгибается вверх.
Жесткость опоры повышают, для того чтобы
снизить амплитуду колебаний. Вместе с тем
необходимо отметить, что вследствие упругой
амортизации это изменение зависит также и от
времени воздействия ударного импульса.
в)	Ослабление колебаний и возмущающая час-
тота
Для данной возмущающей частоты и сте-
пень ослабления колебаний зависит от соб-
ственной частоты и0 подвески (следовательно,
от длины проекции касательной). Для большин-
ства механизмов с вращающимися деталями
циклическая возмущающая частота, мин~!, мо-
жет быть принята равной числу оборотов де-
тали в минуту. Как было показано на рис. 2.5.8-
9, в случае возмущающей частоты, определяе-
мой сразу по числу оборотов, стремятся обес-
печить максимально возможное ослабление
амплитуды колебаний с учетом характера кри-
вой “нагрузка - деформация” опоры. Тем не
менее выбор легко деформируемой опоры не
должен ухудшать устойчивость подвески.
2.5.8.2.5. Пример выбора подвески
для компрессорного агрегата
Имеем компрессорный агрегат со следую-
щими характеристиками:
-	вес 6000 даН;
-	частота вращения 400 мин-1;
-	положение центра тяжести известно;
-	число точек опоры 8;
-	нагрузка на каждую опору 6000/8=750
даН;
-	статическая деформация опоры - см. табл.
2.5.8-3.
Выбор опоры производится в зависимости
от ее характеристик упругости с учетом направ-
ления действия возмущений. Различают глав-
ным образом следующие типы опор:
544
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Таблица 2.58-2
Размеры низкочастотных упругих опор EVIDGOM (Paulstra), мм
0А	В	Артикул EVIDGOM				0С	0С1	0Сг	С,	0W	0,7	Р
		Целиком из резины	Рисунок	С узлами для крепления	Рисунок							
60	40			810 780	2	М 10		25	25	40	Мб	6
85	70	810 006	1	810 766	2	М 16	20	30	30	60	М8	8
95	90	810 008	1	810 768	2	М 16	20	30	30	60	М8	8
108	90	810009	1	810 769	2	М 16	20	30	34	70	мю	10
140	120	810 013	1	810 773	2	М 16	40	35	35	70	мю	10
125	140	810 014	1	810 784	2	М 16	25	30	25	70	мю	10
140	90	810 019	1	810 779		М 16	28	12	28	70	мю	10
140	56'	810020	1	810 770	2	М 16	30	30	30	70	мю	10
155	150	810015	1	810 775	2	М 16	25	30	30	90	М14	14
188	180	810016	1	810 776	2	М24	40	40	40	90	М14	14
250	230	—	—	810 733	3	—	70	70		150	6хМ24	40
350	290	—	—	810 736	3	—	85	85		196	8хМ 24	40
По поводу деталей, имеющихся на складе, обращаться к действующему тарифу.
Нижняя крепежная пластина
а	b
Артикул EVIDGOM	Артикул монтажного комплекта	Рису- нок	D	Е	F	G	н
810 780	337 566	а	98/102	8,2	117	65	5
810 766	337 567	а	124/128	10,2	158	110	5
810 768	337 567	а	124/128	10,2	158	110	5
810 769	337 568	а	178/182	10.2	214	150	6
810 773	337 568	а	178/182	10,2	214	150	6
810 784	337 568	а	178/182	10,2	214	150	6
810779	337 568	а	178/182	10,2	214	150	6
810 770	337 568	а	178/182	10,2	214	150	6
810 775	337 569	ь	170	10.5	200	—	8
810 776	337 569	ь	170	105	200	—	8
2.5.8. ЗВУКОИЗОЛЯЦИЯ ШУМОВ, РАСПРОСТРАНЯЮЩИХСЯ В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ
545
Технические характеристики низкочастотных упругих опор EVIDGOM (Paulstra)
Таблица 2.5.8.-3
Номинальная статическая нагрузка, даН	Деформация ±15%, мм	0А при номинальной нагрузке, мм	Высота Б, мм	Артикул	Номинальная статическая нагрузка, даН	Деформация ±15%, мм	ОЛпри номинальной нагрузке, мм	Высота В, мм	Артикул жесткости
60	10	80	40	810 780	800	10	166	56	810 770
100	15	105	70	810 766	1300	30	175	150	810 775
150	18	124	90	810 768	2000	35	240	180	810 776
400	20	136	90	81# 769	5000	50	345	230	810733 Д 60
600	24	175	120	810 773	8000	50	345	230	810733 Д 75
800	26	170	140	810 784	9000	60	500	290	810736 Д 60
800	16	175	90	810 779	14000	60	500	290	810736 Д 75
Кривые “нагрузка - деформация” при осевом сжатии
даН
ДаН
ДаН
даН
546
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
-	равночастотные опоры, горизонтальная и
вертикальная упругости которых почти одина-
ковы;
-	опоры с преобладающей осевой упругос-
тью;
-	опоры с преобладающей радиальной уп-
ругостью;
-	низкочастотные опоры: длина проекции
касательной для них довольно велика, что обес-
печивает незначительную собственную часто-
ту (несколько Гц).
В нашем примере для возмущающей цик-
лической частоты 400 мин-1 минимальная де-
формация, обеспечивающая нахождение под-
вески в зоне ослабления амплитуды колебаний,
составляет 12 мм (см. рис. 2.5.8-9).
Каталог изготовителя, например компании
PAULSTRA, указывает, что нужно выбрать низ-
кочастотные опоры EVIDGOM, которые обес-
печивают достаточно высокие деформации при
статическом нагружении. Наиболее подходящей
моделью таких опор являются опоры артикула
810779 со следующими характеристиками:
-	наружный диаметр в ненагруженном со-
стоянии/1=140 мм (табл. 2.5.8-2),
-	высота в ненагруженном состоянии В=90
мм (табл. 2.5.8-2),
-	деформация 16 мм при нагрузке 800 даН
(табл. 2.5.8-3),
-	ослабление амплитуды колебаний 50%
(рис. 2.5 8-9).
В качестве примера размеры и технические
характеристики опор EVIDGOM приведены в
табл. 2.5.8.-2 И2.5.8.-3.
2.6. Средства измерений и измерительные приборы1
2.6
2.6.1.	Общие положения
Любая холодильная установка в процессе
эксплуатации требует поддержания на заданном
уровне значений различных параметров, будь
то температура холодильной камеры, давление
нагнетания компрессора или уровень масла.
Как мы уже видели в разд. 2.4, существует раз-
личная регулирующая аппаратура, назначение
которой заключается в том, чтобы текущее зна-
чение заданной регулируемой величины в ко-
нечном итоге оставалось на уровне, максималь-
но близком к заданному значению. Чтобы вы-
полнить это условие, необходимо располагать
измерительной аппаратурой, которая будет фик-
сировать конечное значение регулируемой ве-
личины (температуру, давление, уровень и т.п.),
измерять, оценивая ее значение по отношению
к принятой базовой шкале (масштабу), а затем
сравнивать полученное значение с заданным,
что позволит определить уровень и направле-
ние воздействия на конечное значение регули-
руемой величины.
Указанный тип измерительной аппаратуры
встраивается в контур регулирования работы
установки и не может быть отделен от него.
Следовательно, такая аппаратура постоянно ис-
пользуется только для измерения конечного зна-
чения одной и той же регулируемой величины
(например, только температуры окружающей
среды в данной холодильной камере). Однако
существуют другие средства измерений и изме-
рительные приборы, независимые, или авто-
номные, т.е. переносные, которые могут ис-
пользоваться для измерения, конечно, одного и
того же параметра, но в любом месте. Это мо-
жет быть, например, переносной термометр для
1 Средства измерений в основном рассматриваются в
стандартах от NF Е10-010 до NF Е10-107.
измерения мгновенных значений температуры
в различных холодильных камерах или анемо-
метр, который размещают перед отверстием,
подающим охлажденный воздух, чтобы опре-
делить его скорость в различных точках сече-
ния воздушной струи. Измерительные прибо-
ры могут быть классифицированы по разным
признакам, например в зависимости от того,
являются ли они встроенными и объединенны-
ми с системой или автономными, переносны-
ми; оснащены обычной шкалой для визуально-
го снятия показаний или оборудованы записы-
вающим устройством. Однако лучше всего их
классифицировать в зависимости от измеряе-
мых величин: температуры, давления, уровня,
скорости и т.п.
2.6.2.	Приборы для измерения
температуры1
2.6.2.1.	Общие положения
В п. 1.3.1.1 мы уже уточняли, что темпера-
тура - это прежде всего субъективное понятие,
порожденное ощущениями тепла и холода, ко-
торые, однако, не могут быть ни измерены, ни
проградуированы2. Однако потребность в изме-
рении температуры или разработке температур-
ной шкалы возникла еще в древние времена.
Первая практическая попытка удовлетворить
эту потребность восходит к 1590 г., когда про-
фессор медицины Падуанского университета
Santorio изготовил так называемый термоскоп
(впрочем, некоторые историки приписывают
изготовление термоскопа Галилею), который
открыл дорогу всей современной термометрии.
Термоскоп представлял собой стеклянную труб-
1 Приборы для измерения температуры рассматривают-
ся в стандартах от NF Е18-010 до NF Е18-015.
2 См. работу “Измерение температур” (La mesure des
temperature, F. Millet, PYC Ed.).
548
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
ку, верхний конец которой сообщался с атмос-
ферой, а нижний - с баллоном, содержащим
каплю окрашенного спирта, представляющего
собой жидкий указатель, поднимающийся или
опускающийся в зависимости от изменений
температуры. Этой проблемой интересовались
и другие ученые, однако во всех случаях их ап-
параты указывали только “уровень тепла и хо-
лода”. К началу XVIII в. положение измени-
лось. Благодаря исследованиям французского
физика Amonstons, неаполитанского профессо-
ра Bartolo и двух известных физиков - прус-
ского, Фаренгейта, и французского, Реомюра,
появилась возможность определить базовые
температурные точки, а именно таяния снега
(или плавления льда) и кипения воды. Однако
первый термометр в 1740 г. изготовил шведс-
кий ученый Цельсий. Его термометр имел две
опорные точки: 0 для плавления льда и 100 для
кипения воды, которые породили шкалу Цель-
сия. В 1794 г. Комиссия мер и весов, создан-
ная национальным Конвентом, приняла прин-
цип ртутного термометра с возрастающей сто-
градусной шкалой, постановив, в частности,
что “термометрическим градусом будет одна
сотая часть расстояния между температурой
таяния льда и температурой кипения воды”.
Градуировка температуры по отношению к двум
фиксированным точкам, указанным выше, была
весьма полезной, поскольку перекрывала диа-
пазон наиболее распространенных температур,
однако не давала никакого представления о
сущности самого понятия “температура”. В
1824 г. появились работы Карно, которые по-
ложили начало термодинамике, и тогда же лорд
Кельвин, предполагая, что тепло вызывается
энергией движения молекул (см. п. 1.3.3.2.5.3),
предложил новую шкалу, рассматривая темпе-
ратуры не только как градуируемые величины,
но и как измеряемые, хотя и очень сложными
приборами типа газовых термометров. Так ро-
дилась шкала Кельвина, которую много раз из-
меняли, с тем чтобы учесть изменения, обус-
ловленные техническим прогрессом и позволя-
ющие улучшить определение опорных точек.
Согласно последней шкале, называемой Меж-
дународной практической температурной шка-
лой 1968 г. МГТПП-68 (EIPT-68), таких опор-
ных точек четыре1, а именно:
•	13,81 К, или-259,34°С, соответствующая
равновесию между жидкой, твердой и газооб-
разной фазами водорода (тройная точка водо-
рода);
•	273,16 К, или +0,01°С, соответствующая
равновесию между жидкой, твердой и паровой
фазами воды (тройная точка воды);
•	373,15 К, или 100°С, соответствующая
равновесию между жидкой и паровой фазами
воды (точка кипения воды);
•	3695 К, или 3422°С, соответствующая рав-
новесию между жидкой и твердой фазами воль-
фрама (температура плавления вольфрама).
Кельвин, как единица термодинамической
температуры, и градус Цельсия определены в
п. 1.1.1.2, так же как и соотношение, которое
существует между этими двумя единицами.
Табл. 1.1.4-23 и 1.1.4-24 позволяют легко пе-
ревести одни единицы измерения температуры
в другие.
Существует множество разновидностей тер-
мометров, классифицируемых в зависимости от
промежуточной измеряемой физической вели-
чины, изменения которой позволяют опреде-
лить изменение температуры. В основном раз-
личают:
-	термометры, работающие за счет тепло-
вого расширения различных тел: жидких, твер-
дых, кварца, газов и измерения упругости на-
сыщенных паров;
-	электрические или магнитные термомет-
ры;
-	оптические термометры.
Наиболее употребительные типы термомет-
ров будут нами изучены ниже, а их диапазоны
измерения даны в табл. 2.6.2-1.
Измерение температуры всегда является до-
вольно тонкой операцией, которая требует боль-
шой тщательности и аккуратности при своем
1 Так во французском оригинале. На самом деле
МПТШ-68 основана на 11 реперных точках (см., например:
Физ. энцикл. словарь. М., 1983. С. 401). -Примеч.пер.
2.6.2. ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ
549
Таблица 2.6.2-1
Диапазоны использования термометров различных типов
Измерительный прибор	Диапазон измерений, °C
Спиртовой термометр	-100... +50
Обычный ртутный термометр из простого стекла	-35... +300
Ртутный термометр из стекла с газовым заполнением	-35... +500
Ртутный термометр из кварцевого стекла	-35 ... +800
Термометр с биметаллической пластиной	до +300
Термометр с твердым стержнем, меняющим длину	до +600
Термометр с жидкостью, меняющей объем (плотность)	-25... +500
Термометр с никелевым сопротивлением	-100... +150
Термометр с платиновым сопротивлением	-200... +500
Термопара медь/константаи	-200... +500
Термопара железо/коистантан	-200... +800
Термопара иикель/никель-хром	-200...+1100
Термопара платина/ платина-родий	-200... +1600
Оптический пирометр	+600 и выше без ограничений
осуществлении во избежание погрешностей,
например, за счет подвода тепла излучением.
Расчет относительной ошибки измерения, если
необходимо его выполнять, нужно производить
достаточно строго, чтобы не повлиять на точ-
ность измерения.
Эксперименты показывают, кроме того, что
большая часть возможных ошибок измерения
очень часто является следствием плохо управ-
ляемых экспериментальных условий и субъек-
тивной переоценки значимости некоторых фак-
торов, влияющих на результаты измерений.
Следовательно, перед тем как предпринять рас-
чет, который будет внушать доверие, необходи-
мо полностью осознать общие условия измере-
ния.
Z.6.2.2. Термометры с тепловым
расширением вещества
2.6.2.2.1.	Ртутные термометры
Среди ртутных термометров наиболее ши-
роко используются такие, которые имеют запол-
ненный ртутью шарик с очень тонкой стенкой,
позволяющей быстро достичь теплового равно-
весия между температурой ртути в шарике и
замеряемой температурой среды. В стандарт-
ном исполнении они пригодны для измерения
температур до ЗОО°С, если их заполнить азо-
том, область применения расширяется до
500°С, а при выполнении шарика из кварцево-
го стекла вместо обычного - до 800°С. Ниж-
ний предел их использования ограничен тем-
пературой -35°С, поскольку температура зат-
вердевания ртути равна -39°С.
Для измерения еще более низких темпера-
тур используют другие жидкости, в частности
спирт, толуол и пентан.
Поскольку, как правило, столбик жидкости
термометра всегда выступает над средой, тем-
пературу которой хотят измерить, при точных
измерениях необходимо проводить корректи-
ровку результатов измерений, вводя так назы-
ваемую поправку на выступающий столбик. В
случае ртути эта поправка рассчитывается по
следующей формуле:
А/ =
6300 ’ ’
где и - число градусов термометра, соответству-
ющее высоте выступающего столбика;
tel - эффективная температура, равная по-
казанию термометра, °C;
tce ~ средняя температура выступающего
столбика, измеренная на половине его высоты,
°C.
Поправка на выступающий столбик добав-
ляется к показаниям термометра, если только
отсутствуют четко выраженные противополож-
ные рекомендации. На практике термометры
снабжаются защитной оболочкой, что еще боль-
ше снижает точность измерений.
550
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
2.6.2.2.2.	Пружинные термометры
с расширением жидкости
Такие термометры снабжены капсулой (тер-
мобаллоном), которая тоже заполнена расши-
ряющейся жидкостью (ртуть нли нефть) и
вставлена в цилиндрическую оболочку датчи-
ка погружного типа (рис. 2.6.2-1).
Термобаллон с помощью гибкой капилляр-
ной трубки связан со спиралеобразной трубкой
(пружиной), которая через передаточный меха-
низм сообщается со стрелкой указателя (термо-
метр с круглым циферблатом). Расширение
жидкости в термобаллоне при его нагреве при-
водит к повышению давления в зависимости от
температуры. В термометрах такого типа ци-
ферблат не всегда находится в той точке, где
производится измерение, а может быть выне-
сен от нее на расстояние в несколько метров,
иногда до 50 м. Однако в этом случае темпера-
тура жидкости, заполняющей капиллярную
трубку, может отличаться от температуры жид-
кости в термобаллоне, в результате чего давле-
ние при больших расстояниях будет перемен-
ным. Для устранения этой погрешности ее не-
обходимо скорректировать Корректировка про-
изводится за счет включения в состав термо-
манометра второй капиллярной трубки, точно
такой же, как первая, но без термобаллона. Тер-
деформируемая
.полая пружина
рычаг передаточного
механизма
передаточный
механизм
гибкая
капиллярная
трубка
датчик
погружного
типа
Рис. 2.6.2-1. Принципиальная схема термомаиометра,
т.е. термометра, преобразующего изменение температуры
в изменение давления
моманометр - прибор весьма удобный, однако
дорогостоящий. Время от времени необходимо
производить его поверку с помощью обычного
стеклянного термометра. Точность измерений
находится в диапазоне ±(1-3)%.
При измерениях температуры газов, и в ча-
стности воздуха, такой термометр имеет очень
большое значение постоянной времени. Для
автоматического контроля температуры термо-
манометр можно объединить с регистрирую-
щим устройством и самопишущим прибором
ленточного или роликового типа, привод кото-
рого может осуществляться либо часовым ме-
ханизмом, либо двигателем.
2.6.2.2.3.	Термометры с паровым
заполнением
Такие термометры полностью идентичны
термометрам с расширением жидкости (рис.
2.6.2-2).
Однако термобаллон у них заполнен легко
испаряющейся жидкостью и связан через гиб-
кую трубку с манометрической полой пружи-
ной циферблата. Жидкость, заполняющая гиб-
кую трубку, служит только для передачи изме-
нений давления и, следовательно, не требует
Рис. 2.6.2-2. Принципиальная схема термометра с па-
ровым заполнением
2.6.2. ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ
551
наличия компенсатора. Работа этого термомет-
ра основана на строгом соответствии между
температурой и давлением насыщенных паров.
Поскольку при нагревании давление насыщен-
ных паров жидкости повышается гораздо быс-
трее, чем давление идеального газа, такой тер-
мометр обеспечивает высокую точность, со-
ставляющую ±(1-2)% от диапазона измерения.
В качестве наполнителя термобаллона обычно
используются эфир, хлористый этил, ртуть.
2.6.2.2.4.	Термометры, основанные
на регистрации теплового расширения
твердых тел
Принцип работы этих термометров основан
на разнице в коэффициентах расширения двух
твердых тел. В случае стержневых термомет-
ров стержень из материала с низким коэффи-
циентом теплового расширения, например ин-
вара или фарфора, вставляется в трубку из ма-
териала с высоким коэффициентом теплового
расширения, например латуни. Такие термомет-
ры используются в основном в качестве регу-
ляторов температуры. Они развивают значи-
тельные усилия для привода регулирующих
органов, а изменение длины стержня составля-
ет не более 0,01 мм на градус.
Термометры с биметаллической пластиной
рис. 2.6.2-3) оборудованы двумя металличес-
кими лентами из материалов с различными
линейными коэффициентами теплового расши-
рения, сваренных между собой. Изменения тем-
пературы вызывают более или менее значитель-
ные деформации ленты, движение которой пе-
редается перу самопишущего устройства. Их
можно использовать в качестве самопишущих
термометров, или термографой (рис. 2.6.2-4),
тибо в качестве регуляторов местной темпера-
туры. Прибор, показанный на рис. 2.6.2-4, по-
зволяет регистрировать температуру (в диапа-
зоне от -15 до +60° С, датчик на основе биме-
таллической пластины) и относительную влаж-
ность (от 20 до 100%, датчик на основе пучка
волос).
2.6,2.3. Термометры сопротивления
Такие приборы для дистанционных измере-
ний температуры основаны на свойстве метал-
Рис. 2.6.2-3. Принципиальная схема термометра с биме-
таллической пластиной
Рис. 2.6.2-4. Дисковый датчик-регистратор 0 125 мм
(модель Minidisque, Jules Richard Instruments)
лической проволоки менять электрическое со-
противление при возрастании температуры.
При низких температурах в качестве чувстви-
тельного элемента используют никелевую про-
волоку, при высоких (до 500°С) - платиновую.
Сопротивление изготавливается из тонкой про-
волоки, намотанной или натянутой на стержень
из электроизоляционного материала, и помеща-
ется в защитную стеклянную оболочку. Термо-
метры сопротивления, как правило, устанавли-
ваются в сети постоянного тока с выпрямите-
лем. Напряжение их питания может меняться
от 6 до 24 В. Сопротивление включается в ка-
честве одного из плеч моста Уитстона, а ток,
протекающий по этому мосту, измеряется с по-
мощью гальванометра с подвижной рамкой.
Вместе с тем, можно предусмотреть схему, ос-
нованную на принципе сравнения двух токов,
использующую гальванометр с перекрестными
рамками (логометр, см. рис. 2.6.2-5).
Сопротивление датчика, как правило, рав-
но 100 Ом при 0°С и меняется от 0,6 % / К для
никеля до 0,4 % / К для платины.
•9—1369
552
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Рис. 2.6.2-5. Принцип из-
мерения температуры с помо-
щью термометра сопротивле-
ния
термометр
сопротивления
Частным случаем термометров сопротивле-
ния являются термометры, в качестве чувстви-
тельного элемента которых используются полу-
проводники (германий, кремний и т.п.) и спе-
каемые оксиды переходных металлов. Наибо-
лее часто они изготавливаются в виде стерж-
ней. дисков или шариков. Такие датчики назы-
вают терморезисторами (термисторами) с от-
рицательным (CTN) или положительным (СТР)
температурным коэффициентом либо просто
термисторами1. Их сопротивление при повы-
шении температуры плавно уменьшается. Из-
менение сопротивления почти в 10 раз больше,
чем для проволочных резисторов, т е. около 5%/
К. Например, при колебаниях температуры в 1
К изменения сопротивления могут достигать
1000 Ом. что резко повышает точность изме-
рений (рис. 2.6.2-6) Однако они обладают од-
ним недостатком - нелинейностью зависимос-
ти сопротивления от температуры.
Термометры на основе терморезисторов ис-
пользуются для измерения мгновенных значе-
ний температур, поскольку их постоянная вре-
мени не превышает нескольких секунд. Термо-
резистор, размещенный на кончике датчика,
чаще всего включается в одно из плеч моста
Уитстона. Его электропитание обеспечивается
с помощью батареек (рис. 2.6.2-7). Кроме того,
в зависимости от среды, температура которой
измеряется, термометр на основе терморезис-
торов комплектуется сменными зондами.
Во всех случаях нагрев чувствительного эле-
мента, вызванный протекающим по нему то-
ком, приводит к очень небольшим ошибкам из-
1 Термисторы рассматриваются в стандартах NF С93-
271 и UTE C93-271U.
датчики втачках
измерения
провода
регулировочные
сопротивления
к точкам
измерения
4—8
общий
провод
Рис. 2.6.2-6. Характеристические кривые термисторов
мерения. Измерения производятся с помощью
приборов, оборудованных подвижными катуш-
ками с перекрестной обмоткой (логометрами)
или подвижной рамкой. Переключатель позво-
ляет одновременно измерять температуру во
многих точках. Результаты измерений, как пра-
вило, высвечиваются на табло в виде цифр.
Рис. 2.6.2-7. Термометр на основе герморезисторов для
измерения мгновенных значений температуры (Jules Ri-
chard Instruments)
2.6.2. ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ
553
Рис. 2.6.2-8. Принципиальная схема самописца, печа-
тающего данные в виде ряда последовательных точек, ко-
торый может быть объединен с термометром сопротивле-
ния
Такие термометры бывают разных видов:
для измерения точечных значений температур,
температур воздушного потока и т.д. Их мож-
но также подключать к регуляторам с преры-
вистой аналоговой регистрацией, например, с
помощью регистратора, обеспечивающего за-
пись показаний в виде ряда последовательных
точек, который имеет стрелку, закрепленную на
подвижной рамке и отмечающую данные через
очень короткие расстояния на диаграммной бу-
маге с медленной подачей (рис. 2.6.2-8).
2.6.Z.4. Термоэлектрические
термометры, или термопары
Если подогревать точку контакта концов
двух проводов из двух различных металлов или
сплавов (например, меди и константана), одно-
временно поддерживая на других концах этих
проводов более низкую температуру, в них воз-
никает электродвижущая сила (термоэдс), ве-
личина которой зависит от разности темпера-
тур горячей и холодной точек контакта (спаев)
и может быть измерена с помощью милливольт-
метра. Этот принцип измерения температур
носит название термоэлектрического или тер-
мопарного.
На рис. 2.6.2-9 показаны характеристики
наиболее распространенных термопар с диапа-
зонами их применения.
Термоэлектрические термометры обладают
очень малой постоянной времени и высокой
точностью, особенно для измерения точечных
значений температуры. Для повышения точно-
сти измерений необходимо располагать опор-
ной точкой с постоянной температурой, назы-
ваемой термостатируемой точкой, температура
которой поддерживается постоянной с помо-
щью электронагревателя. Другим способом по-
вышения точности измерений является исполь-
зование температурной компенсации с помо-
щью мостовой схемы, сопротивление одного из
плеч которой зависит от температуры. Этот тип
термометров используется для измерения вы-
соких температур, таких, как температура про-
дуктов сгорания горючих газов. Примеры схем
для измерения температур с помощью термо-
пар приведены на рис. 2.6.2-10.
2.6.Z.5. Оптические пирометры
Начиная с температур примерно 1600°С тер-
мометры, которые мы только что рассмотрели,
применяться не могут. Дтя измерения высоких
значений температур служат термометры дру-
гого типа, действие которых основано на изме-
рении оптической яркости источника тепла,
сравниваемой затем с яркостью нити лампы
накаливания или другого источника света с из-
вестными характеристиками. Существуют раз-
личные типы оптических пирометров, моно-
Рис. 2.6.2-9. Электродвижущая сила, возникающая в
различных термопарах
554
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
термопара
Рис. 2.6.2-10. Примеры схем под-
ключения термопар: слева - с управля-
ющим термостатом, поддерживающим
постоянное значение опорной темпера-
туры, справа - с мостом Уитстона
Рис. 2.6.2-11. Прин-
ципиальная схема пиро-
метра с исчезающей ни-
тью накала (за счет под-
стройки тока накала нить
становится неразличи-
мой с источником света)
Рис. 2.6.2-12. Бихрома-
тический пирометр с элект-
ронным блоком обработки
сигнала (модель TR7380B
AOIP Mesures)
хроматические с исчезающей нитью накала,
среди которых наиболее известен пирометр
Ribaud (рис. 2.6.2-11), бихроматический с ячей-
кой (рис. 2.6.2-12) или с объемным излучени-
ем.
2.6.2.6.	Пирометры с оптико-
механическим сканированием1
Здесь речь идет о приборах, более извест-
ных под названием инфракрасных камер. Они
1 См стандарт NF XI0-023 “Теплоизоляция. Инфра-
красный метод количественной оценки тепловых неоднород-
ностей в наружной облицовке зданий”, а также следующие
статьи: “Практическое применение термографии”
(Applications pratiques de la thermographic, E.Hurbe, Chaud-
Froid-Plomberie, 1990, №513, p.77-81); “Термография в хо-
лодильной технике” (La thermographic pour le froid aussi,
E.Hurbe, Revue Pratique du Froid, 18.07.91, p.65-66); “Инф-
ракрасная термография” (La thermographic infrarouge,
G. Patierno, Revue Pratique du Froid, 1992, №747, p.26-27);
“Инфракрасная термография” (Thermographic infra rouge,
M. Robin, Chauffage, Ventilation, 1992, №12, p.39-40).
очень широко используются для измерения тем-
ператур поверхностей на основе огромного ко-
личества точечных замеров, позволяющих по-
лучать распределение температурных полей на
большой поверхности. Такой прибор может
быть очень полезен для визуализации состоя-
ния наружной теплоизоляции холодильного
склада или холодильной камеры. Кроме того
он обладает высокой чувствительностью, позво-
ляющей обнаруживать и помечать небольшие
тепловые мосты, обусловленные наличием раз-
личных крепежных деталей, а следовательно,
и поврежденные стыки, изъяны тепло изоляции
ее повреждения, которые очень четко просту-
пают на графических изображениях темпера-
турных полей. Такие изображения могут быть
как черно-белыми, гак и цветными. В первом
случае более теплые места, те. тепловые мос-
ты. будут выглядеть более светлыми в отличие
от более холодных мест. Для цветного изобра-
2.6.2. ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ
555
жения температурных полей интерпретация
цветов возможна только при наличии соответ-
ствующей физической картины, помеченной
значениями изотерм.
На рис. 2.6.2-13 приведен образец низкотем-
пературного пирометра, у которого результаты
Рис. 2.6.2-13. Низкотемпературный инфракрасный пи-
рометр (модель Thermopoint 80, AOIP Mesurs)
измерений высвечиваются на экране. Такой
пирометр предназначен для измерения темпе-
ратур в очень широком диапазоне (от -30° до
-1300°С), оборудован разъемом для подключе-
ния аналогового устройства, позволяющего
представлять результаты измерений в виде кар-
тины распределения температурных полей.
Независимо от того, какой вид термографии
используют - черно-белый или цветной, она
остается очень тонким инструментом контро-
ля, в совершенстве владеть которым может
только специалист, тем более, что при прове-
дении измерений необходимо учитывать внеш-
ние факторы, такие, например, как сила ветра,
поскольку даже небольшие его порывы могут
полностью “смазать” тепловую картину, или
солнечное излучение, сильно искажающее ре-
зультаты измерений.
2.6.2.7.	Прочие термометры
В качестве одного из отличительных призна-
ков термометров может выступать также диа-
пазон измеряемых температур, т.е. термомет-
ры могут быть низкотемпературные и высоко-
температурные. Для измерения высоких темпе-
ратур можно использовать:
-термочувствительные карандаши, которые
при вполне определенной температуре необра-
тимо меняют свою окраску. Могут быть, одна-
ко, и такие карандаши, в которых в результате
физических превращений в их стержне изме-
нение оттенка носит обратимый характер;
-	таблетки, которые при достижении опре-
деленной температуры внезапно расплавляют-
ся, позволяя тем самым фиксировать значение
этой температуры;
-	плавкие конусы (конусы Зегера), также
размягчающиеся при фиксированной темпера-
туре.
Для измерения низких температур могут
служить:
-	газовый термометр, основанный на изме-
рении давления идеального газа в замкнутом
постоянном объеме, которое строго пропорци-
онально его абсолютной температуре. Т емпера-
тура газа определяется по величине его давле-
ния. В некоторых случаях измерение темпера-
туры производится на основе измерения скоро-
сти звука в газообразном гелии (метод стоячих
волн Kundt). Этот тип термометра использует-
ся для измерения температур выше 2 К;
-	полупроводниковый термометр, сопротив-
ление которого растет при понижении темпе-
ратуры. Наиболее точными среди термометров
этого типа являются термометры на основе гер-
мания с добавками мышьяка или гелия. Ис-
пользуются в диапазоне температур от 0 до при-
мерно 1 К;
-	термометр сопротивления на основе спла-
ва из меди или золота с небольшим содержа-
нием железа, минимальное сопротивление ко-
торого достигается в диапазоне температур от
7 до 25 К;
-	термометр сопротивления на основе чис-
того металла, например платинового сопротив-
ления, укрепленного в кремниевом за киме и
556
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
установленного в ампулу из кремния, заполнен-
ную гелием, который позволяет измерять тем-
пературы, достигающие значения тройной точ-
ки водорода, т.е. около 14 К;
- термометр адиабатического размагничи-
вания парамагнитного вещества, такого, как же-
лезоаммонийные квасцы или цериево-магние-
вый нитрат. При измерениях с помощью таких
термометров для получения истинного значе-
ния температуры необходимо согласование
“магнитной температуры” с термодинамичес-
кой шкалой температур
2.6.2.8.	Измерительные приборы
многоцелевого назначения,
используемые при измерении
температур
Отдельные производители предлагают аппа-
раты, пригодные для измерения ие только тем-
пературы, но и других величин, наиболее час-
то объединяемых с температурой, а именно
влажности и скорости воздушного потока. На
рис. 2.6.2-14 представлен прибор, способный
одновременно измерять температуру, влажность
и скорость воздуха
Характеристики различных датчиков, ис-
пользуемых в комплекте с таким комбинирован-
ным прибором, приведены в табл. 2.6.2-2.
К прибору, изображенному на рис. 2.6.2-14,
можно также подключить либо печатающее ус-
тройство, либо согласующий переходник для
подключения к компьютеру. Печатающее уст-
ройство (рис 2.6.2-15, а) имеет память на 2500
значений измеряемой величины позволяющую
запомнить и/или отпечатать эти значения в фор-
ме протокола, содержащего, кроме того, дату
измерения, время суток и номер измерения.
Переходник для подключе нит к РС-компьюте-
ру (рис. 2.6.2-15, б) обеспечивает связь с ин-
формационно-вычислительной сисгемой, по-
зволяющей выдавать измеренные значения на
принтер или монитор. Это позволяет, например,
выполнив в течение рабочего дня необходимые
измерения, обраоотать их вечером на компью-
тере, не нуждаясь в подключении соответству-
ющей информационно-вычислительной систе-
мы, что облегчает проведение измерений пря-
мо на монтажной площадке.
Рис. 2.6.2-14. Прибор для измерения температуры воз-
душного потока, его скорости и влажности (модель Testo
451, Teslotherm).
1 разъем для подключения печатающего устройства
и компьютерной приставки РС; 2 - цифровое табло для од-
новременной индикации значений двух измеряемых вели-
чин: 3 гнездо для размещения батарейки или аккумулято-
ра; 4 кнопка индикации максимального, минимального и
среднего значения измеряемой величины; 5 — клавиша
“пуск/стоп”; 6 - клавиша “пуск/стоп/ средняя величина”:
7 перевод измеряемой величины; 8 - разъем для подклю-
чения датчика “влажность-температура”; 9 - разъем для
подключения анемометра и датчика температуры; 10 -
разъем для подключения сети; 11 — аналоговые выходы
2.6.3. Приборы для измерения
давлений1
2.6.З.1.	Общие положения
В п. 1.3.5.1, к которому читатель при жела-
нии может обратиться, мы уже рассмотрели
1 См. стандарты NF В35-701, с NF Е15-012 по NF
Е15-100 и с NF ХЮ-521 по NF ХЮ-525
2.6.3. ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЙ
557
Рис. 2.6.2-15. Печатающее устройство (а) для запоминания и воспроизведения результатов измерений н переходник
(б) для передачи данных по замерам в компьютер при выполнении измерений с помощью многофункционального прибо-
ра, изображенного на рис. 2.6.2-14.
а) 1 бумажный носитель информации; 2 - подача бумаги; 3 - включение печати; 4 память; 5 клавиша включения
ручного режима; 6 - клавиша включения автоматического режима; 7 разъем для подключения прибора или переходника;
8 клавиша очистки памяти; 9 подключение блока питания.
6) 1 клавиша переключения трех положений передачи данных; 2 - разъем для подключения к печатающему устрой-
ству, 3 разъем для подключения к прибору; 4 - соединительный кабель (к компьютеру)
понятие давления. Однако измерительные при-
боры предка шачены /щя измерения не просто
давления, а вполне конкретного его значения,
поэтому вначале нам нужно уточнить, что по-
нимается под терминами “избыточное давле-
ние”, “абсолютное давление” и “вакуум”.
Эксперименты с манометрической капсу-
лой и магдеоургскими полушариями (см. п.
1.3.5.3.1) позволили нам продемонстрировать
существование атмосферного давления, вели-
чина которого на уровне моря, называемая нор-
мальным атмосферным давлением, при 0°С
близка к 1,013 бар, т.е. 101 300 Па.
Исходя из этой величины можно опреде-
лить:
- избыточное, или относительное, давление
как превышающее атмосферное давление и рас-
считываемое на основе указанной величины
нормального атмосферного давления;
отно< иг у пьный вакуум, соответствующий
давлению ниже атмосферного и рассчитывае-
мый также на основе величины нормального
атмосферного давления
Если сложить избыточное и атмосферное
давление, получится абсолютное давление.
Ноль абсолютного давления соответствует пол-
ному отсутствию всякого давления, т.е. абсо-
лютному вакууму. Разумеется, имея два значе-
ния избыточного давления либо два значения
абсолютного давления, всегда можно измерить
разность между ними, которую называют пере-
падом давления.
Представители различных профессий, име-
ющие дело с давлением, могут использовать в
разговоре выражения, принятые в их отрасли.
Например, специалисты по центральному ото-
плению, говоря о котлах с топками, на ш.вакх.
их наддуваемыми котлами или топками с над-
дувом, а говоря о трубах, называют их вытяж-
ными трубами и трубами с разрежением
Для измерения давлений существует множе-
ство разнообразных приборов, которые можно
разделить на три большие категории:
•	приборы для измерения обычных давлений,
т.е. от атмосферного до давле ния порядка 50
МПа,
•	приборы для измерения вакуума, т.е. давле-
ний ниже атмосферного, которые, в свою оче-
редь, могут быть сгруппированы в четыре ин-
тервала, а именно:
- низкий (грубый) вакуум, т.е. 1 мбар<р <103
мбар,
558
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Таблица 2.6.2-2
Характеристики датчиков температуры, влажности и скорости воздушного потока, используемых в комплекте
с многоцелевым измерительным прибором (рис. 2.6.2-14)
Датчики температуры			Описание	Чувстви- тельный элемент	Диапазон измере- ний
к— 		150	> 010			Малоинерционная пластин- чатая термопара, 1о,и>=3 с (постоянная времени)	NiCr—Ni	-200 ... +500°C
	^-.-,-7.-			*	Термопара в виде таблетки на жестком стержне для измере- ния температуры плоских поверхностей, 4)99=25 с	NiCr—Ni	-200 ... +600°C
к- _	-1”— —	► 0 1,5			Малоинерционная термопара для измерения температуры жидких и сыпучих сред, ff),99= 1 С	NiCr—Ni	200 ... +600°C
к		150	 0 0.5			Малоинерпионная проволоч- ная термопара для измерения температуры жидких и газо- образных сред, г0,99 по возду- ху = 9 с	NiCr—Ni	-200 ... +600°C
Лопастные термоанемометры
|+ 	 iao	+ 0 25	Термоанемометрический датчик, точность ±1% конеч- ной величины	Осевая крыль- чатка NiCr-Ni	0,4... 40,0 м/с -30... 440 °C
|3	_	 - 180	> 0 16	Термоанемометрический датчик, точность ±1% конеч- ной величины (до 40 м/с)	Осевая крыль- чатка NiCr-Ni	0,4... 60 0 м/с 30... +140 °C
(<	-		180		> U	'	''"I 2^^ 0 12	Анемометрический датчик, точность ±2,5% конечной величины	Осевая крыль- чатка	0,6 ...20,0 м/с
M. 		 560 		> 0 25 стальной наконечник	Т ерм оанем ометрический датчик для повышенных температур (до 350°С), точ- ность ±2,5% конечной вели- чины	Осевая крыль- чатка NiCr-Ni	0,4... 20,0 м/с -40... +350 °C
	 280	 0 100	Анемометр большого диа- метра (0 100 мм). Точность ±0,Зм/с; диапазон от 20 до +60°С	Осевая крыль- чатка	0,2 ...15,0 м/с
Датчик влажности
|4	-	 245 —				>	Датчик для измерения темпе-	Емкостный,	0... 100% относи-
		ратуры и влажности окру-	CTN	тельной влажности
		жающей среды		-20 ...+70°С
0 21				
2.6.3. ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЙ
559
-	средний вакуум, т.е. 10-3мбар<р<1 мбар,
- высокий (глубокий) вакуум, т.е. 10’7 мбар
<р<10'3мбар,
-	сверхвысокий (сверхглубокий) вакуум, т.е.
р<10'7мбар;
• приборы для измерения высоких давлений,
т.е. выше 50 МПа.
Каждая из этих категорий содержит различ-
ные приборы, диапазоны измерения которых в
большей или меньшей степени пересекаются.
В целом различают:
-	барометры, используемые для измерения
атмосферного давления, отсчет показаний ко-
торых начинается от абсолютного нуля;
-	манометры, служащие обычно для изме-
рения положительного давления, отсчет пока-
заний которых начинается либо с абсолютного
нуля для абсолютного давления, либо с атмос-
ферного давления для избыточных давлений;
-	вакуумметры, индикаторы вакуума, изме-
рители разрежения, микроманометры и мано-
закуумметры, используемые для измерения дав-
лений ниже атмосферного, отсчет показаний
которых начинается либо с атмосферного дав-
ления, либо с абсолютного нуля.
За исключением измерительных приборов
гидростатического типа, т.е. таких, в которых
величина измеряемого давления определяется
.то наблюдаемой высоте уровня столба жидко-
сти, все остальные манометры имеют усили-
тельный механизм, предназначенный для уве-
личения перемещений, как правило очень не-
значительных, чувствительного органа и позво-
ляющий тем самым повысить разрешающую
способность циферблата, проградуированного
в выбранных единицах измерения давления. Во
время изучения диаграммы h. 1gр (п. 1.3.6.2.4)
мы увидели, что существует точное соотноше-
ние между температурой жидкости и давлени-
ем ее насыщенных паров. Именно поэтому ма-
нометры, используемые в холодильной техни-
ке, имеют двойную шкалу давление/температу-
ра. Однако если шкала давлений может быть
использована для любых хладагентов, то тем-
пературная шкала будет давать правильные по-
казания только для данного хладагента. Так,
например, манометр, предназначенный дая ис-
пользования в холодильной установке, работа-
ющей наЯ22, при абсолютном давлении 11,92
бар будет показывать температуру 30°С, в то
время как, будучи смонтированным на установ-
ке, заправленной R23, и показывая для того же
давления 11,92 бар те же 30°С, данный мано-
метр даст ложную информацию, поскольку на
самом деле температура R23 при давлении
11,92 бар составит-2 5 °C.
Не следует, кроме того, упускать из виду; что
любой прибор для измерения давления являет-
ся хрупким аппаратом и может сохранять пер-
воначальную точность в течение долгого вре-
мени только в том случае, если он не был под-
вержен ударам, температурным воздействиям
или вибрациям, на которые он не рассчитан. В
современных холодильных установках измере-
ние большинства параметров и управление ими
осуществляются на расстоянии, особенно в ус-
тановках с централизованным дистанционным
управлением (см. п. 2.4.4.3). В этом случае зна-
чение измеренного давления должно быть пре-
образовано в сигнал, который можно передавать
на расстояние, для чего используют, как пра-
вило, пневматические, электрические или элек-
тронные преобразователи1. Можно также пре-
образовать обычный манометр в самопишущий
прибор, заменяя указательную стрелку на перо
самописца, вычерчивающее кривую колебаний
давления на диаграмме, образованной враща-
ющимся диском или движущейся лентой.
Монтаж манометра иа трубопроводе должен
производиться с соблюдением определенных
правил: отверстие дая отбора давления долж-
но быть просверлено в гладкой стенке вдали от
местных сопротивлений или изгибов и предназ-
начаться только для установки манометра.
Большинство приборов дая измерения давле-
ний должны регулярно подвергаться проверкам,
которые проводятся с помощью эталонных при-
боров путем сравнения показаний эталонного
и проверяемого приборов.
1 См. стандарт UTE С46-302 U “Измерения и управле-
ние в технологических процессах. Испытания и процедура
приемки линии передачи абсолютного и избыточного дав-
лений и перепада давлений”.
560
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
2.6.3.2.	Барометры
В основном различают металлические и
ртутные барометры. Принцип работы металли-
ческого барометра уже рассматривался в п.
1.3.5.3.1 (рис. 1.3.5-14) в связи с эксперимен-
тальной схемой, позволяющей демонстрировать
существование атмосферного давления. Откач-
ка воздуха из мембранной полости позволяет
исключить влияние изменений температуры на
деформацию мембраны, и ее прогиб остается
таким же, каким он был в момент тарировки.
Поскольку нормальное атмосферное давление
составляет примерно 10,13 Н/см2. необходимо
укрепить мембранную коробку стальной пружи-
нящей пластиной, сила упрутости которой дол-
жна в каждый момент времени уравновешивать
силу атмосферного давления, препятствуя тем
самым смятию мембранной коробки. Деформа-
ция мембранной коробки передается через шар-
нирное соединение с помощью рычага, враща-
ющегося относительно неподвижной точки,
стрелке, другой конец которой перемещается по
соответствующей шкале. Конец стрелки может
быть заменен пером, позволяющим обеспечить
графическую регистрацию изменений давления
в зависимости от времени
Металлические барометры - удобные в ис-
пользовании и очень точные приборы, однако
с течением времени они теряют точность вслед-
ствие потери упругости двух основных деталей:
мембранной коробки и пружинящей пластины.
Качества ртутных барометров в известном
смысле противоположны металлическим баро-
метрам. Так в отличие от последних ртутные
барометры очень хрупки, поскольку содержат
стеклянную трубку высотой около 1 м, нижний
открытый конец которой погружен в кювету,
заполненную ртутью. Будучи очень громоздки-
ми и, как следствие, неудобными для транспор-
тировки, они используются либо в лаборатори-
ях, либо в домашних условиях. Трубка Торри-
челли, которую мы уже использовали в экспе-
риментальной схеме на рис. 1.3.3-17, может
рассматриваться как предшественник ртутного
барометра.
2.6.3.3.	Манометры с U-образной
трубкой
U-образные манометры состоят из стеклян-
ной трубки, изогнутой в виде буквы U, напол-
ненной водой, спиртом или ртутью, и представ-
ляют собой простейшие приборы для измере-
ния избыточного давления или разрежения
(рис. 2.6.3-1). В табл. 2.6.3-1 приведены плот-
ности наиболее часто используемых для запол-
нения U-образных манометров жидкостей. Со-
образные манометры используются в обычном
диапазоне температур для давлений от 0.1 мбар
до 2,5 бар при заполнении водой и от 1 мбар
до 2,5 бар при заполнении ртутью. Их точность
составляет около 1%.
Для измерения слабых давлений (ниже 2-3
мбар) с помощью U-образной трубки каждая ее
ветвь наполняется жидкостью с низкой плотно-
стью. плавающей поверх более плотной жид-
кости, например нефть поверх воды; на этом
принципе основана работа двухжидкостного
манометра (рис. 2.6.3-2). Смысл такой конст-
рукции заключается в увеличении разности
уровней, которое достигается с ее помощью (в
Рис. 2.6.3-1. Принципиальная схема U-образного ма-
нометра с равными ветвями
Таблица 2.6.3-1
Плотность основных жидкостей, используемых
в манометрах с жидкостным наполнением
(гидростатические манометры)
Жидкость	Вода	Нефть	Спирт	Бензин
Плотность, г/см3	1	0,79...0,82	0,80	0,879
Жидкость	Толуол	Нитробензол	Хлороформ	Ртуть
Плотность, г/см3	0,864	1,20	1,50	13,55
2.6.3. ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЙ
561
Рис. 2.6.3-2. Принципиальная схема двухжидкостного
манометра.
pj и р2 - плотности двух жидкостей
42 раза для пары анилин- вода по отношению к
трубке, заполненной только одной водой).
В случае еще более слабых давлении, т.е.
начиная с тысячных долей ми ыибара. исполь-
зуют микроманометры среди которых наибо-
>сс употребительные представляют собой на-
клонное колено (рис. 2.6.3-3).
Наклон трубки увеличивает перемещение
уровня жидкости при одном и том же измене-
нии давления по сравнению с вертикальной
трубкой, что повышает точность измерений.
Некоторые модели оборудованы специальным
шарнирным механизмом, позволяющим менять
уклон трубки от 1:25 до 1:2. Наиболее совер-
шенные образцы микроманометров позволяют
измерять абсолютные давления порядка 10‘6
мбар.
Все U-образные манометры могут быть ис-
пользованы для измерения разности давлений
(дифференциальные манометры). При этом из-
меряемые давления соединяются с двумя вет-
вями трубки. Наконец, если одну из ветвей U-
образного манометра отвакуумировать как в
ртутном барометре, то его можно использовать
для измерения абсолютного давления.
2.6.3.4.	Торовые маятниковые
манометры
Такие манометры представляют собой, в
сущности, полый тор, размещенный в верти-
кальной плоскости с возможностью вращения
вокруг оси, перпендику.ырной по отношению
к этой плоскости и смещенной относительно
центра тора (рис. 2.6.3-4).
Внутренняя полость тора разделена непро-
ницаемой перегородкой и жидкостной перемыч-
кой на два объема один из которых сообщает-
ся с атмосферой, а другой - с измеряемым дав-
лением. В равновесном положении (давление
в обеих частях полости равно) уровень жидко-
сти, котора" частично заполняет полость тора,
один и тот же с двух сторон. Однако, если на
одну из сторон жидкой перемычки начинает
действовать избыточное давление Др, равнове-
Рис. 2.6.3-3. Пример микроманометра
с наклонным коленом (модель FL1.5,
.Airflow)
562
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Рис. 2.6.3-4. Принципиальная схема торового маятни-
кового манометра
сие нарушается и жидкость поднимается к дру-
гой стороне, порождая тем самым вращающий
момент, приложенный к тору. В результате тор
разворачивается вокруг оси, перпендикулярной
плоскости размещения тора, приводя к появле-
нию приложенного к центру тяжести тора про-
тиводействующего момента, обусловленного
наличием противовеса. Поворот происходит до
тех пор, пока оба момента не уравновесятся.
Измеряемая разность давлений при этом будет
пропорциональна синусу угла а отклонения
тора от равновесного положения. Связь полос-
тей тора с точками, в которых измеряется дав-
ление, обеспечивается с помощью гибкой ре-
зиновой трубки или. для более высоких давле-
ний, капиллярной трубки. При использовании
такого манометра в качестве дифференциаль-
ного никаких изменений в его конструкции не
требуется, достаточно лишь заменить во второй
части тора атмосферное давление на давление,
разность по отношению к которому нужно из-
мерить. Точность торовых маятниковых мано-
метров составляет порядка 1% от диапазона
измерений. Их область использования лежит в
диапазоне от 1,5 до 2 мбар для небольших при-
боров и от 0,2 до 0,3 бар для более крупных
приборов.
2.6.3.5.	Колокольные и поплавковые
измерители давления
Колокольный измеритель давления пред-
ставляет собой резервуар, наполненный рабо-
Рис. 2.6.3-5. Принцип работы колокольного измерите-
ля давления
чей жидкостью (нефть, ртуть или спиртоводя-
ная смесь), в которую погружен колокол. В га-
зовую полость под колоколом подводится изме-
ряемое давление (рис. 2.6.3-5).
Для приборов с простым колоколом граду-
ировка шкалы может быть выполнена от 0 до 2
мбар или от 0 до 50 мбар. Заменяя индикатор-
ную стрелку на перо самописца, прибор мож-
но легко превратить в регистрирующее устрой-
ство.
Принцип работы поплавкового измерителя
давления аналогичен (рис. 2.6.3-6).
Рис. 2.6.3-6. Принцип работы поплавкового измерите-
ля давления
2.6.3.6.	Пружинные манометры
Пружинные манометры - наиболее много-
численные и, как правило, наиболее употреби-
тельные средства измерения давлений, приме-
няемые в холодильной технике. К этой катего-
рии в первую очередь относятся используемые
в холодильных установках манометры с труб-
кой Бурдона и сильфонные манометры со сталь-
ной пружинящей пластиной. Среди пружинных
манометров различают следующие.
2.6.3. ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЙ
563
а)	Манометры с металлической мембра-
ной. Изготовлены в виде двух плоских дисков
с зажатой между ними металлической гофри-
рованной мембраной, гофры которой сформи-
рованы таким образом, чтобы обеспечить ли-
нейность характеристики “давление/деформа-
ция”.
б)	Манометры с трубкой Бурдона (рис.
2.6.3-7). Снабжены дутообразной трубкой
овального или близкого к прямоугольному се-
чения, изготавливаемой обычно из нержавею-
щей стали, а также, в некоторых специальных
случаях, из латуни, меди или сплава “монель”.
Такая трубка изготавливается в заводских ус-
ловиях по специальной технологии, обеспечи-
вающей сохранность ее упругих свойств во вре-
мени. Разумеется, толщина стенок трубки за-
висит от максимального давления, которое в нее
может быть подано.
Под влиянием внутреннего давления сече-
ние трубки раздувается, все больше и больше
приближаясь по форме к окружности. При этом
У величение площади сечения трубки сопровож-
дается возникновением в ней упругих сил, как
в пружине. Трубка может быть изогнута в фор-
ме буквы С, как показано на рис. 2.6.3-7, но
может бьггь также изготовлена в виде плоской
спирали, винтовой линии или буквы U. Мано-
метры с трубкой Бурдона являются надежны-
ми инструментами, стойкими к механическим
воздействиям, и могут быть использованы в
очень широком диапазоне давлений: от 1 мбар
до 6000 бар при точности измерений порядка
1%. Однако в целях сохранения их начальной
точности в течение продолжительного времени
манометры с трубкой Бурдона рекомендуется
использовать для измерения давлений, макси-
мальное значение которых не превышает трех
четвертей максимального давления на их шка-
ле.
в)	Манометры с мембранной коробкой.
Представляют собой приборы, чувствительный
элемент которых выполнен в виде двух, как
правило гофрированных, мембран, скреплен-
ных по краям (пайкой, сваркой, склеиванием и
т.п.). Основным преимуществом такой схемы
является увеличение деформации при одном и
том же давлении, поскольку для одинаковых
наружных диаметров прогиб мембранной ко-
робки почти вдвое больше прогиба обычной
мембраны. Точность этих приборов достигает
обычно значений нс хуже 0,2%. Их можно ис-
пользовать для измерения абсолютных давле-
ний. если из коробки предварительно откачать
воздух (принцип барометра-анероида, см п
2.6.3.2). При необходимости повышения точно-
сти измерений можно использовать модели с
несколькими мембранными коробками.
г)	Сильфонные манометры. Имеют чув-
ствительный элемент в виде гофрированной
трубки из нержавеющей стали, томпака (крас-
ной латуни) или монеля, зажатой в пружине или
стальной пластине с возможностью деформа-
ции под действием давления, подаваемого
внутрь трубки. Манометры этого типа облада-
ют высокой, прочностью, стойкостью к воздей-
ствию ударов, вибраций и забросов давления.
На рис. 2.6.3-8 представлен сильфонный мано-
метр с двойной шкалой. Шкала давления про- £
градуирована в кг/см2, ч ю очень близко к шка-
ле, проградуированной в барах. Однако чита-
тель должен заметить, что кг/см2, строго гово-
ря, не является единицей давления. На самом
деле имеется в виду кгс/см2 (тоже, впрочем,
запрещенная к применению единица измере-
ния), причем 1 кгс/см2=0,981 бар.
2.6.3.7.	Электрические
микроманометры
Электрические микроманометры представ-
ляют собой два электрода, которые вместе с
мембраной образуют электрическую емкость с
воздушной прослойкой (рис. 2.6.3-9).
Когда мембрана под действием разности
давлений двигается относительно среднего рав-
новесного положения, емкость двух воздушных
конденсаторов меняется, что приводит к появ-
лению электрического сигнала, который мож-
но измерить. В таких микроманометрах часто
можно менять диапазон измерений, который
составляет, например, от 0 до 2 мбар или от 0
до 50 мбар. Эта схема может быть вмонтиро-
вана в коробку небольших размеров, в резуль-
тате чего мы получим портативный микрома-
564
2 ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Рис. 2.6.3-7. Принципиальная схема манометра с трубкой Бурдона (слева) и пример такого манометра, оборудованного
двойной шкалой (давление и соответствующая этому давлению температура насыщенных паров) для R502, R22 и R12
(модель М2-500-М Refco):
1 трубка Бурдона; 2 - крепление трубки; 3 пружина, 4 - зубчатый сегмент; 5 управляющая тя а; 6 зубчатое
зацепление; 7 стрелка. 8 - шкала
Рис. 2.6.3-8. Принципиальная схема сильфонного манометра (слева) и пример его выполнения с двойной шкалой (дав-
ление и соответствующая температура насыщенных паров) для аммиака (модель NH3-100R, Blondelle/Refco):
А - пружина; S - сильфон; R крепление сильфона. /'- вилка, управляющая движением индикаторной стрелки; V -
винт регулировки нуля Г измеряемое давление; а и b - крепежные винты
2.6.3. ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЙ
565
измеряемое давление мембрана
Рис. 2.6.3-9. Принципиальная схема микроманометра,
работающего по гипу воздушного конденсатора
нометр, как правило, с цифровым табло, кото-
рый можно носить с собой (рис. 2.6.3-10).
Встроенный микрокалькулятор обеспечива-
ет вычисление квадратного корня из значения
давления, что позволяет одновременно получать
Рис. 2,6.3-10. Цифровой карманный микроманометр,
работающий на батарейках (емкостный микроманометр)
на табло скорость потока, если измеряется пе-
репад давления на трубке Пито (см. п. 2.6.3.8).
2.6.3.8.	Трубки Пито и Прандтля
Трубки Пито и Прандтля используются для
измерения динамического давления (скоростно-
го напора) в потоке движущейся сплошной сре-
ды, т е. давления, которое является результатом
полного преобразования кинетической энергии
потока в энергию давления. Скоростной напор
рассчитывается по формуле
1
Pfj р'м ’ Па’
где w - скорость потока, м/с;
Рис.2.6.3-11. Трубка Прандтля, используемая для изме-
рения давлений в поюке жидкости или газа:
1 канат огбора скоростного напора; 2 статическое
давление: 3 полное давление; 4 манометр с наклонной
трубкой: 5 I-образный мапомеф
р - плотность среды, кг/м3.
Самым простым измерительным прибором
является трубка Пито, в носовой части которой,
устанавливаемой в потоке среды параллельно
его оси, имеются отверстия для отбора давле-
ния. Однако чаще используется прибор, извес-
тный под названием трубки Прандтля (рис.
2.6.3-11), который позволяет измерять одновре-
менно и статическое и полное давление в по-
токе.
Прибор имеет два отвеи^Ицля огбора дав-
ления. Одно, расположенное на переднем кон-
це носовой части трубки, параллельной пото-
ку, отбирает давление заторможенного потока,
т.е. полное давление Pt~Ps+Pd- Другое отверстие
имеет форму щели, ось которой перпендикуляр-
на оси потока. Через него отбирается статичес-
кое давление в потоке. Тогда динамическое дав-
ление pd (или скоростной напор) будет равно
разности полного и статического давлений, т.е.
РгРгР,
Его величину определяют, соединяя две вет-
ви манометра с двумя выходами трубки Пран-
дтля, как показано на рис. 2.6.3-11. В любом
случае необходимо помнить, что следует разли-
чать трубопроводы с избыточным давлением
или разрежением (рис. 2.6.3-12).
566
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Рис. 2.6.3-12. Распределение давлений в трубопроводах с избыточным давлением (слева) и разрежением (справа)
2.6.3.9.	Специальные приборы
для измерения вакуума, используемые
в холодильной технике1
Перед заправкой холодильной установки
хладагентом необходимо по целому ряду при-
чин (см. разд 4.1.4) отвакуумировать холодиль-
ный контур с помощью вакуумного насоса. Глу-
бина'вакуума при этом должна быть достаточ-
ной для того, чтобы при данной окружающей
температуре (которая также соответствует тем-
пературе воздуха в трубопроводах контура)
вода, находящаяся во взвешенном состоянии в
воздухе внутри трубопроводов, могла испарить-
ся и в виде паров была удалена из контура в
процессе вакуумирования. При температуре
20°С, например, давление насыщенных паров
воды равно 23.3 мбар, следовательно, чтобы
вода могла испариться, давление в контуре дол-
жно упасть ниже этой величины. При темпе-
ратуре -25 °C для испарения воды давление
нужно понизить до 0,67 мбар. Отсюда стано-
вится понятной необходимость иметь в распо-
ряжении достаточно точные приборы .для изме-
рения вакуума, чтобы быть уверенным в том,
что ссе пары воды, содержащиеся в холодиль-
1 См. стандарты NF ХЮ 500 “Вакуумная техника, тер-
мины и определения, общие понятия”; ХЮ-502 ‘ Вакуум-
ная техника. Термины и определения. Вакуумные маномет-
ры. Многоязычный словарь”; ХЮ-520 “Вакуумная техни-
ка. Измерение давления в промышленных вакуумных сис-
темах”; ХЮ-521 “Вакуумная техника. Манометры. Повер-
ка. Метод прямого сравнения”; ХЮ-523 “Вакуумная тех-
ника. Общие методы повер. л манометров .для низких дав-
лений”; ХЮ-524 “Вакуумная техника. Динамический ме-
тод поверки манометров”.
ной установке, будут удалены. Как мы уже уточ-
няли в п. 2.6.3 1, вакуум подразделяется на низ-
кий (грубый), средний и высокий и для изме-
рения различных категорий вакуума использу-
ются различные приборы.
Основным среди этих приборов является
мембранный мано вакуум метр, однако мембра-
на в нем не гофрированная, как в приборах,
описанных в п. 2.6.3.6, а гладкая, гибкая, что
обеспечивает ее деформацию при меньших дав-
лениях. Для мановакуумметра, представленно-
го на рис. 2.6.3-13, шкала измерений програ-
дуирована от 1 до 1000 мбар, но диапазон от 1
до 100 мбар занимает примерно 3/4 шкалы,
причем 1/4 шкалы приходится на диапазон от
1 до 10 мбар, так что в этом диапазоне градуи-
ровка наиболее подробная и частая, что обес-
печивает высокую точность показаний прибо-
ра.
Рис. 2.6.3-13. Пример мановакуумметра для измерения
абсолютного давления в диапазоне от 1 до 1000 мбар
2.6.4. ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ
567
Для измерения давлений ниже 1 мбар мож-
но использовать два других типа приборов1 *,
позволяющих регистрировать давления до 10‘3
мбар. Такими приборами являются:
-	вакуумметр, работающий по принципу ма-
нометра Мак-Леода и состоящий из двух стек-
лянных резервуаров, заполненных ртутью, ко-
торая перетекает из одного резервуара в дру-
гой в зависимости от величины измеряемого
давления;
-	термопарный вакуумметр; в нем исполь-
зуют нить накаливания, помещаемую в разре-
женный газ, которая нагревается проходящим
по ней током. Это приводит к теплообмену, в
том числе конвективному, между нитью и тер-
мопарой, интенсивность которого зависит от
давления.
Для измерения глубокого и сверхглубокого
вакуума используют ионизационные вакууммет-
ры, радиоизотопные и термомолекулярные при-
боры, однако их рассмотрение выходит за рам-
ки настоящей книги.
2.6.4. Приборы для измерения
влажности
Перед знакомством с этим разделом чита-
телю полезно было бы предварительно вновь
просмотреть пп. 2.2.1.1 н 2.2.1. 2.
2.6.4.1.	Трубки с влагопоглотителем
Принцип работы этих трубок прост: после
точного взвешивания нескольких трубок, кото-
рые наполнены хлористым кальцием или ли-
тием, обладающими очень высокой способно-
стью к поглощению влаги, их устанавливают в
последовательную цепочку и продувают возду-
хом, влажность которого требуется измерить.
После того как любым из доступных способов
определено количество воздуха, прошедшее че-
рез влагопоглощающие трубки, проводят новое
1 См. стандарты NF ХЮ-522 “Вакуумная техника. Ме-
тод прямого сравнения при поверке ионизационных мано-
метров” и NF ХЮ-525 “Вакуумная техника Метод прямо-
го сравнения с эталонным манометром при поверке ваку-
умных манометров, основанных на изменении теплопровод-
ности”.
их взвешивание, которое позволяет немедлен-
но определить абсолютную влажность воздуха
(или любого другого газа, продутого через труб-
ку), выраженную в единицах массы на едини-
цу объема.
2.6.4.	Z. Гигрометры Аллюара1
Гигрометры Аллюара - также очень про-
стые приборы, основным чувствительным эле-
ментом которых является отполированная до
зеркального блеска металлическая пластина.
Пластину охлаждают до заданной температу-
ры, пропуская над ее поверхностью воздушную
струю, влажность которой хотят измерить. Как
только пары воды, содержащиеся в воздухе,
конденсируются, оседая на пластине, это будет
означать, что достигнуто значение точки росы.
Перенося значение точки росы на диаграмму
рис. 2.2.3-2 (точка пересечения изотермы точ-
ки росы с кривой насыщения), абсолютную
влажность находят на оси ординат, проведя го-
ризонталь из этой точки до пересечения с осью
ординат (правая шкала). Кроме того, значение
влажности по точке росы можно определить
непосредственно из данных табл. 2 2.2-2 (xs).
Отметим, что существуют регуляторы влаж-
ности воздуха с гигрометром, действие которого
основано на описанном выше принципе с вве-
дением дополнительных устройств, улучшаю-
щих его функционирование. Принцип работы
таких устройств (рис. 2.6.4-1) заключается в
следующем.
Небольшая полированная медная пластина,
покрытая тонким слоем золота, охлаждается
при помощи элемента Пельтье. Как только ее
температура опустится ниже точки росы, ка-
пельки влаги, содержащиеся в виде паров в воз-
духе, влажность которого измеряется, осажда-
ются на поверхности золотого слоя, играюще-
го роль зеркала. В результате световой поток,
испускаемый электролампой, расположенной
вблизи зеркала, и первоначально отражавший-
ся зеркалом, попадая при этом на фотоэлемент,
1 См. стандарт NF Х15-012 “Измерение влажности с
помощью гигрометров с конденсацией влаги на охлаждае-
мой поверхности”.
568
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Рис. 2.6.4-1. Принципиальная схема гигрометра с кон-
денсацией влаги на охлаждаемой поверхности
становится рассеянным. Регулируя с помощью
фотоэлемента и соответствующего регулятора
холодопроизводительность или теплопроизво-
дительность элемента Пельтье, можно добить-
ся значения температуры зеркальной поверхно-
сти, которое в точности будет соответствовать
точке росы для воздуха данной влажности. Эта
температура измеряется при помощи датчика
Pt 1000 (платиновой термопары) и преобразует-
ся в сигнал в виде напряжения электрического
тока, которое регистрируется милливольтмет-
ром с соответствующим образом проградуиро-
ванной шкалой. Специальный разъем позволя-
ет подключить датчик к регулятору. Этот при-
бор, называемый гигрометрическим регулято-
ром с конденсацией на охлаждаемой поверхно-
сти, является достаточно дорогостоящим и ис-
иользуется только тогда, когда требуется конт-
ролировать степень влажности с высокой точ-
ностью.
2.6.4.3.	Волосяные гигрометры
Волосяные гигрометры используют свой-
ство обезжиренной шерсти (волос) удлиняться
или укорачиваться в зависимости от относи-
тельной влажности воздуха (рис. 2 6.4-2).
Чувствительность волоса, или относитель-
ное удлинение иа процент влажности, состав-
ляет от 2% для сухой атмосферы до «0,5% для
состояния насыщения В качестве чувствитель-
ных элементов волосяных гигрометров исполь-
зуют и другие гигроскопичные материалы, на-
Рис. 2.6.4-2. Волосяной гигрометр
пример целлофан, хлопок, шелк и т.п. Некото-
рые из этих материалов, кроме того, чувстви-
тельны к изменению температуры. Такие гиг-
рометры время от времени нужно подвергать
поверкам и помещать во влажную атмосферу,
чтобы повысить гибкость чувствительных эле-
ментов. Их ошибка гистерезиса1 расположена
в диапазоне ±(2...5)%. Следовательно, такие
приборы не слишком точны, кроме того, они
очень чувствительны к пыли. Диапазон отно-
сительной влажности, в котором наиболее пред-
почтительно использовать волосяные гигромет-
ры, составляет от 30 до 90%. Эти гигрометры
могут также объединяться с электрической си-
стемой дистанционных измерений.
2.6.4.4.	Психрометры2
Психрометры представляют собой приборы
для измерения влажности, в состав которых
входят два термометра. Один из этих термомет-
ров называют сухим (ои меряет температуру
воздуха), а другой - влажным или смоченным.
1 Ошибка гистерезиса обусловлена погрешностями пе-
редаточного механизма при изменении направления дей-
ствия усилий (удлинение или укорачивание) в результате
люфтов; в определенном смысле она отражает предысторию
состояния прибора.
2 См. стандарты NF Х15-010 “Измерение относитель-
ной влажности ’, NF Х15-011 “Измерение относительной
влажности продуваемыми психрометрами” и NF XI5-013
“Точность при измерении относительной влажности”.
2.6.4. ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ
569
Термочувствительный баллон влажного термо-
метра обмотан влажной (мокрой) тканью или
марлей. Разница в показаниях двух термомет-
ров. называемая психрометрической разно-
стью, характеризует относительную влажность
воздуха. Расчет влажности основан на прибли-
женной формуле Sprung (1888):
P^Ph^^-
где pv - парциальное давление паров воды,
мбар;
ph - парциальное давление паров воды для
температуры по влажному термометру, мбар;
к - константа, значение которой равно 0,66
для пары вода/воздух и 0.56 для пары лед/вода;
ts  температура по сухому’ термометру, °C;
th - температура по влажному термометру,
°C.
Обозначая через р давление насыщенных
паров воды при температуре t относительную
влажность можно рассчитать по формуле
р = -^.Ю0, %.
Ps
Это значение относительной влажности мо-
жет быть получено сразу в зависимости от по-
казаний влажного и сухого термометров с по-
мощью либо психрометрической номограммы
(рис. 2.6.4-3), либо психрометрической табли-
цы (табл. 2.6.4-1).
Однако результаты измерений будут спра-
ведливыми, только если скорость воздуха отно-
сительно влажного термометра равна по мень-
шей мере 2 м/с. Во всех других случаях резуль-
таты будут тем более неточными, чем хуже об-
дуваются.термометры. На практике очень час-
то использутот так называемые аспирационные
психрометры Ассмана (рис. 2.6.4-4), в которых
обдув термометров создается искусственно с
помощью небольшого вентилятора с приводом
от часовой пружины.
Рис. 2.6.4-3. Психрометри-
ческая номограмма, позволяю-
щая определять относительную
влажность воздуха исходя из
показаний сухого и влажного
термометров
570
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Таблица 2.6.4-1
Психрометрическая таблица, дающая значения относительной влажности воздуха в зависимости
от температуры по сухому термометру н разницы (психрометрическая разность) между показаниями сухого
н влажного термометров. Атмосферное давление принято равным 1013 мбар
Пример. Пусть показания сухого термометра равны 20°С, а влажного — 16,5°С. Психрометрическая разность
в этом случае будет 20 -16,5=3,5 К. Для значений 20°С и 3,5 К по таблице находим <р=70%.
Темпера- тура по сухому термо- метру, °C	Психрометрическая разность, К													
	0,5	1	1,5	2	2,5	3	3,5	4	4,5	5	5.5	6	6,5	7
-9	85	71												
-8	87	73	59	45										
-7	87	74	62	49	36	24								
-6	88	75	64	52	40	28								
-5	88	77	66	54	43	32								
-4	89	78	67	57	46	36								
-3	89	79	69	59	49	39	29	19						
-2	90	80	70	61	52	42	33	23						
- 1	91	81	72	63	54	45	36	27						
0	91	82	73	64	56	47	39	31						
1	91	83	75	66	58	50	42	34	26	18				
2	92	84	76	68	60	52	45	37	30	22				
3	92	84	77	69	62	54	47	40	33	25				
4	92	85	78	70	63	56	49	42	36	29				
5	93	86	79	72	65	58	51	45	38	32	26	19		
6	93	86	79	73	66	60	53	47	41	35	29	23		
7	93	87	80	75	67	61	55	49	43	37	31	26	20	14
8	94	87	81	75	69	62	57	51	45	40	34	29	23	18
9	94	88	82	76	70	64	58	53	47	42	36	31	26	21
10	94	88	82	77	71	65	60	55	49	44	39	34	29	24
11	94	88	83	77	72	66	61	56	51	46	41	36	31	26
12	94	89	83	78	73	68	62	57	53	48	43	38	33	29
13	95	89	84	79	74	69	64	59	54	49 П	45	40	36	31
14	95	90	84	79	74	70	65	60	56	51	46	42	38	33
15	95	90	85	80	75	71	66	61	57	53	48	44	40	35
16	95	90	85	81	76	71	67	62	58	54	50	46	42	37
17	95	90	86	81	77	72	68	63	59	55	51	47	43	39
18	95	91	86	82	77	73	69	65	61	56	53	49	45	41
19	95	91	86	82	78	74	70	65	62	58	54	50	46	43
20	96	91	87	83	78	74	70	66	63	59	55	51	48	44
21	96	91	87	83	79	75	71	67	64	60	56	52	49	45
22	96	92	88	83	80	75	72	68	64	61	57	54	50	47
23	96	92	88	84	80	76	72	69	65	62	58	55	51	48
24	96	92	88	84	80	77	73	70	66	62	59	56	53	49
25	96	92	88	85	81	77	74	70	67	63	60	57	54	51
26	96	92	88	85	81	78	74	71	67	64	61	58	55	51
27	96	93	89	85	81	78	75	71	68	65	62	59	55	53
28	96	93	89	86	82	79	75	72	68	65	62	59	56	53
29	96	93	89	86	82	79	76	72	69	66	63	60	57	54
30	96	93	89	86	83	79	76	73	70	67	64	61	58	55
2.6.4. ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ
571
Рис. 2.6.4-4 Аспирационный психро-
метр Ассмана: слева — принципиальная
схема, справа - общий вид прибора (мо-
дель 564, Refco)
Психрометр Ассмана может использовать-
ся как эталонный при поверках волосяных гиг-
рометров.
Некоторые психрометры оборудованы вен-
тиляторами с электроприводом.
Современные модели психрометров в каче-
стве чувствительных элементов используют
полупроводники (термисторы с отрицательным
температурным коэффициентом), причем дат-
чики связаны с устройством индикации кабель-
ной сетью. Такие приборы, как правило, рабо-
тают на батарейках.
Содержание воды х в воздухе рассчитыва-
ется на основе уравнения
h-t
Х~ 2500 +1,86• ( ,кг/кг’
которое в другом виде уже встречалось нам в
п. 2.2.1.5.
При высоких температурах, доходящих до
300°С, используют психрометры, в которых
вода для смачивания термобаллона влажного
термометра подается под небольшим давлени-
ем.
Существуют, кроме того, так называемые
пращевидные психрометры (рис 2.6.4-5), у
которых термометры закреплены на штанге,
приводимой во вращательное движение отно-
сительно рукоятки. Прежде чем сравнивать по-
казания термометров, их необходимо раскру-
тить подобно тому, как раскручивается перед
метанием камень в праще.
Для дистанционных измерений используют
термометры с обдуваемыми сопротивлениями,
которые в качестве плеч включаются в мост
572
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Рис. 2.6 4-5 Пращевидный исихромегр (модель 564-5
Refco)
Уитстона, или термопары, заменяющие ртутные
термометры.
Безынерционные психрометры появились
на рынке сравнительно недавно Измерение
влажности с их помощью производится на ос-
нове замера температур, для чего используют-
ся термисторы с отрицательным температур-
ным коэффициентом (CTN). При этом измеря-
емой величиной является не скорость испаре-
ния влаги, а рассеивание тепла, поэтому необ-
ходимость в организации искусственной цир-
куляции воздуха отсутствует Дтя увлажнения
чувствительного элемента при этом использу-
ют взаимосвязь между силами поверхностно-
го натяжения и осмотическим давлением.
2.6.4.5.	Гигрометры с гигроскопичным
элементом
Некоторые соли, в частности хлористый ли-
тий, очень гигроскопичны и интенсивно погло-
щают влагу из воздуха до тех пор пока не на-
ступит равновесие между содержанием паров
в растворе и в воздухе Чувствительный эле-
мент гигрометров, использующих это явление,
представляет собой термометрическую капсу-
лу, содержащую термометр сопротивления, ок-
термометр сопротивления
электроды	слой стекловаты,
пропитанной
хлористым литием
Рис. 26.4-6. Принципиальная схема гигрометра с гш -
роскопичным элементом (или гигрометрический датчик с
термоуправляемой поглощающей способностью)
ружейный слоем стекловаты, пропитанной хло-
ристым литием, который обмотан двумя сереб-
ряными проволочками по винтовой линии (рис.
2.6.4-6).
Разность потенциалов, приложенная к элек-
тродам, подогревает раствор и испаряет влагу
до тех пор, пока не будет достигнута темпера-
тура Ти перехода раствора в обезвоженную соль.
Начиная с этого момента проводимость слоя
стекловаты резко падает, в результате чего сила
тока и температура уменьшаются. После этого
соль начнет поглощать влагу, а проводимость
и сила тока опять будут возрастать. По значе-
нию равновесной температуры можно опреде-
лить содержание воды в воздухе, а также его
точку росы. Температура определяется с помо-
щью термометра сопротивления Поскольку
напряжение не нужно отключать, потребность
в выключателе для электродов отсутствует. Ре-
зультаты измерений могут представляться либо
в градусах Цельсия для точки росы, либо в
граммах веды на кубометр воздуха Если тре-
буется получать данные о содержании влаги в
виде процентов относительной влажности, не-
Рис. 2 6.4-7. Принципиальная схема гигрометра с гиг-
роскопичным элементом при измерении относительной
влажности:
L - логомегр; S( - датчик температуры, встроенный в
гигроскопичный элемент, S2 датчик температуры воздуха
2 6 5 ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХрЦОВ И СКОРОСТЕЙ
573
обходимо оснастить приоор вторым термомет-
ром для измерения тсмпепатуоы вездуха Т (рис.
2.6.4-7).
Точность измерений влажности с помощью
гигрометра с гигроскопичным элементом со-
ставляет порятка 2-3%.
2.6.4.6.	Другие типы гигроме1 ров
Еще один тип гигрометров - это приборы,
основанные на принципе изменения окраски
чувствительного элемента в зависимости от со-
держания влаги. Например, такие соли, как
бромист ый кобальт или хлористый кобальт на
подложке из окислов кремния, алюминия и не-
которых других материалов, поглощая влагу,
меняют свой цвет от голубого до розового. Од-
Рис. 2.6.4-8. Гигрометр с электролитическим элемен-
том и одновременным измерением температуры (модель
MIK3000, Refco)
нако эта реакция происходит достаточно мед-
ленно и точность определения влажности при
этом невысока.
Гигрометры с деформируемым элементом
представляют собой металлическую гейту,
свернутую в спираль и помещенную внутри
металлизированной отват уумированной дефор-
мируемой оболочки. Они работают по принци-
пу биметаллических термометров Для прове-
дения дистанционных измерений с помощью
таких гигрометров необходимо предусматри-
вать ин|у кционньг пли фотоэлскгрич! :кие пре-
образователи.
Электролитические гигрометры (рис. 2.6.4-
8) состоят из небольшой пластмассовой плас-
тины, покрытой споем гигроскопичного веще-
ства. проводимость которого меняется при из-
менении относительной влажности. Измерение
относительной влажности производится путем
измерения силы тока, проходящего между дву-
мя спиралеобразными электродами, заделанны
ми в слой влагопоглощающего вещества. Шка-
ла приборов такого типа очень небольшая, и их
точность не превышает ±3%. Работают эти при-
боры на батаоеиктх
Наконец, емкостные гигрометры содержат
очень тонкую пленку гигрочувствительного ма-
териала, раз (е^гяющую два электрода. Электри-
ческая емкость, получаемая при этом меняет-
ся в зависимости от влажности окружающей
среды, а измерения проводятг я с помощью пре-
образователя н; пряжения
2.6.5.	Приборы для измерения
расходов и скоростей1
2.6.5.1.	Общие положения
В п. 2.3.2 2.1 мы уже приводили различные
соотношения между объемным расходом, мас-
совым расходом и скоростью потока в трубо-
проводах (воды, например) или газоводах (воз-
духа, например), а именно.
1 См. стандарты NF XI0-100 “Измерение расхода сред
в закрытых трубопроводах. Термины, определения и обо-
значения”; ХЮ-106 “Измерение расхода сред. Расчет пре-
дельной ошибки измерения расхода”, ISO7066-1 “Оценка
погрешности при поверке и использовании расходомеров.
Часть 1: линейные поверочные соотношения”; ISO7066-2
“Оценка погрешности при поверке и использовании расхо-
домеров. Часть 2: нелинейные поверочные соотношения”.
574
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
•	для объемного расхода
qv=A-w, м3/с,
где А - площадь поперечного сечения трубы,
м2;
w - скорость потока, м/с.
•	для массового расхода
<7m=p-.4-w, кг/с,
где р - плотность среды, кг/м3.
Поскольку’ площадь поперечного сечения
грубы Л, так же как плотность среды р, извест-
на, можно утверждать, что знание скорости по-
тока позволяет сразу же найти объемный или
массовый расход, вследствие чего приборы,
предназначенные для измерения расхода, по-
зволяют определить скорость потока, и наобо-
рот. Следовательно, представляется правомер-
ным совместное рассмотрение как расходоме-
ров, так и приборов для измерения скоростей.
2.6.5.2.	Барабанные расходомеры1
Барабанный (ковшовый) расходомер пред-
ставляет собой барабан с ковшами, заключен-
ный в корпус. При протекании через него жид-
кости ковши медленно заполняются, а затем
опорожняются в процессе вращения барабана,
которое обусловлено непрерывным перемеще-
нием центра тяжести протекающей жидкости
(рис. 2.6.5-1).
Рис. 2.6.5-1. Принципиальная схема барабанного рас-
ходомера
Прошедшее через ковши количество жидко-
сти регистрируется счетчиком. Точность этого
метода, называемого измерением с использова-
1 См. стандарт NF ISO8316 “Измерение расхода жид-
костей в закрытых трубопроводах: методы измерения с за-
полнением емкостей фиксированного объема”.
нием мерного объема, превосходная, но резуль-
таты измерений носят дискретный характер.
2.6.5.3.	Объемные счетчики
Расходомеры типа объемных счетчиков, на-
зываемые также поршневыми счетчиками, ха-
рактеризуются наличием мерной камеры, в ко-
торой перемещаются приводимые в движение
протекающей жидкостью поршни различной
формы, связанные с суммирующим устрой-
ством.
Счетчики с вращающимися поршнями,
очень хорошо приспособленные для измерения
расхода газов, имеют мерную камеру, внутри
которой вращаются два поршня, связанные
между собой зубчатыми колесами (рис. 2.6.5-
2). Вращение поршней обеспечивается за счет
проходящей газовой струи. Вместе с тем, та-
кие приборы чувствительны к загрязнению.
Рис. 2.6.3-2. Принципиальная схема объемного счет-
чика с вращающимися поршнями
Счетчики с овальными колесами (рис. 2.5.6-
3) отличаются тем, что поршни, вращающиеся
в мерной камере, имеют овальную форму. Меж-
ду собой овальные поршни также связаны зуб-
чатыми колесами.
В счетчиках с колеблющимся поршнем (рис.
2.5.6-4) кольцевой поршень установлен с экс-
центриситетом по отношению к оси мерной ка-
Рис. 2.6.5-3. Принципиальная схема объемного счет-
чика с овальными колесами
2.6.5. ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДОВ И СКОРОСТЕЙ
575
Рис. 2.6.5-4. Принципиальная схема объемного счетчи-
ка с колеблющимся поршнем
меры и приводится в движение благодаря дав-
лению проходящей через камеру среды.
Как всякий измерительный прибор, объем-
ные счетчики соответствующим образом калиб-
руются и обеспечивают достаточно высокую
точность. Они могут использоваться для изме-
рения как малых расходов (например, расхода
жидкого топлива в генераторе абсорбционной
холодильной машины), так и очень больших
расходов (например, до 60 000 м3/ч при подаче
газа в генератор абсорбционной холодильной
машины).
2.6.5.4.	Вертушечные и турбинные
счетчики1
Вертушечные (крыльчаточные) и турбин-
ные расходомеры фактически являются изме-
рителями скорости потока и принадлежат к ка-
тегории расходомеров, основанных на измере-
нии какой-либо физической величины, пропор-
циональной средней скорости течения жидко-
сти в трубопроводе. Они получили широкое
распространение при измерении объемных рас-
ходов движущихся сред. Среди них различают
две категории счетчиков - счетчики с вертуш-
ками (крыльчатками) и турбинные расходоме-
ры.
В вертушечных счетчиках (рис. 2.6.5-5) из-
мерительный орган представляет собой крыль-
чатку с плоскими лопатками, вставленную в
цилиндрическую камеру. Ось крыльчатки пер-
пендикулярна оси движущегося потока. Поток
1 См. стандарт NF ISO33 54 “Измерение расхода чистой
воды в закрытых трубопроводах. Метод исследования поля
скоростей в трубопроводах под давлением для установив-
шегося течения с помощью крыльчаток”.
Рис. 2.6.5-5. Принципиальная схема вертушечного
счетчика без камеры впрыска
среды ударяет по лопаткам крыльчатки одной
или несколькими струями в зависимости от
того, сколько проходов для него имеет камера,
в которую вставлена крыльчатка. В качестве
счетчика числа оборотов крыльчатки использу-
ется тахометр со стрелочным или роликовым
указателем малого диаметра без установки
нуля, а также простое суммирующее устрой-
ство, обеспечивающее фиксацию прошедшего
через счетчик объема среды.
Некоторые счетчики так называемого смо-
ченного типа имеют зубчатую передачу и ци-
ферблат, погруженные в протекающую среду, в
то время как у сухих счетчиков в протекающей
среде находятся только шестерни зубчатого за-
цепления. Передача вращательного движения
производится с помощью магнитной муфты. В
случае горячих сред используют материалы,
стойкие к воздействию температур. При уста-
новке счетчиков нельзя упускать из виду их
кривую потерь давления в протекающей среде.
Особенно широко подобные расходомеры ис-
пользуются при определении расхода воды, на-
пример, для охлаждения конденсатора или пи-
тания градирни.
Турбинные расходомеры, или счетчики рас-
хода воды, называемые также осевыми расхо-
домерами или счетчиками Вольтмана, имеют
измерительный орган в виде ротора с винтооб-
разными или косыми плоскими лопастями, вра-
щающегося в цилиндрической оболочке, или
576
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Рис 2.6.5-6. Принципиальная схема
О’рбинного расходомера (модель CDT, Ва-
шо):
1 корпус; 2 - направляющий аппарат,
3 - роторная пластина; 4 - предусилитель
обечайке. Если вращение ротора передается на
счетное устройство механическим путем, на оси
ротора устанавливается шестеренчатая переда-
ча, обеспечивающая работу указателя расхода
(числа оборотов ротора).
Однако существуют такие турбинные расхо-
домеры, в которых число оборотов ротора из-
меряется бесконтактным способом. В этом слу-
чае при каждом обороте ротора в приемной ка-
тушке, установленной поверх обечайки, наво-
дится импульс электрического напряжения. По
числу импульсов в единицу времени можно рас-
считать объемный расход. Такой тнп расходо-
меров очень хорошо удовлетворяет требовани-
ям дистанционных измерений (рис. 2.6.5-6).
Z.6.5.5. Поплавковые расходомеры
В простейшем варианте поплавковый рас-
ходомер, называемый также ротаметром, состо-
ит из вертикально расположенной стеклянной
трубки в виде усеченного конуса, диаметр ко-
торого увеличивается с высотой. Внутри этой
трубки находится поплавок, диаметр которого
чуть меньше диаметра нижнего основания
трубки. При заданной величине расхода попла-
вок устанавливается в таком положении вдоль
трубки, для которого масса поплавка уравнове-
шивается силой давления, обусловленной пере-
падом давлений, вызванным прохождением
среды через кольцевой зазор между стенками
трубки и корпусом поплавка, и выталкивающей
силой Архимеда, если речь идет о жидкости
Такие расходомеры могут использоваться как
для жидкостей, так и для газов или паров, од-
нако каждый раз требуют калибровки. Некото-
рые ротаметры поступают в продажу в комп-
лекте с ленточным самописцем, которому пе-
редается движение поплавка. На рис. 2.6.5-7
представлен вариант ротаметра с магнитным
преобразователем. С помощью ротаметра мож-
но осуществлять и дистанционные измерения
с регистрацией показаний на самописце. Об-
ласть использования поплавковых расходоме-
ров доходит до 600 м3/ч для воздуха и до 40
м3/ч для жидкостей.
2.6.5.6. Расходомеры с устройствами
для сужения потока
Измерение расхода с помощью устройств
для сужения потока, называемых также мерны-
ми соплами или измерительными диафрагма-
ми, основано на измерении перепада давления,
возникающего на входе и на выходе диафраг-
мы или сопла (см. разд. 2.3.3 и рис. 2.6.5-8).
Этот метод используется для жидкостей и га-
зов любой температуры и давления, причем
результаты измерений оказываются очень точ-
ными.
Процедура измерений, осуществляемых при
помощи диафрагм, сопел или трубок Вентури,
2.6.5. ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДОВ И СКОРОСТЕЙ
577
Рис. 2.6.Э-7. Принципиальная схема (слева) и образец (справа) поплавкового расходомера (модель G6-250, ASA-Bamo)
Рис. 2.6.5-8. Изменение давлений при прохожлении
потока через измерительную диафрагму
и методы обработки результатов измерений
тацдартизованы1. Объемный расход определя-
ется по формуле (см. разд. 2.3.3)
где а - коэффициент сжатия струи в зависимо-
сти от отношения т диаметров отверстия сужа-
ющего устройства и трубопровода, его значс
ния приведены в табл. 2.3 3-1;
1 См. стандарт NF ХЮ-102 “Измерение расхода сред с
помощью диафрагм, сопел и трубок Вентури, установлен-
ных в круглых трубопроводах под давлением”.
е - коэффициент расширения1 в зависимо-
сти от отношения давлений пере, i сужающим
устройством и после него, значения е приведе-
ны в табл. 2.3.3-2;
А - площадь проходного сечения сужающе-
го устройства, м2;
Др - перепад давления на сужающем уст-
ройстве, Па;
р - плотность среды, кг/м3.
Полный комплект измерения расхода с по-
мощью сужающих устройств включает ^рис
2.Й.5-9): 2—387
—	сужающее устройство (диафрагму, мерное
сопло или трубку Вентури);
-	дифференциальный манометр для изме-
рения перепада давлении на сужающем устрой-
стве;
-	трубки подвода давлении от сужающего
устройства к дифференциа ц>ному ман >метщ
Наиболее широко испо. гьзуемыми сужающи-
ми устройствами являют « (см. разд. 2.3.3):
*	Определение коэффициента '.аиширения приведено в
стандарте NF ХЮ-102.
578
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Рис. 2.6.5-9. Примеры измерения расхода с помощью диафрагмы и различных типов манометров:
а - манометр с U-образной трубкой; b - поплавковый манометр; с — манометр с плоской мембраной; d - манометр с
торовым маятником
-	диафрагмы или кольцевые диски с острой
передней кромкой;
-	сопла с закругленной передней кромкой
(входом в сопло) ,
-	трубки Вентури, состоящие из двух усе-
ченных конусов, соединенных друг с другом
меньшими основаниями1; такая конструкция
является сужающе-расширяющим устройством.
В наиболее узкой части трубки Вентури, т.е. в
критическом сечении, скорость потока достига-
ет максимума, в то время как давление в этом
сечении минимально.
Из дифференциальных манометров в рас-
ходомерах на основе сужающих устройств (рис.
2.6.5-9) наиболее часто используются:
-	манометры с U-образной трубкой;
-	манометры с торовым маятником;
-	колокольные манометры;
-	мембранные манометры и т.п.
Искомый расход пропорционален корню
квадратному из перепада давления. Чтобы по-
лучить линейную шкалу указателя расхода,
1 Как правило, через небольшую цилиндрическую про-
ставку. -Примеч. пер.
можно использовать передаточный механизм с
профилированным кулачком (варианты мано-
метров Ь, с и d на рис. 2.6.5-9).
Трубки, соединяющие сужающее устройство
с дифференциальным манометром, изготавли-
ваются, как правило, из стали, меди или поли-
мерных материалов. Для отбора давления пе-
ред сужающим устройством и за ним исполь-
зуются либо кольцевые камеры, снабженные
патрубками (очень дорогостоящие), либо обо-
лочки съемной диафрагмы; они завинчивают-
ся, затем завариваются или запаиваются во из-
бежание утечки.
Выбор наиболее подходящего типа сужаю-
щего устройства производится на оснсве тех-
нико-экономических соображений. Самым де-
шевым устройством является диафрагма, одна-
ко ее установка приводит к значительным по-
терям давления. Сопло вызывает менее высо-
кие потери давления, а трубка Вентури - самые
низкие, однако это последнее сужающее устрой-
ство не получило такого широкого распростра-
нения, во-первых, из-за его высокой стоимос-
ти и, во-вторых, из-за того, что для размеще-
2.6.5. ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДОВ И СКОРОСТЕЙ
579
Рис. 2.6.5-10. Мембранный расходомер: слева - принципиальная схема, справе - внешний вид (Media, Samson)
ния трубки Вентури требуется участок трубо-
провода значительной длины.
На рис. 2.6.5-10 представлен еще один тип
расходомера, главным образом используемый
при измерении больших расходов. Перепад дав-
ления, обеспечиваемый стандартной диафраг-
мой, измеряется мембранным прибором, при-
чем показания считываются сразу в единицах
расхода (м3/ч). Приложенная к мембране сила,
обусловленная перепадом давления, уравнове-
шивается двумя пружинными пластинами. Пе-
редача перемещения мембраны на циферблат
указателя осуществляется б,1агодаря магнитной
муфте.
Если возникает потребность использовать
расходомеры для дистанционных измерений,
графической регистрации показаний или их
включения в систему регулирования, необходи-
мо установить электрические или пневматичес-
кие преобразователи результатов замера. В та-
ких установках на вход преобразователя пода-
ется значение перепада давления на сужающем
устройстве, а на выходе появляется соответству-
ющий электрический сигнал или управляющее
давление. Нужно помнить, что установка сужа-
ющего устройства в каком-либо месте трубо-
провода требует до места установки и после
него наличия прямолинейных отрезков трубо-
провода определенной длины, которая должна
быть не менее нескольких диаметров трубопро-
вода (приводится в стандартах).
Z.6.5.7. Трубки Пито и Прандтля1
С трубками Пито и Прандтля мы уже встре-
чались в п. 2.6.3.8, где уточнили, что они пока-
зывают давление скоростного напора, равное

откуда сразу можно получить скорость течения:
w м/с,
У р
где pd - давление скоростного напора, Па;
р - плотность среды, кг/м3.
Для воздуха при нормальном атмосферном
давлении приближенно можно записать (pd из-
меряется в Па или Н/м2):
l2pd [2pJ
VP V 1,20
= 1,3>/р7,м/с.
1 См. стандарты NF ХЮ-112 “Измерение расхода сред
в закрытых трубопроводах. Метод определения поля скоро-
стей для установившихся течений с помощью двойных тру-
бок Пито” и NF ХЮ-114 “Измерение расхода сред в круг-
лых трубопроводах в случае несимметричных или закручен-
ных потоков путем определения поля скоростей с помощью
крыльчаток или двойных трубок Пито”.
580
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Рис. 2.6.5-11. Принципиальная схема ла-
зерного скоростемера (схема с перекрещиваю-
щимися пучками или способ интерференции
TSI)
Минимальный предел измерения скорости
w с помощью трубок Пито или Прандтля зави-
сит от диаметра d датчика. В целом можно счи-
тать этот предел равным
d. мм	1	2	3	5
w, м/с	4,5	2,4	1,4	0,9
2.6.S.8.	Лазерные измерители скорости
потока
Принцип работы лазерных измерителей ско-
рости потока сплошной среды (рис. 2.6.5-11)
заключается в том, чтобы обеспечить пересе-
чение двух световых пучков, испускаемых од-
ним и тем же лазером, и сфокусировать их в
точке, где проводится измерение. Любая час-
тица сплошной среды, переносимая в струйке
тока в процессе движения среды, будет вызы-
вать изменение частоты рассеиваемого света.
Следовательно, принцип действия лазерного
скоростемера основан на эффекте Доплера -
Физо и благодаря оптико-электронной схеме
можно определить скорость в данной точке по-
тока, измеряя частоту’ рассеянного света.
Основными преимуществами лазерного ско-
ростемера являются полное отсутствие каких-
либо датчиков, вносящих возмущения в поток,
скорость которого измеряется, и отсутствие не-
обходимости в поверках и калибровке прибора.
В некоторых приборах, называемых двух-
мерными, свет, рассеиваемый частицами сре-
ды, падает на два фотодатчика, что позволяет
измерять скорость частиц в двух направлени-
ях. Лазерный скоростемер пригоден для изме-
рения даже очень малых скоростей. Для лазер-
ных скоростемеров используются газовые ла-
зеры типа гелий-неоновых либо аргоновых.
Лазерные скоростемеры, как правило, приме-
няются в лабораторных условиях, так как тре-
буют достаточно сложной аппаратуры.
2.6.S.9.	Ультразвуковые расходомеры
Принцип работы этого типа расходомеров
основан на том, что звуковая волна, которая рас-
пространяется в направлении течения потока
среды, проходит расстояние от точки А до точ-
ки В (рис. 2.6.5-12) быстрее, чем в обратном
направлении. Следовательно, принцип опреде-
ления расхода основывается на измерении вре-
мени прохождения звуковой волной определен-
ного расстояния. С этой целью предусматрива-
ется использование одного или двух преобра-
зователей-излучателей звуковых сигналов и
одного или двух преобразователей-приемников,
установленных под углом 0 по отношению к оси
трубы. Главной деталью преобразователя-излу-
чателя является пьезоэлектрический кристалл.
Этот тип расходомера не вносит никаких
возмущений в поток, скорость которого изме-
ряется, и не имеет подвижных деталей. Он лег-
ко устанавливается на всех существующих тру-
бопроводах, изготовленных из любых матери-
алов: стали, бетона, чугуна и т.п.
2.6.5.10.	Электромагнитные датчики
расхода1
Если электропроводящая среда, протекаю-
щая по ненамагничиваемому отрезку трубопро-
вода, пересекает силовые линии магнитного
1 См. cranaaprNGX10-120 “Измерение расходаэлекз-
ропроводящей среды в закрытых трубопроводах с помощью
электромагнитных расходомеров” (ISO 6817).
2.6.5. ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДОВ И СКОРОСТЕЙ
581
Распределение скорости потока
по сечению трубы
Распределение скорости на пути
прохождения звука
Принцип измерения времени прохождения звуковой волны
Рис. 2.6.5-12. Принципиальная схема ультразвукового расходомера (вверху) и образец расходомера с двойным излуча-
телем/приемником и преобразователем сигналов (модель Sono 2000, Danfoss)
катушка
индуктивности
силовые линии
магнитного поля
электрод
трубопровод
обмотка
вольтметр
Рис. 2.6.5-13. Электромагнитный расходомер: слева принципиальная схема, справа - пример выполнения (мо-
дель 1-6, ASA-Bamo)
582
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Рис. 2.6.5-14. Массовый расходомер, основанный иа действии силы Кориолиса: вверху - принципиальная схема, вни-
зу - образец прибора с преобразователем сигналов (модель MASS 1000/2100, Danfoss). D - электромагнит. S) и S2 - элект-
ромагнитные датчики
поля, проходящие перпендикулярно направле-
нию потока, в ней наводится электродвижущая
сила, пропорциональная расходу (закон Фара-
дея). Данное явление может быть использова-
но только для измерения расхода жидкостей,
обладающих минимальной электропроводнос-
тью, что, впрочем, свойственно большинству
жидкостей (рис. 2.6.5-13). Очевидно, что элек-
тромагнитные расходомеры не будут создавать
никаких потерь давления в потоке.
2.6.5.11.	Массовые расходомеры,
основанные на действии силы
Кориолиса
Принцип работы таких расходомеров, один
из образцов которых представлен на рис. 2.6.5-
14, заключается в следующем: когда на элект-
ромагнит D подается синусоидальное напряже-
ние, мерные петли (кольца) соответствующим
образом отталкиваются или притягиваются.
Два электромагнитных датчика и S2 откло-
2.6.5. ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДОВ И СКОРОСТЕЙ
583
нения петель передают синусоидальный сигнал
на преобразователь, микропроцессор которого
рассчитывает массовый расход. Сдвиг по фазе
между синусоидальными сигналами от датчи-
ков S] и S2 прямо пропорционален массовому
расходу, поскольку он вызван отклонением мер-
ных петель под влиянием силы Кориолиса, воз-
никающей при их колебательном движении под
действием синусоидального магнитного поля
Величина силы Кориолиса определяется следу-
ющим образом: на частицу среды массой т,
двигающуюся со скоростью v в мерной петле,
приводимой во вращательное или колебатель-
ное движение с угловой скоростью со, действу-
ет си та инерции Кориолиса, равная 2/n-vco. Из-
вестно, что, когда движущаяся материальная
частица массой т испытывает изменение вели-
чины или направления скорости, она противо-
действует этому изменению с силой, равной по
величине и противоположной по направлению
той силе, которая является причиной такого из-
менения. Другими словами, когда поток среды,
движущейся по изогнутому в виде петли тру-
бопроводу, подвергается колебательному воз-
действию, меняющему положение петли в про-
странстве, он воздействует на стенки петли с
такой же по величине, но противоположной по
направлению силой Кориолиса1 F
2.6.5.12.	Анемометры
Чашечные анемометры (рис. 2.6.5-15) при-
меняются главным образом в метеорологии для
измерения скорости ветра независимо от его
направления.
Крылъчаточные анемометры (рис. 2.6.5-16)
используются в основном в воздуховодах и ка-
налах для измерения скорости направленного
потока газа, в частности окружающего возду-
ха. В стандартном исполнении эти анемомет-
ры всегда соединены с указателем, который
1В оригинале сила Кориолиса называется также гирос-
копической. Это не совсем верно, так как гироскопический
эффект заключается в возникновении момента силы. Однако
по конструкции массовые расходомеры, основанные на ги-
роскопическом эффекте и действии силы Кориолиса, близ-
ки (см., например: Политехнический словарь. 3-е изд. М.:
Сов. энциклопедия, 1989. С. 444). -Примеч. пер.
Рис. 2.6.5-15. Образец чашечного анемометра
дает среднее значение скорости воздушного
потока в течение определенного времени, как
правило за минуту. Оснащенный генератором
постоянного тока (рис. 2.6.5-16), крыльчаточ-
ный анемометр позволяет, будучи соединенным
с вольтметром, сразу определить скорость по-
тока. Приборы этого типа очень хорошо подхо-
дят для дистанционных измерений.
При использовании чашечных или крыль-
чаточных анемометров необходимо вначале
обеспечить соответствие их настройки калиб-
ровочным кривым изготовителя. Для скоростей
более 0,5 м/с такие приборы, как праги то, не
применяются.
Существуют также крылъчаточные анемо-
метры с мельничной вертушкой, специально
Рис. 2.6 5-16. Образец крыльчаточного анемометра с
мельничной вертушкой и указательным циферблатом
20—1369
584
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
предназначенные для установки в воздухово-
дах. Отдельные модели оборудованы даже ком-
пьютерами, позволяющими рассчитывать сред-
нюю скорость потока за определенный проме-
жуток времени, например за 1 минуту.
В электронных анемометрах число оборо-
тов мельничной вертушки подсчитывается с
помощью фотоэлектронного датчика, определя-
ющего число падающих на него световых им-
пульсов во время вращения вертушки. Элект-
ронный счетчик импульсов сразу же выдает ре-
зультаты измерений. Диаметр вертушки состав-
ляет только от 10 до 15 мм. С недавних пор на
рынке появились новые приборы с цифровым
табло, способные подсчитывать среднюю ско-
рость за время не более 22 с и оборудованные
устройством для электронной компенсации ми-
нимального значения механических усилий на
вертушке. Электропитание таких приборов
обеспечивается с помощью батареек.
Диапазон измерений крыльчаточных анемо-
метров составляет от 3 до 20 м/с, у электрон-
ных анемометров он несколько больше: от 2 до
20 м/с.
На рис. 2.6.5-17 представлен пример элект-
ронного анемометра, способного также изме-
рять температуру, и набор датчиков для него с
их характеристиками.
Створчатые анемометры, или датчики на-
правления потока (рис. 2.6.5-18), содержат, как
правило, стержень, по которому' воздух прони-
кает в измерительную камеру; Внутри измери-
тельной камеры находится створка (лопасть).
Давление набегающего потока воздуха действу-
ет на эту створю/ н перемещает ее, преодоле-
вая силу реакции возвратной пружины. Выход
воздуха из измерительной камеры происходит
через боковые отверстия на стержне. Исполь-
зуя различные наконечники приемного стерж-
ня, можно измерять очень малые скорости, на-
пример от 0,2 до 1,0 м/с. Циферблат створча-
того анемометра проградуирован в м/с. Прибор
очень прост, удобен для использования, однако
его точность невысока. Диапазон измерений
лежит в пределах от 1 до 50 м/с.
В проволочных анемометрах для измерения
скорости потока используются тонкие металли-
ческие проволочки диаметром от 1 до 10 мкм
с электронагревом. Их сопротивление зависит
от температуры, поэтому такие проволочки
включаются в качестве одного из плеч в мост
Уитстона и. будучи обдуваемыми воздушным
потоком, меняют свое сопротивление, охлажда-
ясь этим потоком в той или иной мере в зави-
симости от его скорости.
Такие анемометры могут запитываться, с
одной стороны, постоянным током, когда про-
волочка нагревается от источника постоянного
тока со стабилизатором напряжения и, следо-
вательно, стабилизацией сопротивления, а с
другой стороны, по схеме, когда поддержива-
ется постоянная температура проволочки при
любой скорости потока. В последнем случае
схема подключения проволочки предусматри-
вает наличие обратной связи, которая за счет
изменения силы тока в зависимости от скорос-
ти набегающего потока поддерживает постоян-
ную температуру проволочки. Изменение силы
тока, в свою очередь, преобразуется в сигнал о
величине скорости потока.
Термоанемометры используют эффект подо-
греваемой термопары. Электродвижущая сила,
возникающая в результате разности температур
обдуваемой и иеобдуваемой термопар, пропор-
циональна скорости воздуха.
Большая часть приборов чувствительна к
направлению потока и быстро загрязняется.
Кроме того, на их показания оказывает влия-
ние температура потока, если только они не обо-
рудованы встроенной системой температурной
компенсации. Для того чтобы показания при-
бора быстро выходили на установившийся ре-
жим, необходимо иметь очень небольшую массу
чувствительного элемента (минимальную инер-
ционность).
В ряде термоанемометров используются
терморезнсторы (термисторы) с отрицательным
температурным коэффициентом (CTN), вклю-
чаемые в качестве одного из плеч в мост Уит-
стона. До недавнего времени температура боль-
шинства чувствительных элементов термоане-
мометров находилась в диапазоне от 100 до
200°С, вследствие чего естественная конвекция,
порождаемая этими элементами, оказывала за-
2.6.5 ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДОВ И СКОРОСТЕЙ
585
						L	1	
		MilliAir 2	J Micro	I		MiniAir Mini			MiniAir 2 : Macro	MiniAir 2 Temp
Датчики	1 Диапазоны измерений	1 Поток, м/с	I или	1 Температура, “С Точность	1 Рабочая температура, °C	1 Размеры	1 Измерительная головка, мм	1 Стержень, мм	1 Проходной размер, мм	1 Длина стержня, мм	1 _Ддинг! продола м	I		641/24	I 0,4... 20	I 0,5... 40	I -20...+140	1 z 0,5% полной шкалы 1 ii дос +1,5% показания -30...+140	I 015	0 015	I 015	1 165	I 1,5	1		642/24 0,3 ... 20 0,4... 40 -20...+140 ±0,5% голнойшюлы тивос ±1,5% показана -30...+140 022x28 015 035 175 1.5		* SX+^A.24 41-20 41 .40 -20- +140 ±0,5% полной щкалы  плюс ±1,5% шкнзяния В	-30...+140 В	080x70	( В	015 В	0108 В	225 В	1,5		721/21 20...+140 от0до70°С:±0^°С, вне этого диапазона ±0,5°С -30 ..+140 I	03x95 1	08 I	03 I	175 1	1,5
		Mini Water 2	I Micro	1		Mini Water 2 Mini	'				
Датчики	1 Диапазоны измерении Поток, м/с или Температура, °(£ Точность	/ Рабочая температура, “С Другие параметры	±	661/22	I 0,03 ... 5 0,04 ... 10 0...+70 1% полной шкалы плюс ±1,5% показания -30...+70 См. 641/24		662/22 0,02 ... 5 0,03 . . . 10 0...+70 ±1% полной шкалы 1 плюс ±1,5% показания | -30...+70 См. 642/24				
Показывающее устройство (вторичный прибор) Демонстрируемые результаты измерений Времена измерений (режимы) Питание Выходной сигнал Точность Пр инадл ежности По дополнительному заказу Дополнительные возможности	640/2 В любой момент на габ потока и температуры Start/Stop: по выбору от 2 с Кер неограниченное нов Внутреннее: батарея на 9 По скорости потока от 0 ±2 знака Сумка, чемодан, удлинит Показывающее устройся Д атчики со стойкостью д Взрывобезопасное испод		640/2	1	640/2 ло можно вызвать максимальные, минимальные и сред до 2 ч с постоянным высвечиванием га табло среднего накоптж горение измерений в режиме Start/Stop с высвечиванием В; внешнее: сетевой блок питания или батарея на 8-15 В до 1 В, по температуре 10 мВ/’С ельные стержни и провода, телескопический стержень, бл о в футах/мин н °F о 250°С, антикоррозионным покрытием, захватом няправ некие, защита от загрязнений. Специальное исполнение:					640/2 кие значения скорости иного значения. оставшегося времени DC ок питания (сетевой) тения потока то отдельному заказу
Рис. 2.6.5-17. "^пекфонный анемометр с вертушечными датчиками (модель MiniAir2, Schilknecht)
586
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Рис. 2.6.5-18. Створчатый
анемометр: слева - принципи-
альная схема, справа -внешний
вид
метное влияние на показания термоанемомет-
ра в зависимости от его пространственной ори-
ентации и направления течения при измерени-
ях малых скоростей потока. В последнее время
стали появляться модели, температура чувстви-
тельных элементов которых приближается к
40°С. Кроме того, эти модели оборудованы вто-
рым термистором, предназначенным для ком-
пенсации температуры воздуха, благодаря чему
показания такого типа приборов не зависят не
только от направления течения, но и от темпе-
ратуры набегающего потока. Диапазон измере-
ний подобных гермоанемометров, один из об-
разцов которых представлен на рис. 2.6.5-19,
составляет от 0,1 до 3,0 м/с.
Такие приборы используются главным об-
разом для определения скорости окружающего
воздуха. К сожалению, они вызывают возмуще-
ние воздушного потока и при работе с ними для
обработки результатов измерений требуется
дополнительная дорогостоящая аппаратура, со-
держащая в числе прочего час готомер и устрой-
ство сравнения.
Рис. 2.6.5-19. Образец термоанемо-
метра с нагреваемой проволочкой
2.6.5. ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДОВ И СКОРОСТЕЙ
587
2.6.5.13.	Особые случаи измерения
скорости воздуха
2.6.5.13.1.	Измерение расхода воздуха
в воздуховоде1
а)	Измерение в точках
Согласно этому методу проводятся измере-
ния скоростей в нескольких местах, равномер-
но распределенных по сечению воздуховода,
после чего вычисляется средняя скорость по
сечению. Если воздуховод имеет круглое сече-
ние (рис. 2.6.5-20), его разделяют концентри-
ческими окружностями на несколько равнове-
ликих кольцевых поверхностей, замеряя ско-
рость воздуха в различных точках окружностей,
представляющих собой внутренние границы
таких колец. В этом случае средняя скорость в
данном сечении равна средней арифметической
результатов измерений. Например, если повер-
хность разделена на 5 равновеликих частей,
расстояния точек замеров от стенки воздухово-
да составят значения, приведенные в табл.
2.6.5-1.
Концентрические окружности
Рис. 2.6.5-20. Измерение средней скорости воздуха в
круглом воздуховоде
Другой метод, называемый логарифмичес-
ки линейным, используют в тех случаях, когда
величина выделенных концентрических слоев
достаточно большая. Если измерения произво-
дятся в круглом воздуховоде в точках, распо-
1 См. стандарт NF ХЮ-231 (ISO 5221) “Распределение
и распространение воздуха. Техника измерения расхода в
воздуховодах”.
Таблица 2.6.5-1
Относительное расстояние х,/2> для 5 точек замеров
от стенки по методу равновеликих концентрических
колец (измерение расхода воздуха в круглом
воздуховоде)
x,/D	Хг/D	Хз/D	xJD	xyD
0,026	0,082	0,146	0,226	0,342
ложенных по меньшей мере на двух взаимно
перпендикулярных диаметрах, замеры следует
осуществлять как минимум в 3-5 точках на лу-
чах каждого из секторов окружности.
В случае измерений в прямоугольных воз-
духоводах их сечение разделяют на некоторое
число равных прямоугольников н замер скоро-
сти производят в центре тяжести каждого и°
них. Однако в этом случае речь вдет о доста-
точно грубом методе. Поскольку вблизи стенок
скорость потока заметно ниже, чем в центре,
нужно, по-видимому, в этой области разбивать
площадь сечения на более мелкие элементар-
ные участки, а при вычислении средней скоро-
сти учитывать соответствующие значения доли
этих участков в общей площади поперечного се-
чения.
б)	Метод кругового сканирования
В воздуховодах больших размеров или на
выходе из фильтров, теплообменников и дру-
гих устройств можно рассчитать среднюю ско-
рость, медленно перемещая крыльчаточный
анемометр с постоянной, очень небольшой ско-
ростью вдоль нескольких воображаемых окруж-
ностей по всей площади поперечного сечения
воздуховода. Такие измерения необходимо вы-
полнить дважды. Если скорости меняются
очень быстро, расчетная величина часто оказы-
вается завышенной. То же самое имеет место
в случае, когда площадь проходного сечения
крыльчатки больше чем на 1% превышает пло-
щадь воздуховода.
в)	Метод входного насадка
Для вытяжных вентиляторов со свободным
подсосом воздуха расход воздуха измеряют с
помощью входного насадка с полностью зак-
ругленными краями на входе в него, который
устанавливают перед вентилятором (рис. 2.6.5-
588
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Рис. 2.6.5-21. Устройство для измерения средней ско-
рое™ воздуха при помощи входного насадка
21). Скорость воздуха при этом определяют по
формуле
где Ар - статическое падение давления, Па.
г)	Измерение с помощью устройств для суже-
ния потока
Этот метод был рассмотрен в п. 2.6.5.6.
д)	Измерение скорости в предположении од-
номерности течения
При измерении скорости воздуха wmax вдоль
оси трубопровода круглого сечения средняя ско-
ро сть по сечению составляет и'т~((),80...
0,85)м'тах. При этом предполагается, что поток
симметричен, не закручен и полностью турбу-
лентен.
е)	Измерение расхода утечек в воздуховодах
В сетях распределения воздуха очень часто
наблюдаются утечки, обусловленные негерме-
тичностью стыков между участками воздухово-
дов, воздуховодами и различной аппаратурой.
Для измерения расхода утечек поступают сле-
дующим образом: герметично закрывают все
отверстия в воздуховоде, предусмотренные его
конструкцией (как правило, отверстия обдува,
диффузоры и т.п.), расположенные вдоль рас-
пределительной сети, взятой полностью или
частично. Затем с помощью измерительного ус-
тройства, например диафрагмы, измеряют рас-
ход, проходящий через вентилятор. При этом
работа вентилятора приводит к наддуву или
падению давления в проверяемом участке, а
давление испытания приблизительно соответ-
Таблица 2.6.5-2
Рекомендуемые значения расходов утечек для воздуховодов в зависимости от давления испытания
(или статической разности между внутренним и окружающим давлением)
Классы герметич- ности	Сети воздуховодов	Допустимый расход утечек. м3/(с-м2), для давления испытаний, Па			Примечание
		200	400	1000	
I	Нормальная герметичность (автобазы, гимнастические залы...)	2.52Х10’3	3.96Х10'3	7.2x10’	Для воздуховодов с фальцованными стыка- ми
II	Улучшенная герметичность (залы заседаний, служебные помещения ...)	0,84X10’’	1.32x10’’	2,4X10’’	Для воздуховодов с фальцованными стыка- ми
III	Повышенная герметичность (операционные, госпитали...)	0,28X10’’	0,44X10’’	0,8x10’3	Для воздуховодов с фальцованными и зава- ренными стыками
IV	Максимальная герметичность (помещения с радиоактивны- ми материалами, атомные электростанции...)	0,093X10’’	0,15х 10 ’’	0,27X10’’	Для воздуховодов с заваренными стыками
2.6.5. ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДОВ И СКОРОСТЕЙ
589
ствует рабочему давлению. В зависимости от
степени искомой герметичности можно будет
принять те или иные значения расходов утечек,
уточненные в табл. 2.6.5-2. Эти данные глав-
ным образом предназначены для специалистов
по кондиционированию воздуха. Добавим, что
ввиду отсутствия указаний по значениям рас-
ходов утечек во французских стандартах мы
воспользовались величинами стандарта DIN
24194.
2.6.5.13.2.	Измерение расхода
в вентиляционных отверстиях
и воздухозаборниках
а)	Локальные измерения
Измерения осуществляют в нескольких точ-
ках, распределенных по сечению отверстий, с
помощью либо трубок Пито или Прандтля,
либо термоанемометров. Однако вследствие,
как правило, закрученного потока с завихрен-
ностью результаты сравнительно неточны.
б)	Метод измерительного раструба
Это устройство, обычно оснащенное вырав-
нивающей решеткой, подсоединяют к отвер-
стию (рис. 2.6.5-22 и 2.6.5-23). Скорость воз-
духа измеряют в минимальном сечении растру-
ба.
Удовлетворительные результаты измерений
достигаются, если потери давления в отверстии
более значительны, чем потери давления в ра-
струбе. В случае необходимости результаты из-
мерений следует скорректировать. Этот метод
наиболее широко используется для решеток ис-
парителей.
в)	Метод нуля
С помощью вспомогательного регулируемо-
го вентилятора воздух всасывается в измерн-
Рис. 2.6.5-22. Измерение расхода воздуха через венти-
ляционную решетку потолочного испарителя или воздухо-
охладителя
прибор
Рис. 2.6.5-23. Измерение расхода воздуха через возду-
хозаборную решетку потолочного испарителя или воздухо-
охладителя
тельную камеру, подсоединенную к отверстию,
таким образом, чтобы в этой камере установи-
лось давление, равное атмосферному. Между
измерительной камерой и вентилятором уста-
навливают диафрагму или мерное сопло для
выполнения точных измерений. Результаты из-
мерений вполне удовлетворительные, однако
сам метод достаточно неудобен при реализации,
поскольку в настоящее время еще нет полнос-
тью пригодной для измерений аппаратуры.
г)	Экспериментальный метод разворачиваю-
щегося мешка
В этом методе прямо на вентиляционное от-
верстие надевают очень легкий пластиковый
мешок, свернутый или сложенный гармошкой.
Расход определяют по известному времени на-
полнения мешка. Поток воздуха, наполняюще-
го мешок, резко останавливают, как только ста-
тическое давление в воздуховоде выше по по-
току от отверстия превысит величину, начиная
с которой в воздуховоде возникают возмущения
потока.
д)	Лазерная томография'
Лазерный томограф - это специальная сис-
тема, которая позволяет визуализировать воз-
душный поток благодаря использованию томо-
графии, т.е. технологии, обеспечивающей ла-
зерную подсветку воздуха, в который предва-
рительно введены очень мелкие посторонние
частицы. Наблюдение светящейся плоскости
после этого производится либо непосредственно,
либо с помощью видеокамеры. На рис.2.6.5-24
1 Имеется в виду технология, разработанная Техничес-
ким центром аэродинамического и теплового оборудования
(СЕТ1АГ) в Orsay.
590
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Рис. 2.6.5-24. Визуализация воздушного потока на выходе из вентиляционного отверстия, получаемая с помощью ла-
зерной томографии
показана картина, получаемая для воздушной
струи на выходе из вентиляционного отверстия.
Благодаря визуализации потока и получе-
нию на этой основе распределения скоростей
во всех точках светящейся плоскости можно не
только рассчитать расходы, но и управлять по-
током воздуха, например, в холодильной каме-
ре, прилавке и т.д.
2.6.5.13.3.	Измерение скорости
окружающего воздуха
Движение воздуха в данном объеме (напри-
мер, в холодильной камере или в холодильном
складе) характеризуется изменениями во вре-
мени и в пространстве скорости окружающего
воздуха как по величине, так и по направлению.
Перемещения воздушных масс в таких поме-
щениях в той или иной мере неконтролируемы,
поскольку они вызваны не только истечением
или забором воздуха через вентиляционные от-
верстия, но и конвективными течениями, воз-
никающими при передвижениях складскими
рабочими тележек с продуктами, стеллажей,
ящиков, хранящихся на складе, при открыва-
нии дверей и т.п. В результате распределение
скоростей приобретает особо сложный харак-
тер и представить его можно только статисти-
ческой моделью (рис. 2.6.5-25).
Многочисленные эксперименты показали,
что в большинстве случаев скорость колеблет-
ся около средней величины, характеризуемой
разбросом, который может быть представлен
нормальным распределением, описываемым с
помощью закона Гаусса-Лапласа Существует
два способа получения результатов измерений.
В течение отрезка времени продолжитель-
ностью около 200 с выполняют примерно 500
замеров мгновенной скорости v Среднее ариф-
метическое значение скорости тогда будет рав-
но

Рис. 2.6.5-25. Пример изменения скорости воздуха в
помещении за короткий отрезок времени. Среднее арифме-
тическое значение скорости составляет 0,16 м/с с дисперси-
ей ±0,06 м/с
2.6.5. ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДОВ И СКОРОСТЕЙ
591
а среднеквадратичное отклонение, или корень
квадратный из дисперсии,
_ ls(v-v,)2
J V л-1
Зная среднеарифметическое и дисперсию,
можно определить скорость воздуха в данном
помещении.
В методе, который называют частотно-вре-
менным, с помощью самопишущего прибора
или интерпретирующего устройства фиксиру-
ют, в течение какого времени в процентах от
общего времени измерений скорость воздуха
превышает некоторую наперед заданную вели-
чину, например 0,1; 0,2; 0,3, ... м/с. Отклады-
вая значения скорости на оси абсцисс вероят-
ностной шкалы1 нормального распределения,
можно получить с учетом выбранного нормаль-
ного закона прямую, для чего потребуется толь-
ко два измеренных значения. Точка пересече-
ния 50%-й ординаты с этой прямой в проекции
на ось абсцисс даст среднее арифметическое, а
разность между 50%-й и 84%-й ординатами в
проекции на ось абсцисс соответствует диспер-
сии (рис. 2.6.5-26).
С помощью калькулятора среднее арифме-
тическое (величина, вероятность реализации
которой не ниже 50%), а также его увеличение
на значение дисперсии (стандартного отклоне-
ния), соответствующее 84% вероятности реали-
зации, можно определить начиная с большого
числа замеренных значений мгновенной скоро-
сти (не менее 200).
Такой метод называют методом случайной
выборки.
Используемые для измерения пульсаций
скорости приборы представляют собой, как пра-
вило, нагреваемые проволочные термоанемо-
1 Вероятностную шкалу строят следующим образом: на
ось ординат проецируют точки пересечения кривой, пред-
ставляющей функцию Дх) вероятности нормального распре-
деления (кривую Гаусса), с различными прямыми, выходя-
щими из точек на оси абсцисс от 0 до 1 перпендикулярно
этой оси. Проекции точек пересечения на ось ординат да-
дут искомую вероятностную шкалу. Кривая Гаусса на этой
шкале преобразуется в прямую (рис. 2.5.6-27).
Рис. 2.6.5-26. Изменение скорости воздуха в помеще-
нии на вероятностной диаграмме
кривая вероятности
нормального распределения
Рис. 2.6.5-27. Функция jFfy) вероятности нормального
распределения.
Слева - линейная система координат, справа - вероят-
ностная шкала
метры. Они должны иметь определенные ха-
рактеристики, в частности высокое быстродей-
ствие, температурную компенсацию, определе-
ние изменения не только величины, но и на-
правления скорости. Кроме того, датчик тем-
пературы должен иметь постоянную времени
ниже 2 с и удовлетворять требованиям так на-
зываемого закона косинуса1 в двух возможных
направлениях потока.
Временной интервал измерений должен
быть растянут самое меньшее на 200 с, а в слу-
чае существенных флюктуаций измеряемых
скоростей, т.е. когда разность замеров, выпол-
ненных в одном и том же месте, превышает
10%, этот интервал может достигать 400 с.
Вследствие того, что характеристики использу-
1 Закон косинуса касается угла падения, под которым
воздушная струя будет набегать на приемную поверхность
датчика.
S92
2. ДОПОЛНИТ ЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Рис. 2.6.5-28. Прибор для измерения скорости воздуха
в помещении с датчиком потока
емых скоростей могут сильно различаться, ре-
зультаты измерений нередко также могут иметь
значительные расхождения. На рис 2.6.5-28
представлен образец прибора, предназначенно-
го для измерения скоростей воздуха в помеще-
нии.
2.6.6. Прочие измерительные
приборы
2.6.6.1.	Измерение солнечного
излучения
Для измерения солнечного излучения могут
быть использованы следующие приборы.
•	Пирогелиометры, позволяющие измерять
интенсивность прямого солнечного излучения
путем оценки повышения температуры сереб-
ряного диска фиксированного размера (пироге-
лиометр Аббота). Существует также пирогели-
ометр Eppley, представляющий собой приемник
тепла на основе термоэлемента, напряжение
которого пропорционально прямому падающе-
му солнечному излучению.
•	Пиранометры, используемые для измере-
ния полного солнечного излучения. Их разно-
видности представляют собой различные типы
фотоэлементов, биметаллические пластины ти-
па Robitzsch и др.
•	Гелиографы (например, Campbell-Stokes),
позволяющие фиксировать продолжительность
действия солнечного излучения.
•	Альбедометры, измеряющие отношение
рассеянного или отраженного поверхностью
солнечного излучения к полному падающему
солнечному потоку.
2.6.6.Z. Измерение уровня жидкостей
Наиболее простым устройством измерения
уровня жидкостей в открытых, т.е. находящих-
ся при атмосферном давлении, резервуарах яв-
ляется поплавковый уровнемер, представляю-
щий собой поплавок с тросом механической
передачи, шкивами, противовесом и шкалой
(рис. 2.6.6-1). Если результаты измерений тре-
буется передать на расстояние, можно исполь-
зовать потенциометрическое устройство (рис.
2.6.6-2).
Однако поплавковые указатели уровня не от-
личаются высокой точностью, особенно в тех
случаях, когда плотность жидкости, уровень
которой измеряют, меняется, в результате чего,
согласно закону Архимеда (см. п. 1.3.5.2.6), глу-
бина погружения поплавка также меняется.
Кроме того, на показания поплавковых указа-
телей заметное влияние оказывают различные
силы трения, особенно в тросовых и с тержне-
вых системах. Поэтому поплавковые уровнеме-
ры используются только в тех случаях, когда не
требуется высокая точность показана В кон-
Рис. 2.6.6-1 Поплавковый указатель уровня
Рис. 2.6.6-2. Потенциометрический поплавковый ука-
затель уровня для дистанционной передачи результатов из-
мерений
2.6.6. ПРОЧИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ
593
струкции поплавковых уровнемеров использу-
ются разнообразные вторичные преобразовате-
ли, например магнитные с якорем, трансфор-
маторные и т.д. Поплавковые регуляторы уров-
ня, которые могут быть использованы в холо-
дильных установках, более подробно описаны
в п. 3.1.5.2.1.3. Измерение уровня жидкости
может также производиться с помощью мано-
метра (рис. 2.6.6-3), который реагирует на из-
менение массы жидкостного столба. Если рас-
стояние между измерительным прибором и ре-
зервуаром значительно, используют дифферен-
циальный манометр, который показывает раз-
ность давлений между базовым (опорным)
уровнем и действительно измеряемым уровнем.
Другой способ измерения и регулирования
уровня заключается в использовании электро-
дов. С этой целью два проводящих электрода
в изоляционной оболочке, погруженные в ем-
кость, соединяют с источником тока. В резуль-
тате образуется конденсатор, полное сопротив-
ление которого является причиной изменения
электрического тока. Когда уровень жидкости
меняется, то меняется и его емкость, а следо-
вательно, и величина электрического тока. В
указателе уровня, схема которого дана на рис.
2.6.6-4, центральный электрод выполнен в виде
металлического стержня, покрытого изоляцией,
в то время как роль второго электрода играет
жидкость, а в качестве диэлектрика выступает
слой изоляции, покрывающий электрод.
Кроме того, существуют и другие датчики
уровней, в основе которых лежат самые разно-
образные принципы:
- распространение звуковых и ультразвуко-
вых волн, которые отражаются от поверхности
жидкости. Это сложный процесс, главным пре-
Рис. 2.6.6-3. Манометрический указатель уровня
индикатор
усилитель
электрод
изоляция
второй
электрод
Рис. 2.6.6-4. Емкостный указатель уровня
имуществом которого является отсутствие кон-
такта измерительных инструментов с исследу-
емой жидкостью;
-	радиоизотопные; в них у-частицы, излу-
чаемые цезием или кобальтом, направляются
перпендикулярно поверхности жидкости, тол-
щину которой (уровень) требуется измерить;
после этого подсчитывают число частиц, про-
шедших через жидкость. Разность между коли-
чеством частиц, прошедших и поглощенных
или рассеянных жидкостью, будет пропорцио-
нальна толщине жидкого слоя;
-	пропускание светового пумка. Здесь, как
и в предыдущем случае, излучаемый свет час-
тично поглощается, преломляется и отклоняет-
ся в той или иной мере в зависимости от тол-
щины жидкостного слоя, пересекаемого пучком
света.
2.6.6.3. Измерение вязкости
Определение понятия динамической вязко-
сти (или сопротивления сдвигу) мы рассматри-
вали в п. 2.3.1.2 и больше к этому не будем воз-
вращаться. Вместе с тем мы собираемся опи-
сать несколько приборов, используемых для
измерения этой вязкости, в частности вязкости
холодильных масел (см. п. 3.3.2.3).
Наиболее простая система измерения дина-
мической вязкости заключается в том, что в
жидкость, вязкость которой нужно измерить,
бросают шарик заданного радиуса и плотнос-
ти и определяют установившуюся скорость его
падения в жидкости. После этого динамичес-
кую вязкость вычисляют по формуле
2 е • г2
П = т(Р-Р;)----.Па-с,
9	v
594
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
где р - плотность сферы, кг/м3;
р; - плотность жидкости, кг/м3;
g - ускорение силы тяжести, м/с2;
г - радиус сферы, м;
v - установившаяся скорость падения сфе-
ры, м/с.
Этот способ легко осуществим, не занима-
ет много времени, однако недостаточно точен,
тем более, что результаты нуждаются в коррек-
тировке (в том числе с поправкой на число Рей-
нольдса и влияние стенок).
Другой способ измерения вязкости основан
на определении скорости прохождения жидко-
сти через капиллярную трубку (рнс. 2.6.6-5). В
этом случае измеряют время, в течение кото-
рого некоторый объем жидкости протекает че-
рез капиллярную трубку под действием пере-
пада давления, обусловленного либо гидроста-
тическим напором, либо источником давления
сжатого газа (или поршнем), либо и тем и дру-
гим. В результате динамическая вязкость опре-
деляется из формулы Пуазейля:
_ _ л Ар-Г4-/
Л 8 /И ,Па'С;
где Ар - перепад давления на капиллярной
трубке, Па;
г - радиус капиллярной трубки, м;
Рис. 2.6.6-5. Принципиальная схема капиллярного
вискозиметра
t - время, с, протекания через трубку жид-
кости объемом И, м3;
I - длина капиллярной трубки, м.
Капиллярный вискозиметр - также очень
простой и дешевый прибор, но, как и шарико-
вый вискозиметр, дает величину вязкости, рас-
считываемую по предыдущей формуле, требу-
ющей многочисленных поправок, одни из ко-
торых связаны с жидкостью (поправки на слив
и поверхностное натяжение), другие - с по-
грешностями прибора (поправки на кинетичес-
кую энергию и эффекты на входе и на выходе
капиллярной трубки).
Вискозиметр с концентрическими цилинд-
рами, называемый также вискозиметром Куэт-
та (рис. 2.6.6-6), содержит цилиндр, наполнен-
ный исследуемой жидкостью, в который погру-
жен сплошной цилиндр, приводимый во вра-
щение внешним приводным устройством. Из-
меряемый при этом момент сопротивления вра-
щению будет пропорционален вязкости иссле-
дуемой жидкости. Этот прибор более сложен,
чем предыдущие, и хотя его точность не выше,
Рис. 2.6.6-6. Принципиальная схема вискозиметра Ку-
этта с коаксиальными цилиндрами:
1 - внешний цилиндр; 2 - исследуемая жидкость; 3 -
внутренний цилиндр; 4 - приводное устройство внутренне-
го цилиндра
2.6.6. ПРОЧИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ
595
чем у описанных выше устройств, результаты
измерений не требуют практически никаких
поправок.
Для измерения вязкости масел долгое вре-
мя использовали вискозиметр Энглера, при
этом результаты измерений выражались в од-
ноименных градусах, однако в настоящее вре-
мя вязкость масел измеряют вискозиметром
Хепплера, в котором калиброванный шарик
спускается по стеклянной трубке, заполненной
исследуемой жидкостью, с измерением време-
ни, в течение которого шарик проходит рассто-
яние между двумя отметками.
2.6.6.4. Измерение водородного
показателя (pH)
Измерение показателя pH позволяет опре-
делить наличие в воде кислотной или щелоч-
ной реакции и степень этой реакции. В одном
лигре чистой воды присутствуют 10'7г ионов Н+
и столько же ионов ОН . При этом вода счита-
ется нейтральной и ее показатель pH равен 7.
Если число ионов Н+ повышается, например,
до 10-5г/л, говорят, что показатель pH равен 5,
и вода считается кислой. Кислая вода имеет
показатель pH, меняющийся от 0 до 7, щелоч-
ная - от 7 до 14.
Измерение показателя pH может произво-
диться с помощью гальванических элементов1,
напряжение на измерительном электроде кото-
рых зависит только от числа ионов Н+, а напря-
жение опорного (эталонного) электрода полно-
стью независимо от их содержания (рис. 2.6.6-
7).
Эталонный электрод погружен в раствор с
известной концентрацией ионов (буферный ра-
створ), а измерительный электрод - в раствор,
концентрация ионов в котором подлежит изме-
рению. Два раствора через диафрагму электри-
чески связаны между собой. Разность потенци-
алов между двумя электродами соответствует
измеряемому значению pH раствора. Измери-
тельный электрод, как правило, выполняется из
стекла. Разность потенциалов возникает меж-
1 См. стандарт NF Т90-008 “Анализ воды. Электромет-
рическое измерение показателя pH прибором со стеклянным
электродом”.
™™ГЬНЫЙ	индикатор
стеклянная
мембрана
Рис. 2.6.6-7. Принципиальная схема рН-метра
ду двумя поверхностями специальной стеклян-
ной перегородки, погруженной в раствор. В
промышленности электроды являются предме-
том специального конструирования. В продаже
имеются также карманные pH-метры. Исполь-
зование цветных индикаторов (органических
красителей) для определения показателя pH
является простым, но приближенным методом1.
Измерение показателя pH может оказаться не-
обходимым для определения качества воды,
предназначенной для подачи в градирни, сис-
темы охлаждения конденсаторов и т.д.
2.6.6.5. Измерение электропроводности
Измерение электропроводности может ока-
заться полезным для определения содержания
солей в различных растворах (NaCl, КОН и
т.д.). Для конкретной соли электропроводность,
измеряемая в сименсах на сантиметр (См/см),
пропорциональна ее концентрации (рис. 2.6.6-
8) и меняется с температурой.
Электропроводность измеряют с помощью
кондуктометра, содержащего два электрода, по-
груженных в жидкость. Калибровка прибора
производится в мкСм/см или сразу в мг/л соли
в растворе. В качестве эталона выбран раствор
хлористого натрия вследствие его средней про-
водимости. Принято, что 1мг NaCl в 1 литре
воды при 20°С соответствует электропроводно-
сти 2 мкСм/см. Принципиальная схема кондук-
тометра с температурной компенсацией пред-
ставлена на рис. 2.6 6-9.
1 См. стандарт NF Т90-006 “Анализ воды. Колоримет-
рическое определение показателя pH”.
596
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Рнс. 2.6.6-8. Изменение электропроводности раство-
ров различных соединений в зависимости от их концент-
рации при фиксированной температуре
Рнс. 2.6.6-9. Принципиальная схема кондуктометра с
температурной конденсацией
Z.6.6.6. Газоанализаторы
Для определения содержания того или ино-
го газа в атмосфере используются самые раз-
нообразные приборы, которые в ряде случаев
позволяют обнаружить присутствие даже ма-
лейших следов различных газов. Анализ соста-
ва атмосферы может потребоваться при реше-
нии задачи обеспечения заданного содержания
различных газов, например, в холодильном
складе, особенно это касается содержания уг-
лекислого газа (СО2), азота (N2) и кислорода
(О2).
Есть газоанализаторы, основанные на изме-
рении теплопроводности газов, концентрацию
которых нужно определить. Количественное
значение теплопроводности анализируемой ат-
мосферы сравнивается с теплопроводностью
эталонного газа. Принцип измерения заключа-
ется в электронагреве проволочной нити, тем-
пература которой будет тем выше, чем ниже
теплопроводность газа. Принципиальная схема
Рис. 2.6.6-10. Принципиальная схема газоанализатора,
основанного на сравнении теплопроводностей
газоанализатора, основанного на сравнении
теплопроводностей, приведена на рис. 2.6.6-10.
Существуют также магнитодинамические
газоанализаторы, позволяющие определять ко-
личество кислорода, содержащегося в газовой
смеси. Принцип работы этих приборов осно-
ван на парамагнитных свойствах кислорода, т.е.
на том эффекте, что кислород, помещенный во
внешнее магнитное поле, сам намагничивает-
ся, причем силовые линии его намагниченнос-
ти практически совпадают с направлением
внешнего магнитного поля. В результате этого
эффекта возникает течение кислорода, которое
в большей или меньшей степени приводит к ох-
лаждению эталонной нити накаливания.
Еще один класс газоанализаторов использу-
ет отличия в поглощающей способности раз-
личных газов по отношению к инфракрасному
излучению. Источник инфракрасного излуче-
ния воздействует на два сосуда, в одном из ко-
торых находится анализируемая газовая смесь,
а в другом - эталонный газ (азот).
Принцип работы таких приборов основан на
том, что большинство многоатомных газов по-
глощают инфракрасное излучение в строго оп-
ределенной для каждого из них диапазоне длин
волн. Определение процентного содержания
газа, содержащегося в пробе, осуществляется
путем замера изменений температуры и давле-
ния в сосуде, заполненном анализируемой сме-
сью.
Для очень приближенного анализа состава
газовой смеси можно использовать индикатор-
ные трубки, в которых содержится специаль-
ный реактив, в большей или меньшей степени
меняющий свою окраску в зависимости от про-
центного содержания в атмосфере соогветству-
2.6.6. ПРОЧИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ
597
ющего газа, если анализируемая смесь пропус-
кается через эти трубки. Однако такой способ
нельзя считать точным.
Контролируемый состав атмосферы холо-
дильных складов обычно создается специаль-
ными генераторами атмосферы требуемого со-
става, оснащенными газоанализаторами для
определения содержания в этой атмосфере уг-
лекислого газа, кислорода и азота. Такие гене-
раторы искусственной атмосферы позволяют не
только контролировать ее состав, но и управ-
лять им. Более подробное рассмотрение этой
темы выходит за рамки настоящей книги.
2.6.6.7.	Подсчет количества
аэрозольных частиц1 *
В настоящее время отсутствуют какие-либо
общие методы для определения физико-хими-
ческих параметров различных частиц, находя-
щихся в воздухе, вследствие очень большого
разнообразия числа, размеров и типов этих ча-
стиц. Измерения содержащихся в воздухе час-
тиц могут заключаться в определении:
-	объема (концентрации) частиц, мг/м3 или
см3/м3;
-	количества частиц в 1 м3 воздуха;
-	их размеров, мкм (0,001 мм);
-	типа частиц в зависимости от их проис-
хождения, химического состава и т.д.
Приборы для проведения таких измерений
очень разнообразны, поэтому результаты, по-
лученные с помощью одних методов, как пра-
вило, не могут бьггь преобразованы для срав-
нения с результатами, полученными другими
методами. Измерения аэрозольных характери-
стик производятся либо с отделением частиц,
либо без отделения.
а)	Счетные камеры
В камеру объемом примерно 5 см3 отбира-
ется проба воздуха из контролируемой атмос-
феры, и подсчет количества частиц, содержа-
щихся в ней, производится визуально с помо-
1 См. стандарт NF Х44-101 “Определенней классифи-
кация чистоты воздуха и других газов в зависимости от со-
держания различных частиц”.
щью бинокулярного микроскопа. Такой подсчет
может также производиться с помощью авто-
матического устройства.
6)	Счетчики пыли
В этих счетчиках определенный объем воз-
духа всасывается с большой скоростью через
специальный насадок и направляется на диск,
покрытый тонкой пленкой адгезивного веще-
ства, перпендикулярно его поверхности. Части-
цы пыли, попадая на диск, оседают на нем, и
после этого подсчитывается их количество. Та-
кие приборы не подходят для подсчета частиц,
размер которых превышает примерно 0,7 мкм.
Некоторые из образцов счетчиков пыли обору-
дованы несколькими диафрагмами и дисками-
ловушками частиц.
в)	Гравиметрические пробоотборники
В них через фильтр пропускается строго
определенный с помощью расходомера объем
воздуха, после чего фильтр взвешивается на
аптечных весах (гравиметрия), а число частиц,
осевших на фильтре, подсчитывается визуаль-
но с помощью микроскопа.
г)	Приборы для определения запыленности воз-
духа (термопреципитаторы)
Эти приборы основаны на явлении оттал-
кивания пыли нагретым телом, в качестве ко-
торого используется тонкая нить электронагре-
вателя, помещенная между двумя плоскими
предметными стеклами микроскопа, образую-
щими узкую щель. Эффективность прибора
100%, так как размеры не превышают 1 мкм.
д) Колориметрическое тестирование
В этом методе две воздушных струи, одна
из которых является чистой, а вторая загрязнен-
ной, пропускают через два бумажных фильтра.
После окончания продувки визуально сравни-
вают степень изменения окраски обоих фильт-
ров. Метод очень неточный.
е)	Счетчики частиц Royco
Анализируемый воздух всасывается в фото-
умножитель, т.е. в ярко освещенную измери-
тельную камеру. Частицы пыли рассеивают па-
дающий на них свет, что приводит к появле-
нию в фотоэлементах умножителя электричес-
ких импульсов, которые затем подсчитывают-
ся. Наименьшая гранулометрическая чувстви-
598
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
тельность такого способа при нормальном ос-
вещении составляет около 0,3 мкм.
ж)	Радиометрические весы
В этом приборе, используемом при слабой
запыленности, пыль откладывается на пласти-
не-мишени из полиэфира. Пылевые отложения
приводят к ослаблению излучения источника р-
частиц, которое легко и быстро регистрирует-
ся ручным дозиметром, сразу определяющим
концентрацию пыли.
з)	Метод кристаллического осциллятора (пье-
зоэлемента)
Благодаря электростатическому притяже-
нию частицы пыли оседают на пьезоэлементе,
меняя собственную частоту его колебаний про-
порционально количеству осевшей пыли. Ре-
зультаты измерений выражаются в мг/м3, вре-
мя измерения составляет от 24 до 120 с, диа-
пазон измерений находится в пределах от 0,01
до 10 мг/м3.
и)	Вертикальные пылеотделители
Они состоят из цилиндроконического сепа-
ратора, установленного на входе и играющего
роль камеры стабилизации, задача которой зак-
лючается в том, чтобы задержать вначале час-
тицы пыли размером более 15 мкм, не способ-
ные проникнуть в легкие, и вторичной камеры.
Во вторичную камеру попадают только те час-
тицы, которые могут проникнуть в легкие, все
попавшие во вторичную камеру частицы под-
лежат измерению.
к)	Фильтрующие аппараты Gravikon VC 25
Основным элементом этих аппаратов явля-
ется мембранный фильтр, обеспечивающий от-
деление частиц средних размеров от очень мел-
ких частиц (рис. 2.6.6-11). Средние частицы
оседают в зоне 1 или рикошетируют в зону 3.
Мелкие частицы оседают в измерительной зоне
2.
2.6.6.8.	Определение содержания влаги
в различных материалах методом
ядерного радиозондирования
Для получения количественных данных о
содержании влаги в различных материалах
можно, разумеется, взять на пробу образец ка-
кого-либо материала, взвесить в лабораторных
Рис. 2.6.6-11. Фильтрующий аппарат Gravikon VC 25,
используемый для измерения количества частиц путем их
разделения по размерам
условиях и сравнить его плотность с плотное-
тью сухого образца. Однако метод отбора про-
бы имеет множество недостатков: приходится
нарушать целостность исследуемого материала,
снижая при этом его однородность и создавая
точку концентрации напряжений (если матери-
ал находится под нагрузкой). Поэтому целесо-
образно осуществлять проверки с помощью
методов неразрушающего контроля, одним из
которых является ядерное радиозондирование.
Для этой цели можно использовать нейтронный
щуп (на рис. 2.6.6-12 изображен установлен-
ным наверху укладки, предназначенной для его
транспортировки), который содержит источник
радиоактивного излучения на основе америция
или бериллия мощностью 75 000 нейтронов в
секунду. Излучаемые этим источником нейтро-
ны постепенно замедляются после определен-
ного числа столкновений с легкими ядрами,
такими, как ядра атомов водорода. Захват мед-
ленных, или тепловых, нейтронов, отраженных
обратно в направлении источника излучения,
производится с помощью двух детекторов на
основе изотопа гелия (Не3). Измерительное ус-
тройство оснащено встроенной электронно-вы-
числительной аппаратурой, которая подсчиты-
вает число медленных нейтронов, образовав-
шихся в результате встречи с атомами водоро-
да. В результате щуп становится фактически
2.6.6. ПРОЧИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ
599
Рис. 2.6.6-12. Нейтронный щуп как устройство нераз-
рушающего контроля (IND)
счетчиком атомов водорода. Следовательно,
молекула воды с ее двумя атомами водорода
обязательно оказывает вли гние на захват ней-
тронов, обеспечивая их отражение. Представ-
ление результатов с помощью компьютера по-
зволяет получить картину, подобную приведен-
ной на рис. 2.6.6-13, что может оказаться очень
полезным при контроле состояния теплоизоля-
ции холодильного склада или холодильной ка-
меры.
В особо сложных случаях можно дополнить
ядерное радиозондирование инфракрасным
термографическим исследованием (см. п.
2.6.2.6).
2.6.6.9.	Другие измерительные
приборы
Измерение шумов производится шумомера-
ми и шумовыми дозиметрами, а вибраций -
датчиками вибраций (виброперегрузок) или
акселерометрами (см. разд. 2.5.6).
Количество поглощаемого или выделяемо-
го тепла и удельных теплоемкостей измеряет-
ся с помощью калориметров (см. пп. 1.3.1.3 и
1.3.1.4).
Для измерения работы, например работы
компрессора, используются индикатор Ватта,
оптический манотраф или манограф, соединен-
ный с электронно-лучевым осциллографом.
Рис. 2.6.6-13. Пример гидрогра-
фической четырехцветиой съемки со-
стояния изоляции кровли холодиль-
ного склада, полученной при помощи
ядерного радиозондирования
2.7. Таблицы1
Таблица 2.7.1-1
Основные характеристики первых 100 химических элементов периодической системы
Менделеева1'
Наименование	Хими- ческий сим- вол	Дата откры- тия	Атом- ный иомер	Атомная масса, кг/ кмоль	Состояние при нормальных условиях (1=20 °C, р=1,013 бар)	Плотность, г/см3	Температура плавления, °C	Температу- ра кипения, °C
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Азот	N	1772	7	14,01	Г	1,042)	-210	-196
Актниий	Ас	1899	89	227,03	т	10,06	1 230	3200
Алюминий	А1	1827	13	26,98	т	2,70	660	2350
Америций	Ат	1944	95	241,06	г	13,67	990	2600
Аргон	Аг	1894	18	39,95	г	1,662>	-189	-186
Астат	At	1940	85	210,00	т	-	300	337
Барий	Ва	1808	56	137,34	т	3,59	710	1640
Бериллий	Be	1798	4	9,01	т	1,85	1285	2470
Берклий	Bk	1949	97	249,08	т	14,79	986	—
Бор	В	1808	5	10,81	т	2,47	2030	3700
Бром	Вг	1826	35	79,91	ж	3,12	— 7	59
Ванадий	V	1801	23	50,94	т	6,09	1920	3400
Висмут	Bi	1753	83	208,98	г	8,90	271	1650
Водород	Н	1766	1	1,008	г	0,0 892’	-259	-253
Вольфрам	W	1783	74	183.85	т	19,25	3387	5420
Г адолииий	Gd	1880	64	157,25	т	7,87	1310	3000
Галлий	Ga	1875	31	69,72	т	5,91	30	2070
Гафний	Hf	1923	72	178,49	т	13,28	2230	5300
Гелий	Не	1868	2	4,00	г	0,122)	-272	-269
Г ерманий	Ge	1886	32	72,59	т	5,32	959	2850
Гольмий	Но	1879	67	164,93	т	8,80	1470	2300
Диспрозий	Dy	1886	66	162,50	т	8,53	1410	2600
Европий	Eu	1901	63	151,96	т	5,25	820	1450
Железо	Fe	до н.э.	26	55,85	т	7,87	1540	2760
Золото	Au	до и.э.	79	196,97	т	19,28	1064	2850
Индий	In	1863	49	114,82	т	7,29	157	2050
Иридий	Ir	1803	77	192,20	т	22,55	2447	4550
Иттербий	Yb	1878	70	173,04	т	6,97	824	1500
Иттрий	Y	1794	39	88,91	т	4,48	1510	3300
1 Числовые значения характеристик элементов, приведенные в настоящем разделе, даны по французскому оригиналу
без изменений. Некоторые из них отличаются от данных, имеющихся в отечественной литературе. — Примеч. пер.
2.7. ТАБЛИЦЫ
601
Продолжение табл. 2.7.1-1
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Йод	I	1811	53	126,90	т	4,95	114	184
Кадмий	Cd	1817	48	112,40	т	8,65	321	770
Калий	К	1807	19	39,10	т	0,86	63	777
Калифорний	Cf	1950	98	251,08	т	—	—	
Кальций	Са	1808	20	40,08	т	1,53	840	1490
Кислород	О	1774	8	16,00	г	1,46”	-219	-183
Кобальт	Со	1735	27	58,93	т	8,80	1494	2900
Кремний	Si	1842	14	28,09	т	2,33	1410	2620
Криптон	Кг	1898	36	83,80	г	3,00”	-157	-153
Ксенон	Хе	1898	54	131,30	г	3,5б”	-112	-108
Кюрий	Ст	1944	96	247,07	т	13,30	1340	—
Лантан	La	1839	57	138,91	т	6,17	920	3450
Литий	Li	1817	3	6,94	т	0,53	180	1360
Лютеций	Lu	1907	71	174,97	т	9,84	1700	3400
Магний	Mg	1755	12	24,31	т	1,74	650	1100
Марганец	Мп	1774	25	54,94	т	7,47	1250	2120
Медь	Си	ДО Н.Э.	29	63,54	т	8,93	1085	2580
Молибден	Mo	1778	42	95,94	т	10,22	2620	4830
Мышьяк	As	1649	33	74,92	т	5,78	613”	-
Натрий	Na	1807	И	22,99	т	0,97	98	900
Неодим	Nd	1855	60	144,24	т	7,00	1024	3100
Неон	Ne	1898	10	20,18	г	1,44”	-249	-246
Нептуний	Np	1940	93	237,05	т	20,45	640	-
Никель	Ni	1751	28	58,71	т	8,91	1455	2150
Ниобий	Nb	1801	41	92,91	т	8,58	2425	5000
Олово	Sn	ДО н.э.	50	118,69	т	7,29	232	2720
Осмий	Os	1803	76	190,20	т	22,58	3030	5000
Палладий	Pd	1803	46	106,40	т	12,00	1554	3000
Платина	Pt	1735	78	195,09	т	21,45	1772	3720
Плутоний	Pu	1940	94	239,05	т	19,81	640	3200
Полоний	Po	1898	84	210,00	т	9,40	254	960
Празеодим	Pr	1885	59	140,91	т	6,78	935	3000
Прометий	Pm	1945	61	146,92	т	7,22	1168	3300
Протактиний	Pa	1913	91	231,04	т	15,37	1200	4000
Радий	Ra	1898	88	226,03	т	5,00	700	1500
Радон	Rn	1900	86	222,00	г	4,40”	-71	62
Реннй	Re	1925	75	186,20	т	21,02	3180	5600
Роднй	Rh	1803	45	102,91	т	12,42	1963	3700
Ртуть	Hg	ДО н.э.	80	200,59	ж	13,55	-39	357
Рубидий	Rb	1861	37	85,47	т	1,53	39	705
Рутений	Ru	1827	44	101,07	т	12,36	2310	4100
Самарий	Sm	1879	62	150,35	т	7,54	1060	1600
Свинец	Pb	ДО н.э.	82	207,19	т	11,34	328	1760
Селен	Se	1817	34	78,96	т	4,81	220	685
Сера	S	ДО н.э.	16	32,06	т	2,09	115	445
Серебро	Ag	до н.э.	47	107,87	т	10,50	.962	2160
Скандий	Sc	1876	21	44,96	т	2,99	1540	2800
Стронций	Sr	1790	38	87,62	т	2,58	770	1380
Сурьма	Sb	XVII в.	51	121,75	т	6,68	630	1750
Таллий	T1	1861	81	204,37	т	11,87	304	1460
602
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Окончание табл. 2.7.1-1
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Тантал	Та	1802	73	180,95	т	16,67	3000	5400
Теллур	Те	1782	52	127,60	т	6,25	450	990
Тербий	ТЬ	1843	65	158,92	т	8,27	1360	2500
Технеций	Тс	1937	43	98,91	т	11,50	2200	4600
Титан	Ti	1791	22	47,90	т	4,51	1670	3300
Торий	Th	1828	90	232,04	т	11,73	1700	4500
Тулий	Tm	1879	69	168,93	т	9,33	1550	2000
Углерод	С	ДО И.Э.	6	12,01	т	2,27	3700	-
Уран	и	1789	92	238,03	г	19,05	1135	4000
Фермий	Fm	1952	100	257,10	т	—	-	—
Фосфор	Р	1669	15	30,97	т	1,82	44	280
Франций	Fr	1939	87	223,00	т	—	30	650
Фтор	F	1771	9	19,00	г	1,142’	-220	-188
Хлор	Cl	1774	17	35,45	т	2,032)	-101	-34
Хром	Cr	1797	24	52,00	т	7,19	1860	2600
Цезий	Cs	1860	55	132,91	т	1,90	29	686
Церий	Ce	1803	58	140,12	т	6,71	800	3000
Циик	Zn	ДО н.э.	30	65,37	т	7,14	420	913
Цирконий	Zr	1789	40	91,22	т	6,51	1850	4400
Эйнштейний	Es	1952	99	254,09	т	—	—	—
Эрбий	Er	1843	68	167,26	т	9,04	1520	2600
13 Ввиду того, что в различных источниках имеются разночтения относительно значений плотности, температуры
плавления и кипения, мы приводим данные, наиболее часто встречающиеся в следующих трех работах: "General
Chemistry" (P.W. Atkins, Ed. Scientific American Books); “Zahlenwerte und Funktionen aus Physik, Chemie, Astronomie,
Geophysik und Technik" (Landolt-Bomstein, Shringer Verlag) и "Techniques de 1'ingenieur" (vol. KI: Constantes physico-
chimignes).
2> Плотность жидкости.
3) Температура возгонки.
Таблица 2.7.1-2
Основные характеристики химических элементов и газообразных химических соединений в нормальных условиях (температура 0°С, давление 101 325 Па)
Для хладагентов см. табл, с 3.2.7-2 по 3.2.7-4.
Наименование	Химическая формула	Молекуляр- ная масса Мн, кг/кмоль	Молеку- лярный объеме нормаль- ных условиях Ут.п, м’/кмоль	Плот- ность р, кг/м3	Плот- ность по отноше- нию к воздуху d	Индиви- дуальная газовая постоян- ная/?^ Дж/(кг-К)	Т емпера- тура плавле- ния, °C	Темпера- тура кипения, °C	Критиче- ская темпера- тура, °C	Крити- ческое давле- ние, бар	Крити- ческий объем, дм3/кг	Удельная тепло- емкость, кДж/(кг-К)		Показа- тель адиабаты
												Ср	с.	
Азот	n2	28,02	22,40	1,250	0,966	296,8	-210,0	- 196,0	- 147,1	33,9	3,22	1,04	0,74	1,40
Аргон	Аг	39,95	22,39	1,784	1,379	208,2	- 189,0	- 186,0	- 122,4	47,1	1,90	0,52	0,32	1,63
Ацетилен	с2н2	26,04	22,23	1,171	0,905	319,5	-85,2	—	35,9	62,5	4,33	1,51	1,22	1,24
Бугаи	СзНю	58,12	-	2,600	2,010	143,0	- 135,0	0,5	153,2	36,8	—	-	—	—
Водород	Н2	2,016	22,43	0,0899	0,069	4124,0	-259,0	- 253,0	-239,9	12,9	32,30	14,38	10,26	1,40
Гелий	Не	4,00	22,43	0,178	0,137	2 077,0	-272,0	- 269,0	- 268,0	2,3	15,00	5,24	3,16	1,66
Закись азота	N2O	44,01	22,25	1,978	1,529	188,9	-90,8	-88,7	36,5	70,2	—	0,89	0,70	—
Кислород	о2	32,00	22,39	1,429	1,105	259,8	-219,0	- 183,0	- 118,8	50,3	2,33	0,91	0,65	1,40
Метан	СН,	16,04	22,36	0,717	0,554	518,3	- 182,5	- 161,7	-82,5	46,3	6,18	2,16	1,63	1,32
Озон	О3	48,00	-	2,220	1,716	173,2	- 252,0	- 112,0	-5,0	93,3	—	-	—	-
Окись азота	NO	30,01	22,39	1,340	1,036	277,1	- 163,5	- 152,0	-94,0	62,8	—	1,00	0,72	1,39
Окись углерода	СО	28,01	22,40	1,250	0,966	296,8	- 205,0	191,5	- 140,2	34,9	3,22	1,04	0,74	1,40
Пары воды	Н2О	18,02	—	(0,804)	(0,621)	461,5	—	-	374,1	221,2	3,17	—	—	1,332
Пропан	С3Н8	44,09	-	1,950	1,508	188,5	- 190,0	- 42,6	96,8	43,6	—	—	—	-
Селеноводород	H2Se	80,97	—	3,664	2,833	102,6	-65,7	41,3	138,0	89,3	—	—	—	—
Сернистый газ (ангид- рид)	SO2	64,06	21,86	2,931	2,266	129,8	-75,3	- 10,0	157,2	78,8	1,92	0,61	0,48	1,27
Сероводород	H2S	34,08	—	1,539	1,190	243,9	- 85,6	-60,4	100,4	90,3	—	—	—	—
Сухой воздух (без СО2)	-	28,96	22,40	1,293	1,000	287,1	-213,0	- 193,0	- 140,7	37,7	3,20	1,006	0,719	1,40
Углекислый газ	со2	44,01	22,26	1,977	1,529	188,9	56,6°	- 78,52)	31,0	73,8	2,14	0,82	0,63	1,30
Хлор	Cl2	70,90	—	3,220	2,490	117,2	101,0	-34	144,0	77,0		—	—	—
Хлорводород	НС1	36,46	22,20	1,642	1,270	228,0	- 116,0	-85,0	51,4	84,4	—	0,81	0,58	1,40
Хлорметил	СНзС1	50,48	-	2,307	1,784	164,7	97,6	-23,7	143,1	66,8	—	0,73	0,57	1,28
Эган	с2н6	30,07	22,19	1,356	1,048	276,5	183,6	-88,6	32,1	49,3	4,80	1,73	1,44	1,20
Этилен	С2Н4	28,05	22,25	1,261	0,975	296,6	- 169,4	-103,5	9,5	51,4	4,70	1,61	1,29	1,25
° Прн давлении 52 бар.
2' Температура возгонки.
2.7. ТАБЛИЦЫ	603
Агрегаты, узлы, элементы и расходные материалы
холодильных машин и установок
3.1.	Агрегаты, узлы и элементы..................  607
3.2.	Холодильные агенты...........................981
3.3.	Холодильные масла.......................... 1053
3.1. Агрегаты, узлы и элементы
3.1
3.1.1.	Компрессоры1 и их привод
3.1.1.1.	Классификация компрессоров
и определения
В соответствии со стандартом NF Е 51-250
типы компрессоров объединены в две большие
группы: объемные компрессоры и динамичес-
кие компрессоры. Каждая из этих групп, в свою
очередь, состоит из множества разновидностей,
перечень которых приведен в табл. 3.1.1 -1.
Объемные компрессоры (поз. 1) - это меха-
низмы, в которых повышение давления дости-
гается за счет перемещения подвижного эле-
мента, обеспечивающего либо уменьшение
объема камеры сжатия (внутреннее сжатие),
либо резкое выталкивание газовой среды в тру-
бопровод нагнетания.
Объемные поршневые компрессоры (поз.
1.1)- компрессоры, в которых всасывание и
сжатие газовой среды достигаются за счет из-
менения объема камеры сжатия.
1 См. следующие стандарты: NF Е 51-200 (ISO 3857/1)
“Компрессоры, машины и механизмы газовые, термины и
определения”; NF Е 51-201 (ISO 3857/2) “Компрессоры,
машины и механизмы газовые, совокупность терминов по
компрессорам”; NF Е 51-250 (ISO 5390) “Компрессоры,
классификация”; NF Е 51-260 (ISO 1217) “Компрессоры
объемные, приемочные испытания”; NF Е 51-270 “Турбо-
компрессоры, нормы испытаний по определению характе-
ристик”; NF Е 51-281 “Компрессоры поршневые промыш-
ленного назначения, руководство по разработке и проекти-
рованию”; NF Е 51-282 “Турбокомпрессоры промышленно-
го назначения, руководство по разработке и проектирова-
нию”; NF Е 51-283 (ISO 8010) “Компрессоры промышлен-
ного назначения винтовые и им подобные, спецификация
и технические данные по разработке и проектированию”;
NF Е 35-201 (ISO 916) “Испытания холодильных машин”;
NF Е 35-411 “Шум, производимый холодильным оборудо-
ванием, снабженным компрессорами с внешним приводом
(открытыми), нормы испытаний по определению акустичес-
кой мощности”.
Поршневые компрессоры с механическим
приводом (поз. 1.1.1)- компрессоры, в которых
вращение оси преобразуется в возвратно-посту-
пательное движение поршней.
Поршневые компрессоры с независимыми
поршнями (поз. 1.1.2) - компрессоры, в кото-
рых поршень, совершающий возвратно-посту-
пательное движение, жестко (без кривошипно-
шатунного механизма) связан с поршнями дви-
гателя.
Среди компрессоров с поршнями (поз.
1.1.1.1) различают:
а	) снабженные кривошипно-шатунным ме-
ханизмом, которые могут быть.
-	простого действия (сжатие происходит в
каждом цилиндре один раз за один оборот ко-
ленчатого вала) или двойного действия (сжатие
в каждом цилиндре производится дважды за
один оборот коленчатого вала);
-	с дозарядкой (цилиндры снабжены допол-
нительным всасывающим окном, открываю-
щимся при сжатии, что позволяет обеспечить
всасывание хладагента при двух различных
давлениях);
-	прямоточные (всасывание производится
через поршень);
-	непрямоточные (всасывающий клапан
расположен в крышке цилиндра);
-	одноступенчатые и многоступенчатые;
-	с водяным и воздушным охлаждением;
-	горизонтальные, вертикальные или иные
(V, W, L);
-	смазываемые или сухие;
б	) с осевым приводом барабанного типа.
Мембранные компрессоры (поз. 1.1.1.2)
бывают:
-	одноступенчатые и многоступенчатые;
-	с водяным и воздушным охлаждением;
-	с прямым или гидравлическим управле-
нием мембраной.
608
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Таблица 3.1.1-1
Классификация компрессоров
I
1.1. Поршневые
1.1.1.	1.1.2.	1.1.3.
С механическим С независимыми Прочие
приводом	поршнями
С поршнями С мембраной	С одной осью
:—
Компрессоры
1. Объемные
2. Динамические
1.2. Ротационные
1.3. Спиральные
2.1. Лопаточные 2.2. Струйные
(турбокомпрессоры)	.
—I
1.2.2.
С двумя или
более осями
I	I
2.1.1.	2.1.2.
Осевые	Радиальные
(центробежные)
I	I
1.2.1.1.	1.2.1.2	12.1.3.	1.2.1.4.
С жидким Пластинчатые С вращающимся Прочие
кольцом	или
|	|	колеблющимся |
поршнем
1.2.2.1.	1.2.2.2.	1.2.2.З.
Винтовые Компрессоры Прочие
Roots'a
I I I
Объемные ротационные компрессоры (поз.
1.2) - компрессоры, в которых в качестве под-
вижных элементов выступают один или не-
сколько роторов, вращающихся в корпусе, обес-
печивая перемещение пластин, элементов зуб-
чатого зацепления или самих роторов.
Объемные ротационные компрессоры быва-
ют:
-	одноосные (поз. 1.2.1) или с двумя и бо-
лее осями (поз. 1.2.2);
-	одноступенчатые и многоступенчатые;
-	с воздушным или жидкостным охлажде-
нием;
-	горизонтальные и вертикальные;
-	с капельной смазкой, смазкой впрыском
или сухие.
Динамические компрессоры (поз. 2) состав-
ляют вторую большую группу компрессоров. В
них повышение давления среды достигается за
счет преобразования кинетической энергии по-
тока в потенциальную энергию давления, а ма-
гистрали всасывания и нагнетания постоянно
сообщаются между собой.
Лопаточные динамические компрессоры -
это компрессоры, в которых сжатие среды до-
стигается благодаря ротору, снабженному ло-
патками, и диффузору, обеспечивающему пре-
образование энергии потока. Их называют так-
же турбокомпрессорами.
Осевые динамические компрессоры (поз.
2.1.1)- компрессоры, в которых преобразуется
главным образом кинетическая энергия пото-
ка, движущегося через лопатки и диффузор па-
раллельно оси вращения ротора.
Радиальные, или центробежные, динами-
ческие компрессоры (поз. 2.1.2) - компрессо-
ры, в которых преобразуется главным образом
кинетическая энергия потока, д вижущегося че-
рез лопатки и диффузор от центра к перифе-
рии рабочего колеса.
Заметим, что существуют также центробеж-
ные компрессоры со спиральными лопатками,
в которых траектория потока занимает проме-
жуточное положение между осевыми и ради-
альными.
Струйные динамические компрессоры - это
компрессоры, в которых ист движущихся час-
тей, а напор создается при переходе кинетичес-
кой энергии внешнего и перекачиваемого пото-
ков в потенциальную энергию давления в спе-
циальной камере (диффузоре).
3.1.1. КОМПРЕССОРЫ И ИХ ПРИВОД
609
Рис. 3.1.1-1. Разновидности компрессорных агрегатов и компрессоров:
а - герметичный компрессорный агрегат (модель Copelaweld YH, Copeland); б - герметичный разъемный агрегат (мо-
дель D9 , Copeland) в - компрессор открытого типа (модель 4СС, Copeland)
К приведенной выше схеме следует доба-
вить еще один тип компрессоров, не упомяну-
тых в стандарте NF Е 51-250, а именно спи-
ральные, или улиточные компрессоры. Они от-
носятся к группе объемных компрессоров, и го-
ворить о них мы будем в п. 3.1.1.4.
1 т( введенные выше термины и опреде гения
читатель может сравнить с терминологией Но-
вого международного словаря по холоду и тер-
шнологией Европейского комитета предприя-
тий по производству холодильного оборудова-
ния (CECOMAF)1
3.1.1.2.	Поршневые компрессоры
3.1.1.2.1.	Общие сведения
Прежде всего заметим, что компрессором
называют механизм, в котором для увеличения
давления среды используют механическую
энергию (в отличие от абсорбционных холо-
дильных машин, описанных в разд. 1.3.7, в ко-
торых рост давления достигается за счет под-
вода тепла). Однако название “компрессор”
ничего не говорит о наличии или отсутствии в
составе такой машины приводного двигателя.
Поэтому мы будем использовать понятие “ком-
прессорный агрегат”, которое означает маши-
1 См. также термины и определения в начале данной
КНИГИ.
ну, состоящую из собственно компрессора и его
приводного двигателя. Исходя из этого можно
назвать несколько типов компрессорных агре-
гатов:
-	герметичные компрессорные агрегаты, в
которых собственно компрессор и его привод-
ной электродвигатель какого-либо типа объеди-
нены в один механизм, имеют общий вал и зак-
лючены в общий, герметично заваренный ко-
жух (рис. 3.1.1.-1, а);
-	бессальниковые компрессорные агрегаты,
называемые также герметичными разъемными
агрегатами в которых собственно компрессор
и его приводной электродвигатель какого-либо
типа объединены в один механизм, имеют об-
щий вал и заключены в общий кожух, герме-
тичность которого обеспечивается болтовым
соединением (рис. 3.1.1.-1, б);
-	компрессорные агрегаты открытого типа,
состоящие из собственно компрессора, ось ко-
торого выходит из его корпуса наружу, и нахо-
дящегося снаружи приводного двигателя, при-
чем не обязательно электрического. Приводной
двигатель соединяет' я с компрессором при по-
мощи специального устройства, в качестве ко-
торого может выступать соединительная муф-
та или ременная передача с системой пкивов.
Называть такую конструкцию компрессорным
агрегатом открытого типа можно только тог-
да, когда в ней присутствуют и компрессор и
610
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
двигатель. Если компрессор не соединен с дви-
гателем, нужно говорить о компрессоре откры-
того типа (рис. 3.1.1-1, в).
Ниже, в п. 3.1.1.2.2, мы увидим, какими
преимуществами обладают разные типы комп-
рессорных агрегатов.
Для того чтобы читатель лучше понял раз-
личия в конструкции и работе разных типов
поршневых компрессоров, их описание сопро-
вождается иллюстрациями. В частности:
-	на рис. 3.1.1 -2 изображено внутреннее ус-
тройство герметичного компрессорного агрега-
та с указанием его различных элементов. В от-
личие от разъемных компрессорных агрегатов
и компрессоров открытого типа герметичный
агрегат в случае возникновения в нем неис-
правностей. как правило, не подлежит ремон-
ту, поэтому в каталогах производителей отсут-
ствуют его разрезы и перечень внутренних де-
талей;
-	на рис. 3.1 1-За и 3.1.1 -36 в разобранном
виде изображены бессальниковый компрессор-
ный агрегат и его различные детали (см. так-
же табл. 3.1.1-2):
-	на рис. 3.1.1-4а и 3.1.1 -46 представлены
внутреннее устройство компрессора открытого
типа и его отдельные детали.
Среди всех деталей, перечисленных в таб-
лице и на рисунках, некоторые следует кратко
описать, чтобы обеспечить понимание той роли,
которую они играют.
Блок цилиндров - в много цилиндровом ком-
прессоре часть корпуса, в которой расположе-
ны цилиндры.
Верхняя головка шатуна - расширенный
конец шатуна, соединяющийся с поршневым
пальцем.
Водяная рубашка - пространство между
стенками цилиндров и головкой, внутри кото-
рого циркулирует охлаждающая вода.
Всасывающий клапан - клапан, обеспечи-
вающий проход среды из всасывающего трубо-
провода в цилиндр и препятствующий нагне-
танию среды в этот трубопровод.
Гильза цилиндра - сменная цилиндрическая
вставка, устанавливаемая в блок цилиндров,
внутри которой помещается поршень.
Головка цилиндра - закрытая сторона ци-
линдра компрессора.
Запорный всасывающий вентиль - вентиль,
встроенный в компрессор или смонтированный
на нем и предназначенный для перекрытия вса-
сывающего трубопровода.
Запорный нагнетательный вентиль -
встроенный в компрессор или смонтированный
на нем и предназначенный для перекрытия на-
гнетательного трубопровода.
Картер - неподвижная жесткая опора ко-
ленчатого вала.
Коленчатый вал - деталь поршневой маши-
ны, преобразующая возвратно-поступательное
движение поршней во вращательное движение
или наоборот.
Корпус подшипника - гнездо, предназначен-
ное для размещения в нем подшипника сколь-
жения либо качения.
Лабиринт (лабиринтное уплотнение) - бес-
контактное уплотнение в виде серии канавок,
выступов, ребер, пазов на поверхностях осей,
поршней или стыков для предотвращения уте-
чек.
Маслосъемное кольцо - поршневое кольцо,
предотвращающее подъем масла из картера в
головку цилиндра.
Нагнетательный клапан - клапан, позво-
ляющий удалять сжатый газ в нагнетательный
трубопровод и препятствующий его течению в
обратном направлении.
Нижняя головка шатуна - расширенный
конец шатуна, соединяющийся с кривошипом
коленчатого вала.
Опорное кольцо - деталь, поперечная повер-
хность которой воспринимает нагрузку вдоль
осн.
Подшипник (втулка) - деталь, служащая в
качестве опоры и направляющего элемента вра-
щающейся оси.
Подшипник качения - см. “Подшипник”.
Поршень - цилиндрическая деталь, переме-
щающаяся в цилиндре и обеспечивающая сжа-
тие рабочей среды.
Поршневое кольцо - упругое разрезное коль-
цо, установленное в канавке поршня для повы-
шения герметичности рабочего пространства
3.1.1. КОМПРЕССОРЫ И ИХ ПРИВОД
611
коленчатый вал
шатун
поршневой палец
поршень
клапанная пластина
всасывающий клапан
головка блока
пружина
внутренней подвески
комплект
нагнетательных клапанов
всасывающий патрубок
опора внутренней подвески
и ограничитель перемещения
герметичные
элекгроклеммы
ребра охлаждения
смазочные канавки
электропровода
питания двигателя
отверстия выхода масла
глушитель нагнетания
верхний подшипник
противовес
нагнетательная трубка
глушитель всасывания
сварной шов
основной подшипник
нижний подшипник
ротор
нагнетательный патрубок
пластины статора
изоляция
резиновый амортизатор
основная обмотка
пружина
внутренней подвески
картер
п рибл изител ьн ы и
уровень масла
вспомогательная обмотка отверстие подачи масла
охладитель масла
Рис. 3.1.1-2.
АЕ, L‘Unit6 Hermetique)
над поршнем или снятия со стенок цилиндра
избытка масла.
Поршневой палец - деталь, соединяющая
поршень с верхней головкой шатуна.
Сальник с набивкой - устройство, обеспе-
чивающее герметичность зазора между под-
вижной осью или штоком и неподвижным кор-
пусом.
Сальниковая набивка - материал, использу-
емый в сальниковом уплотнении для его гер-
метизации.
Сальниковое уплотнение - см. “Сальник с
набивкой”.
Сепаратор подшипника - обойма с выре-
зами по размеру элементов качения (шариков
или роликов) для их разделения в подшипни-
ках.
Уплотнение вала - устройство, герметизи-
рующее зазор между валом открытого компрес-
сора и его корпусом на выходе из последнего.
Хомут эксцентрика - кольцо из двух час-
тей, обжимающее центральную часть эксцент-
рика и играющее роль кривошипа.
Внутреннее устройство герметичного компрессорного агрегата и его различные узлы и детали (модель
Цапфа (шип) - концевая часть вращающе-
го вала, которой она опирается на подшипник
Цилиндр - полая деталь с цилиндрической
внутренней поверхностью, в которой перемеща-
ется поршень, осуществляя циклы сжатия и вса-
сывания.
Шатун - деталь, соединяющая поршень с
коленчатым валом.
Шейка кривошипа - часть коленчатого вала,
к которому шарнирно подсоединен шатун.
3.1.1.2.2.	Особенности конструкции
и работы поршневых компрессоров
3	.1.1.2.2.1. Принцип работы поршневого
компрессора
Рассмотрим схемы на рис. 3.1.1-5. На схе-
ме “а” давление внутри цилиндра ниже, чем во
всасывающем патрубке (давление испарения).
Всасывающий клапан 3 Открыт, и по мере опус-
кания поршня 5 пары перегретого хладагента
заполняют цилиндр. После того как поршень
пройдет нижнюю мертвую точку (схема “б”),
Рис. 3.1.1 -3 а. Бессальниковый компрессорный агрегат в разобранном виде (модель D4, 4-цилиндровый, Copeland). Обозначения см. в табл. 3.1.1 -2
612	3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
3.1.1. КОМПРЕССОРЫ И ИХ ПРИВОД	6В
Таблица 3.1.1 -2 Перечень деталей бессальникового компрессорного агрегата, изображенного на рис. 3.1.1-За, 3.1.1-36	
10	Корпус	150	Указатель уровня масла	251	Виит с пружинной шайбой
20	Крышка двигателя	151	Стекло указателя уровня	252	Крышка клеммной коробки
21	Прокладка крышки двигателя	152	Прокладка указателя уровня	253	Винт крышки клеммной коробки
22	Шпилька	153	Винт	260	Комплект клеммной коробки IP66
23	Гайка	160	Головка блока цилиндра	261	Прокладка клеммной коробки
24	Виит	161	Прокладка головки блока	262	Винт
25	Винт	162	Винт	263	Прокладка крышки клеммной
					коробки
30	Комплект всасывающего	163	Пробка	264	Винт
	фильтра				
31	Обойма фильтра	170	Клапанная плита	530	Электронагреватель картера в
					сборе
32	Всасывающий фильтр	180	Прокладка клапанной плиты	540	Комплект подвески
33	Заклепка	181	Штифт язычка всасывающего	541	Винт
			клапана		
34	Винт	182	Язычок всасывающего клапана	542	Шайба пружинная
35	Пружинная шайба	183	Чека язычка всасывающего	543	Шайба пружинная
			клапана		
40/50	Двигатель раздельного пуска	184	Штифт	544	Гайка
60	Коленчатый вал	190	Пробка	545	Пружина
61	Шпоика	191	Пробка электроподогревателя	546	Резиновый амортизатор
			картера		
62	Регулировочная шайба	200	Запорный всасывающий вентиль	547	Г айка защитная
63	Регулировочная шайба	201	Прокладка запорного всасываю-	551	Разгрузочный патрубок
			щего вентиля		
64	Винт	202	Винт	552	Катушка электромагнитного
					клапана
65	Стопорная шайба	203	Прокладка наконечника под	553	Прокладка под фланец
			пайку		
165	Шайба ротора	204	Наконечник под пайку	554	Винт
170	Комплект шатун—поршень	205	Фланец	555	Головка блока
171	Поршневое кольцо	206	Виит	556	Запорный вентиль
вд	Гнездо подшипника	210	Запорный нагнетательный вен-	562	Регулировочный клапан
			тиль		
181	Кольцо гнезда подшипника	211	Прокладка запорного нагнета-	563	Катушка клапана
			тельного вентиля		
82	Прокладка гнезда подшипни-	212	Винт	564	Прокладка регулировочного
	ка				клапана
83	Винт	213	Прокладка для наконечника под	565	Винт
			пайку		
90	Масляный насос	214	Наконечник под пайку	566	Головка блока
91	Прокладка масляного насоса	215	Фланец	590	Реле давления масла
92	Винт масляного насоса	216	Винт	591	Крепежная плата реле давления
					масла
93	Золотниковый вентиль	217	Фланец для вентиля	601	Двигатель
100	Опорная плита	218	Прокладка для фланца	602	Лопасти
101	Винт	219	Вннт	603	Защитный кожух
102	Пружинная шайба	220	Предохранительный клапан	604	Крышка вентилятора
110	Плита основания	221	Прокладка для крышки	611	Шпилька
111	Прокладка плиты основания	222	Крышка	612	Шайба пружинная
112	Винт	223	Винт	613	Стопор
120	Масляный фильтр	224	Пробка	614	Гайка
121	Пружина масляного фильтра	230	Клеммная плата в сборе	615	Планка
122	Намагниченная пробка	231	Прокладка клеммной платы	616	Винт
123	Прокладка	232	Винт	620	Масляный радиатор
130	Клапан полного подпора	240	Защитное реле "S"		
140	Клапан удержания масла	250	Клеммная коробка		
614
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
а	б	в
Рис. 3.1.1-36. Некоторые узлы бессальникового компрессорного агрегата, изображенного на рис. 3.1.1-3а. Обозначения
см. в табл. 3.1.1-2.
a - разгрузочное устройство; б - устройство для снижения производительности; в - дополнительный вентилятор мас-
ляного радиатора
он начинает двигаться в обратном направлении,
сжимая пары в цилиндре и тем самым закры-
вая всасывающий клапан. В это время нагне-
тательный клапан 2 остается закрытым, так как
давление в цилиндре пока ниже давления в на-
гнетательном трубопроводе и еще недостаточ-
но для того, чтобы преодолеть сопротивление
нагнетательного клапана (схема “в”) На схеме
“г” давление в цилиндре не только достигает
значения, равного давлению в нагнетательном
трубопроводе (давление конденсации), но и
превосходит его настолько, чтобы преодолеть
сопротивление нагнетательного клапана и от-
крыть его. Сжатые пары получают возможность
выхода из цилиндра до тех пор, пока поршень
не дойдет до верхней мертвой точки (схема
“д”). По конструктивным соображениям пор-
шень, находясь в верхней мертвой точке, не
должен соприкасаться с клапанной плитой 10,
следовательно, в цилиндре остается какой-то
объем, занятый газом. Геометрическое про-
странство, соответствующее этому объему, на-
зывают мертвым или вредным объемом. Как
только поршень начинает двигаться в обратном
направлении, т.е. опускаться, пары, заключен-
ные в мертвом объеме, начинают расширяться
и давление в цилиндре падает ниже давления
в нагнетательном трубопроводе. Нагнетатель-
ный клапан 2 закрывается (схема “с”). В мо-
мент, когда давление в цилиндре становится
ниже давления во всасывающем трубопроводе,
открывается всасывающий клапан 3 (схема
“а”), обеспечивая, таким образом, новый цикл.
Вышеизложенное позволяет сделать следу-
ющие заключения:
-	чем ниже будет давление испарения, тем
меньшее количество паров хладагента попадет
в цилиндр при всасывании;
-	чем выше будет давление конденсации,
тем меньшее количество паров хладагента по-
падет в нагнетательную магистраль;
-	чем больше растет отношение давления
нагнетания к давлению всасывания, тем силь-
нее уменьшается расход хладагента через ком-
прессор;
-	увеличение работы осредненных сил дав-
ления приводит к росту потребляемой компрес-
сором мощности.
3.1.1. КОМПРЕССОРЫ И ИХ ПРИВОД
615
01 - картер
02 - коленчатый вал
03 - шатунно-кривошипный механизм
04 - группа цилиндров с устройством снижения произ-
водительности
05 - группа цилиндров без устройства снижения про-
изводительности
06 - клапанный блок
07 - подшипник масляного насоса
08 - корпус подшипника
09 - масляный фильтр с пробкой
10	- встроенный клапан
11	- внутренний уравнитель
12	- поплавок возврата масла
13	- электронагреватель
14	- указатель уровня масла
15	- блок цилиндров
16	- крышка картера
17	- заправка н слив масла
18	- всасывающий коллектор
19	- центральный подшипник
2Q - устройство перекрытия цилиндров
21	- нагнетательный коллектор
22	- промежуточный ресивер
23	- патрубок отбора давления
24	- устройство снижения производительности
25	- увлажнитель
Рис. 3.1.1-4а. Разрез компрессора открытого типа (модель 88.1LFI York)
21—1369
616
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
01. Картер компрессора
1	- картер
2	- пробка
3	- заводская табличка
4	- рифленый гвоздь
5	- пробка
02. Коленчатый вал
1,2- коленчатый вал
3-обод
4-шайба
5-винт
03. Кривошипно-шатунный механизм и
поршень низкого давления
1	- уплотнительное кольцо
2	- маслосъемное кольцо
3	- поршень
4	- палец
5-шатун
6	- вкладыш подшипника
7-винт
8	- шатунная крышка
9	- стопор
10	- гайка
Рис. 3.1.1-46. Детали узлов компрессора, представленного на рис. 3.1.1-4а
3 1.1. КОМПРЕССОРЫ И ИХ ПРИВОД
617
04. Цилиндр с устройством снижения произ-
водительности
1	- кольцевая прокладка
2	- седло клапана всасывания
3	- верхнее кольцо
4	- поршень-толкатель
5	- нижнее кольцо
6	- рубашка
7	- кольцевая прокладка
8-шайба
9-шайба
10-пружина
11 - свинцовый стержень
05. Цилиндр без устройства снижения произ-
водительности
1	- кольцевая прокладка
2	- седло клапана всасывания
3	- рубашка
4	- шайба
5-шайба
6 - свинцовый стержень
06. Клапанный блок
1	- пружина
2	- гайка
3	- сопло
4	- пружина волнистая
5-демпфер
6	- клапан
7	- внутреннее седло
8-ось
9	- пружина волнистая
10-клапан
11	- винт
12	- шайба
13-плита
14	- свинцовый стержень
Рис. 3.1.1 -46. Продолжение
618
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
07. Подшипник масляного насоса
1	- винт
2	- масляный насос
3	- кривошип
4	- прокладка
5-винт
6	- корпус подшипника
7	- кольцевая прокладка
8	- подшипник
9	- диск
10-диск
11	- головка
12	- прокладка
13-пружина
14	- шток клапана
08. Корпус подшипника и его детали
1	- пробка
2	- прокладка
3	- прокладка кольцевая
4	- прокладка кольцевая
5	- гвоздь рифленый
8	- направление вращения
7	- винт
8	- простое соединение
9	- трубка
10-крышка
11 - набивка
12-корпус
13 - экран
14 - шайба
15-вкладыш
09. Масляный фильтр
1	- корпус фильтра
2	- прокладка
3	- угольник
4	- трубка
5	- прокладка
6	- фильтр
7-винт
8	- фланец
9	- пружина
10-винт
11 - крышка
12 - прокладка
Рис. 3.1.1-46. Продолжение
3.1.1. КОМПРЕССОРЫ И ИХ ПРИВОД
619
18. Всасывающий коллектор
1	- прокладка
2	- фильтрующий элемент
3	- глухая шайба
4	- кольцевая прокладка
5	- стопорное кольцо
6	- корпус коллектора
7 - кольцевая прокладка
8-втулка
9-шайба
10-винт
11 - кольцевая прокладка
19. Центральный подшипник
1 - винт
2-шайба
3 - корпус подшипника
4 - вкладыш
5-шип
6 - прокладка
7-винт
20. Устройство перекрытия цилиндров
1	- пружина
2	- затвор
3	- прокладка кольцевая
4	- прокладка
Рис. 3.1.1 -46. Продолжение
620
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
21. Нагнетательный коллектор
1	- прокладка
2	- винт
3	- коллектор
4	- коллектор
5	- прокладка
24. Устройство снижения производи-
тельности
1	- трубка
2	- гайка
3-шайба
4	- винт
5	- маркировочная пластинка
6-катушка
7	- угольник
8	- переходник
9	- трубка
10	- Т-образное соединение
11	- простое соединение
12	- трубка
13	- угольник
14	- простое соединение
15	- трубка
16	- крестовик
17	- трубка
18	- электроклапан
19-кронштейн
20 - пробка
25. Увлажнитель
1	- гайка
2	- шпилька резьбовая
3	- кронштейн
4	- трубка
5	- плата
6-винт
7	- фланец
8	- прокладка
9-кран
10-проставка
11 - электроклапан
12-катушка
13-фильтр
14-вентиль
Рис. 3.1.1-46. Окончание
3 1.1. КОМПРЕССОРЫ И ИХ ПРИВОД
621
Рис. 3.1.1 -5. Принцип работы поршневого компрессора.
1 - головка блока; 2 - нагнетательный клапан; 3 - всасывающий клапан; 4 - блок цилиндров; 5 - поршень; 6 - шатун;
- картер; 8 - кривошип; 9 - охлаждающие ребра; 10 - клапанная плита
З.1.1.2.2.2. Клапаны.1, клапанные плиты и
мертвое пространство
Выше мы установили, что, когда поршень
приходит в верхнюю мертвую точку (рис. 3.1.1-
5, д), во вредном пространстве между головкой
поршня и клапанной плитой остается некото-
1 См. также: “Работа автоматических клапанов порш-
невых холодильных компрессоров” (Fonctionnement des
soupapes automatiques des compresseurs fiigorifiiques a pistons,
". Bauer, Revue Pratique du Froid, 1988, № 666, p. 64-67).
рое количество сжатых паров. Наличие этого
пространства объясняется технической необхо-
димостью обеспечения нормальной работы кла-
панов, как правило язычкового типа (рис. 3.1.1-
6). Когда по окончании цикла сжатия поршень
движется вниз, сжатые пары, заключенные во
вредном пространстве, вновь расширяются и
тем самым снижают объем, который могут за-
нять всасываемые пары (рис. 3.1.1-7). А так как
вдобавок к этому сжатые пары нагреты, они
повышают температуру холодных паров, посту-
пающих в цилиндр, что приводит к дополни-
622
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Рис. 3.1.1 -6. Клапанная плита, оборудованная клапа-
нами классического язычкового типа
Рис. 3.1.1-7. Влияние остаточных парив, заключенных
в мертвом пространстве, на холодопроизводительность
тельному снижению холодопроизводительнос-
ти Чтобы такое снижение было минимальным,
некоторые изготовители устанавливают специ-
альные клапаны. На рис. 3.1.1-8 изображена
клапанная плита, состоящая из трех сваренных
между собой частей и содержащая два типа спе-
циальных клапанов. Всасывание паров в ци-
линдр происхс цит через кольцевой всасываю-
щий клапан, преимущества которого заключа-
ются в очень малых потерях давления на нем
Рнс. 3.1.1-8. Клапанная плита дтя кольцевого всасыва-
ющего клапана и таблеючного нагнетательного клапана
(Copeland)
Рис. 3.1.1-9. Принцип работы кольцевого всасываю-
щего клапана н таблеточного нагнетательного кл-пана (си-
стема Discus, Copeland)
(рис. 3.1.1-9, а). Сжатые пары хладагента про-
ходят в свободное пространство между клапан-
ной плитой и таблеточным клапаном, который
приподнимается (3 1 1-9, б), а затем вновь опус-
каете.0 таким образом, что оказывается на од-
ном уровне с головкой поршня. Соответствен-
но верхняя мертвая точка находится гораздо
ближе к клапанной пластине, а объем вредно-
го пространства уменьшается, что приводит к
повышению объемного КПД (рис. 3.1.1-9, в)
Таблетка нагнетательного клапана представляет
собой усеченный конус, выполняется из специ-
3.1.1, КОМПРЕССОРЫ И ИХ ПРИВОД
623
Рис. 3.1.1-10. Специальная фор-
ма головки поршня и клапанной пла-
стины, обеспечивающая минималь-
ный объем вредного пространства
система Multiconus, Dorin).
НД - низкое давление, ВД - вы-
сокое давление
ального полимера и обладает такими свойства-
ми, как:
-	высокая эластичность, улучшающая гер-
метичность;
-	незначительная удельная масса, обеспечи-
вающая открытие и закрытие с очень малым
запаздыванием;
-	износостойкость и сохранение работоспо-
собности при температуре до 480 °C в среде
хладагента и холодильного масла;
-	отсутствие металлических стуков.
В системе, представленной на рис. 3.1.1-10,
головка каждого поршня имеет 4 выступа (на
схеме видны только 2), которые при нахожде-
нии поршня в верхнем положении входят в со-
ответствующие отверстия клапанной плиты.
Такая конструкция в сочетании с нагнетатель-
ным клапаном кольцевого типа обеспечивает
максимально возможное уменьшение объема
вредного пространства.
3.1.1.2.2.3.	Уплотнительные устройства
Проблема герметичности в холодильном
компрессоре с учетом величин давлений в раз-
ных его частях всегда должна быть объектом
пристального внимания, поскольку, с одной сто-
роны, утечки хладагента наружу приводят к
уменьшению величины заправки, создают вред-
ные условия на рабочем месте и загрязняют
воздух, а с другой стороны, проникновение в
компрессор воздуха и влаги вызывает неблаго-
приятные последствия для его нормальной ра-
боты.
Для неподвижных соединений герметич-
ность достигается с помощью различных про-
кладок, изготовленных из неопрена и клинге-
рита - специальных деформирующихся мате-
риалов. Однако для валов компрессоров откры-
того типа решить эту проблему гораздо слож-
нее, так как требуется обеспечить герметич-
ность зазора между неподвижным корпусом
компрессора и вращающейся осью в случае,
когда она выходит за пределы корпуса.
Существует множество различных уст-
ройств, позволяющих избежать перетекания
газов через зазоры изнутри наружу и наоборот.
Такие устройства называются уплотнительны-
ми и состоят из целого ряда деталей.
Мы будем рассматривать в основном уплот-
нительные устройства двух типов: сальниковые
(рис. 3.1.1-11 и 3.1.1-12) и сильфонные. В не-
которых сальниковых уплотнениях содержится
по одному подвижному и одному неподвижно-
му вкладышу, в некоторых - по два.
Уплотнительное устройство заключено в
уплотнительную коробку, которая крепится к
корпусу машины (механизма). Внутри коробки
уплотнение обильно проливается маслом, кото-
рое играет двоякую роль: с одной стороны,
обеспечивает смазку уплотнения, с другой -
снимает тепло, выделяющееся при трении под-
вижных деталей о неподвижные.
Одной из основных характеристик уплотни-
тельного устройства является расход утечки
(максимально допустимая негерметичность),
величина которого при нормальной работе для
большинства уплотнений в средних компрессо-
рах не должна превышать 0,05 см3 за час ра-
боты.
Если уплотнительные устройства не выпол-
няют свою функцию, это может быть обуслов-
лено такими дефектами в них, как:
624
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Рис. 3.1.1-11. Пример уплотнительного ус-
тройства (Copeland):
1 - болт, 2 - маркировочная пластинка;
3 - неподвижная крышка; 4 - кольцевая про-
кладка; 5 - вращающийся графитовый вкла-
дыш; 6 - кольцевая прокладка; 7 - коробка; 8 -
поджимающая пружина
Рис. 3.1.1-12. Пример уплотнительного устройства с
плавающим кольцом (Bitzer):
1 - подвижные элементы; 2 - неподвижные элементы;
3 - приводной шип
Рис. 3.1.1-13. Проверка осевого биения компрессора
(Bitzer).
1 - индикатор (прибор для измерения осевого биения);
2 - обойма подшипника; 3 - прокладка; 4 - коленчатый
вал; 5 - вкладыш; В - величина осевого биения (в соответ-
ствии с конструкторской документацией, как правило, не
должна превышать 0,3-0,5 мм)
-	неправильная смазка (слишком мало мас-
ла или в масле растворено слишком много хлад-
агента);
-	значительный износ приводного механиз-
ма;
-	недопустимо большое осевое биение ко-
ленчатого вала (рис. 3.1.1-13);
-	высокий нагрев;
-	сильные вибрации;
-	перекос соединительной муфты или ре-
менной передачи.
3.1.1.2.2.4.	Устройства регулирования
холодопроизводительности
Все холодильные установки, как правило,
работают в условиях значительных колебаний
тепловой нагрузки в зависимости от областей
их использования. Следовательно, все они нуж-
даются в регулирующих устройствах. В осно-
ве работы таких устройств лежат различные
методы, а именно:
- изменение массового расхода хладагента
за счет регулировки числа оборотов компрес-
3.1.1. КОМПРЕССОРЫ И ИХ ПРИВОД
625
сора, блокировки клапанов, перепуска между
нагнетательным и всасывающим коллекторами;
- изменение состояния всасываемых паров,
т.е. состояния, которое определяет холодопро-
изводительность, за счет регулировки давления
испарения.
Приведение массового расхода хладагента
в соответствие с потребностью в холоде про-
порциональным изменением числа оборотов
компрессора является наиболее простым мето-
дом регулировки холодопроизводительности,
так как не требует дополнительных устройств.
Вместе с тем стоимость приводных механизмов
с непрерывным линейным регулированием чис-
ла оборотов очень высока, поэтому такая сис-
тема для обычных условий используется ред-
ко. В результате регулировка числа оборотов,
как правило, имеет ступенчатый характер и осу-
ществляется при помощи электродвигателей с
многополюсным подключением. При больших
мощностях можно использовать тиристоры, но
эти приборы также очень дороги.
Наиболее часто используется регулировка
массового расхода хладагента путем блокиров-
ки в открытом положении всасывающих кла-
панов одного или нескольких цилиндров, одна-
ко нельзя не учитывать возникающие при этом
потери на трение. Подобная система обеспечи-
вает линейное пропорциональное регулирова-
ние и является вполне допустимой для много-
цилиндровых компрессоров, позволяя одновре-
менно разгружать их на запуске. Однако об-
ласть применения компрессоров, регулируемых
таким способом, ограничена необходимостью
отводить тепло, которое образуется за счет тре-
ния в потоке невостребованного расхода и по-
вышает температуру в конце сжатия.
На рис. 3.1.1-14 приведено изменение по-
требляемой мощности при изменении холодо-
производительности путем блокировки клапа-
нов. Видно, что потребляемая мощность сни-
жается меиее быстро, чем холодопроизводи-
тельность. Если, например, каждому значению
К (Вт) потребляемой мощности соответствует
свое значение X (Вт) холодопроизводительно-
сти, то при снижении последней до 50% от но-
минала потребляемая мощность составит 54%
от номинала.
Рис. 3.1.1-14. Мощность, потребляемая поршневым
компрессором с регулировкой путем блокировки клапанов,
в зависимости от холодопроизводительности
Команду на блокировку клапанов в откры-
том положении может выдавать реле давления
или термореле, управляемые шаговым регуля-
тором.
Для реализации еще одного способа регу-
лирования массового расхода можно также пе-
репускать сжатые пары во всасывающий тру-
бопровод. При этом используется либо элект-
ромагнитный клапан, объединенный с реле низ-
кого давления, либо клапан постоянного давле-
ния, открывающийся, как только давление вса-
сывания начинает падать. Впрыск сжатых го-
рячих газов во всасывающий коллектор еще
больше повышает температуру в конце сжатия,
при том что теоретический диапазон регулиро-
вания такой системы меньше. Однако можно
достичь гораздо большего диапазона линейно-
сти системы, почти 100%, если с помощью тер-
морегулирующего вентиля впрыскивать жидкий
хладагент во всасывающую магистраль (рис.
3.1.1-15) или перепускать горячие газы в соот-
ветствующую точку испарителя.
В любом случае необходимо стараться как
можно лучше перемешать жидкость и горячие
газы для получения совершенно однородной
смеси.
Но в таких схемах всегда существует опас-
ность, что при полной тепловой нагрузке регу-
лятор перепуска или регулятор холодопроизво-
626
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
/1, кДж/кг —“
Регулятор перепуска
расхода или регулятор
холодопроизводитель-
ности
Л------------------
Регулятор
Рис. 3.1.1-16. Принципиальная схема регулирования
давления всасывания компрессора (вверху соответствую-
щий цикл на диаграмме h, 1g р)
Рис. 3.1.1-15. Принципиальная схема регулирования
массового расхода для изменения холодопроизводительно-
сти путем перепуска (вверху соответствующий цикл иа ди-
аграмме h, lg р)
дительности полностью не закроется. В связи
с этим целесообразно выше по потоку устанав-
ливать электромагнитный клапан, который бу-
дет закрываться, как только вырастет давление
или температура.
С другой стороны, в отличие от ранее опи-
санных систем, в системе с перепуском расхо-
да мощность, потребляемая компрессором, ос-
тается постоянной.
Вот почему этот способ регулирования при-
меняется в компрессорах с небольшой холодо-
производительностью или используется как до-
полнительный к уже перечисленным.
Регулирование давления всасывания (рис.
3.1.1-16) позволяет изменять объемную холо-
допроизводительность. Действительно, при
расширении паров их удельный объем растет
при постоянной разности энтальпий
^4 — ^2~^4'
При значительном падении давления также
возрастает температура в конце сжатия, что, как
следствие, ограничивает область применения
данного способа регулирования. Из табл. 1.3.6-
23 видно, что при снижении температуры или
давления всасывания холодопроизводитель-
ность падает быстрее, чем мощность, потреб-
ляемая компрессором. Этим объясняется, что
указанный способ регулирования ограничен
небольшими мощностями или применяется
только в дополнение к'предыдущим способам.
Примеры систем регулирования холодопро-
изводительности компрессоров
В 4- или 6-цилиндровых компрессорах
Carrier 06D и Е устройство снижения произво-
дительности перекрывает всасывающие окна в
некоторых цилиндрах, которые начинают при
этом работать вхолостую, что снижает эффек-
тивность работы испарителя.
При работе с полной нагрузкой (рис. 3.1.1-
17) электромагнитный клапан снижения мощ-
ности, которым оборудован компрессор, нахо-
дится в закрытом положении и обесточен, что
3.1.1. КОМПРЕССОРЫ И ИХ ПРИВОД
627
Рис. 3.1.1-17. Работа компрессора, оснащенного системой снижения мощности, при полной нагрузке (модель 06D и Е,
Carrier)
соответствует номинальной мощности компрес-
оров. В этом случае внешний регулятор посто-
янно поддерживает давление всасывания не-
много выше заданной величины и сохраняет
электромагнитный клапан закрытым. Давление
нагнетания, воздействуя на поршень механиз-
ма разгрузки, сжимает возвратную пружину и
открывает проход для всасывания газов через
седло клапана данного механизма.
Когда потребность в холоде уменьшается,
давление всасывания падает и при достижении
им заданной величины внешний регулятор вы-
дает команду подачи напряжения на электро-
магнитный клапан, который открывается, со-
единяя полость перед поршнем механизма
разгрузки с всасывающей полостью компрес-
сора (рис. 3.1.1-18). Поршень механизма раз-
грузки перестает давить на шток клапана ме-
ханизма разгрузки, и возвратная пружина зак
рывает этот клапан. Доступ газа из всасываю-
щей магистрали в цилиндр прекращается, ци-
ндр начинает работать вхолостую, и холодо-
производительность компрессора падает.
Цля 4-цилиндрового компрессора регулиро-
вание производительности сводится к перево-
ду со 100 на 50%, что соответствует потребля-
емой мощности 100 и 57%. В 6-цилиндровом
компрессоре 3 ступени производительности:
100, 66,6 и 33,3%, что соответствует потребля-
емой мощности 100, 72 и 44%.
В компрессорах моделей 5F и 5Н того же
изготовителя предусмотрена последовательная
разгрузка цилиндров путем блокировки клапа-
нов (рис. 3.1.1-19). Управляющий механизм
содержит встроенный вентиль снижения про-
изводительности и гидроцилин ip, поршень ко-
торого воздействует на всасывающие клапаны.
Гидроцилиндр, выполняющий роль возвратной
пружины, работает на масле, подаваемом от
масляного насоса.
Когда потребность в холоде падает, вентиль
снижения производительности уменьшает дав-
ление масла в гидроцилиндре с помощью гид-
равлического реле, имеющего калиброванное
отверстие, что блокирует всасывающие клапа-
ны в открытом положении и заставляет соот-
ветствующий цилиндр работать вхолостую, по-
нижая тем самым и холодопроизводительность.
Заметим, что на запуске все цилиндры, обору-
дованные таким устройством, работают вхоло-
стую до тех пор, пока в пропессе выхода на ре-
жим компрессора и масляного насоса давление
масла не достигнет достаточной величины.
628
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Рис. 3.1.1-18. Работа компрессора, оснащенного системой снижения мощности, при пониженной нагрузке (модель
06D и Е, Carrier)
Рис. 3.1.1-19. Система снижения производительности компрессоров моделей 5F и 5Н фирмы Carrier
Последовательная разгрузка цилиндров пу-
тем блокировки клапанов в зависимости от из-
менения давления всасывания наиболее пред-
почтительна из всех систем, действующих в
головках цилиндров, так как она не только наи-
более точная, но и вдобавок позволяет сохра-
нить равновесие всех подвижных деталей при
пониженной нагрузке.
Ступени регулирования холодопроизводи-
тельности и величины потребляемой на каждой
3.1.1. КОМПРЕССОРЫ И ИХ ПРИВОД
629
Таблица 3.1.1-3
Холодопроизводительность и потребляемая мощность компрессоров серий 5F и 5Н Carrier в зависимости
от числа задействованных цилиндров
	Общее число ци- линд- ров	Макси- мальное число незадей- ствован-	Ступени холодопроизводительности (в % от полной)									
			100	87 2	83 у	75	661	621	50	37г	33 1	25
Модель		ных	Потребляемая мощность (в % от полной)									
		цилинд-	100	90	86	80	74	71	60	50	к	38
		ров	Число задействованных цилиндров									
5F20	2	1	2	-	—	—	—	-	1	—	—	—
5F30l)	3	1	3	—	—	—	2	—	—	—	—	—
5F40	4	3	4	—	—	3	—	—	2	—	—	1
5F60	6	4	6	—	5	—	4	—	3	—	2	—
5Н40	4	3	4	—	—	3	—	—	2	—	—	1
5Н46	4	3	4	—	—	3	—	2	2	—	—	1
5Н60	6	4	6		5	—	4	—	3	—	2	—
5Н66	6	4	6	—	5	—	4	—	3	—	2	—
5Н80-86	8	6	8	7	—	-	—	5	—	3	—	2
5Н120-126	12	8	12	-	10		8		6	-	4	—
По отдельному заказу поставляется с 2 исключаемыми цилиндрами (понижение до 33 у %).
ступени мощности в зависимости от числа ци-
линдров для различных моделей компрессоров
серий 5F и 5Н фирмы Carrier приведены в табл.
3.1.1-3.
В открытых поршневых компрессорах York
серии 88.1 регулирование холодопроизводи-
тельности достигается путем исключения из
работы одного или нескольких цилиндров либо
блока цилиндров с помощью системы декомп-
рессии, позволяющей возвращать во всасыва-
ющую полость нагнетаемый поршнями газ
(рис. 3.1.1-20). Эта операция осуществляется
подъемом всасывающих клапанов кольцевыми
сервопоршнями В под действием сжатого газа
из нагнетательной полости. При остановленном
компрессоре или при работе с полной произ-
водительностью сервопоршень В прижат к сво-
ей нижней мертвой точке противодействующи-
ми пружинами С. В случае необходимости сни-
жения производительности вручную или авто-
Рис. 3.1.1-20. Система сни-
жения холодопроизводительнос-
ти открытых компрессоров York
серии 88.1
Работа с полной производительностью Работа в режиме прекращения сжатия
630
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Обратный клапан
Смотровое окно
Масляный фильтр
указателя уровня масла
Рис. 3.1.1-21. Система принудительной смазки с масляным насосом бессальникого компрессора 3-цилиндрового агре-
гата, охлаждаемого всасываемыми парами хладагента (Copeland)
магически, с помощью электромагнитного кла-
пана, в полость каждого сервоцилиндра пода-
ется газ высокого давления из нагнетательной
полости компрессора, после чего компрессор
начинает работать с пониженной производи-
тельностью.
З.1.1.2.2.5.	Смазка
Смазка внутренних узлов компрессора мо-
жет производиться различными способами в
зависимости от мощности рассматриваемого
компрессора. Если речь идет о компрессоре
малой мощности, т.е. менее 10 кВт, смазка про-
изводится простым разбрызгиванием масла.
Такое разбрызгивание обеспечивается движе-
нием головок шатунов в масле и, как правило,
оказывается достаточным для нормальной
смазки подвижных частей, несущих на себе ка-
пельки масла. При этом для смазки более уда-
ленных от картера деталей, например уплотни-
тельных узлов, в корпусе компрессора предус-
матривается небольшой специальный канал,
позволяющий маслу проникать в уплотнитель-
ный узел.
Смазка разбрызгиванием, или естественная
смазка, оказывается недостаточной для комп-
рессоров, мощность которых превышает 10 кВт,
поэтому в них конструкторами предусматрива-
ется использование масляного насоса, как пра-
вило, шестеренчатого типа. Этот насос обычно
расположен в конце вала (рис. 3.1.1-21) и ва-
лом же приводится в действие независимо от
направления вращения его колес.
Масло, находящееся в картере на уровне,
который можно контролировать через смотро-
вое окно указателя уровня, после прохождения
через масляный фильтр и насос под давлени-
ем подается в сеть смазочных каналов и под-
водится ко всем смазываемым точкам, откуда
под действием силы тяжести стекает на дно кар-
тера. В некоторых случаях для очень больших
компрессоров масляный насос устанавливает-
ся снаружи, а система смазки иногда бывает
смешанной, т.е. капельной (разбрызгиванием)
и принудительной (насосной).
3.1.1.2.2.6.	Обогрев картера
Если компрессор работает не на аммиаке, а
на других хладагентах, то масло в картере в
3.1.1. КОМПРЕССОРЫ И ИХ ПРИВОД
631
соответствии с установившимися в нем темпе-
ратурой и давлением может растворять более
или менее значительное количество хладаген-
та, особенно при остановке компрессора. Это
приводит к двум отрицательным последствиям.
Во-первых, заставляет ошибочно думать, что
если уровень масла превышает требуемый, то
этого вполне достаточно, в то время как на са-
мом деле может иметь место нехватка масла,
и, во-вторых, при повторном запуске компрес-
сора из-за понижения давления в картере и
вскипания хладагента, растворенного в масле,
образуется масляно-паровая эмульсия. Эта
эмульсия, попадая при всасывании в цилинд-
ры, вызывает гидрсудары и миграцию более
или менее значительного количества масла в
контур хладагента, что может привести к неже-
лательным результатам.
Наиболее значительной опасность растворе-
ния большого количества хладагента в масле
бывает в следующих двух случаях:
а)	когда компрессор находится в таком мес-
те, где окружающая температура ниже, чем тем-
пература других агрегатов установки. При ос-
тановке компрессора хладагент конденсирует-
ся в наиболее холодном участке контура, те. как
раз в картере компрессора;
б)	когда в схеме установки не предусмотре-
но устройство автоматической откачки хлада-
гента из низконапорной части контура при ос-
тановках компрессора (“pump down”). Значит,
после остановки в этой части сохраняется от-
носительно высокое давление.
Следовательно, поскольку содержание хлад-
агента, растворенного в масле, тем ниже, чем
выше температура и ниже давление, масло в
картере при остановках компрессора целесо-
образно подогревать.
С этой целью используют электронагрева-
тели, которые позволяют поднять температуру
масла в компрессоре выше температуры наи-
более холодной точки установки.
Мощность картерного нагревателя следует
определить таким образом, чтобы не допускать
перегрева масла. Однако при очень низких тем-
пературах окружающей среды и при сильно пе-
реохлажденном всасывающем трубопроводе
элекгроподогрев картера оказывается не всегда
достаточным, чтобы исключить возможность
растворения хладагента в масле, поэтому в та-
ких случаях необходимо предусматривать сис-
тему откачки.
Электроподогреватели картера имеют, как
правило, мощность 50, 60 и 100 Вт. Если они
установлены снаружи, их можно заставить ра-
ботать непрерывно, подведя к ним электропи-
тание по отдельной линии. В большинстве же
случаев работа электроподогревателей органи-
зована таким образом, что питание на них по-
дается через вспомогательный контакт пуска-
теля двигателя при остановках компрессора и
снимается при его повторных запусках. Вмес-
те с тем, если нагреватели погружены в масло,
они не должны работать при работающем ком-
прессоре, чтобы не произошло перегрева мас-
ла.
На рис. 3.1.1-22 приведен пример наружно-
го электроподогревателя, установленного на
нижнем днище картера компрессора.
3.1.1.2.2.7.	Реле контроля давления масла
Ниже речь идет об устройстве, предназна-
ченном для предотвращения повреждений, ко-
торые могут произойти в компрессоре с при-
нудительной смазкой, если давление масла ста-
нет недостаточным.
В общем случае давление масла может
упасть ниже нормы по следующим причинам:
- количество масла, содержащегося в компрес-
соре, слишком мало, так как первоначально за-
литое в картер масло перетекло в другие части
установки. Эта ситуация может возникнуть при
различных обстоятельствах:
*	малая скорость потока во всасывающей
магистрали, что не обеспечивает возврата мас-
ла в компрессор;
*	компрессор работает с высокой частотой
циклов “пуск-остановка”, и масло, попадающее
в контур при каждом запуске, не успевает вер-
нуться в картер;
*	слишком высокая концентрация хладаген-
та в масле и образующаяся при запусках эмуль-
сия облегчают попадание масла в контур;
-	забит масляный фильтр;
632
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Рис 3.1.1-22. Наружныйэлекг-
роподогреватель, расположенный
на нижнем днище картера комп-
рессора (Copeland)
-	плохо работают либо плохо настроены регу-
ляторы, в результате чего поддерживается
слишком слабый перегрев всасываемы х паров
или впрыск хладагента происходит с запазды-
ванием;
-	плохо работает или неисправен масляный на-
сос.
Реле контроля смазки (рис. 3.1.1-23) состо-
ит из трех основных частей.
• Прерыватель дифференциального реле
давления Масляный насос должен подавать
масло к трущимся частям под давлением, пре-
вышающим давление газа в картере, следова-
тельно, давление масла всегда должно быть
Рис. 3.1.1-23. Принципиальная схема реле контроля давления масла (Copeland):
1 - к картеру (сильфон низкого давления); 2 - устройство блокировки запуска; 3 - добавочное сопротивление; 4 -
управляющий контур; 5 - питание реле времени с нормально разомкнутым контактом защиты компрессора; 6 - прерыва
тель дифференциального реле давления; 7 - реле времени; 8 к масляному насосу (сильфон высокого давления)
3.1.1. КОМПРЕССОРЫ И ИХ ПРИВОД
633
выше давления в картере. Вместе с тем для нор-
мальной смазки подшипников компрессора
важна не абсолютная величина давления нагне-
тания масла, а разность между этой величиной
н давлением в картере.
•	Реле времени. Это устройство необходи-
мо для того, чтобы компрессор не отключался
по команде от реле контроля смазки в течение
первых примерно 120 с работы, составляющих
временную задержку на период за который дав-
ление масла достигает своего номинального
значения. Следовательно, задача репе времени
заключается в том, чтобы препятствовать сра-
батыванию реле контроля смазки в течение
примерно 120 с начиная с момента запуска ком-
прессора. Если же по истечении этого времени
давление масла не достигнет номинального зна-
чения, реле остановит компрессор.
•	Устройство блокировки запуска компрес-
сора. Если реле контроля смазки сработало и
остановило компрессор, значит, давление мас-
ла слишком мало. В этих условиях нельзя до-
пустить повторный запуск компрессора, чтобы
не подвергать опасности разрушения его тру-
щиеся детали.
Прежде чем запускать компрессор, необхо-
димо найти и устранить причину срабатывания
реле контроля смазки.
На рис. 3.1.1-24 показан внешний вид реле
контроля давления масла.
Всякий раз перед вводом в эксплуатацию
необходимо проверить работу временного уст-
ройства, проконтролировать настройку диффе-
ренциального реле давления и, наконец, опре-
делить необходимый уровень давления масла.
Последняя операция требует измерения дав-
ления на выходе из масляного насоса и давле-
ния в картере. Разность этих давлений и состав-
ляет необходимый уровень давления масла.
Давление на выходе из масляного насоса
контролируется напрямую с помощью вентиля
Шредера (ниппельного вентиля), предусмотрен-
ного в большинстве компрессоров (рис. 3.1.1-
25)
Давление в картере определяется с помо-
щью манометра, подсоединяемого к запорно-
Рис. 3.1.1-24. Внешний вид электронного реле контро-
ля давления масла
му всасывающему вентилю, после запуска и
выхода на режим компрессора.
Детально эта операция описывается в тех-
нической инструкции изготовителя.
3.1.1.2.2.	8. Защита нагнетаемых паров
от перегрева
В компрессорах с масляной смазкой какое-
то количество масла всегда уходит из картера
в нагнетательный трубопровод и далее в холо-
дильный контур. Уходящее масло подвержено
влиянию температуры нагнетания, и, если она
Рис. 3.1.1-25. Вентиль Шредера (ниппельный), позво-
ляющий измерять давление на выходе из масляного насоса
(Copeland):
1 - подключение реле контроля давления масла; 2
рифленый колпачок; 3 — встроенный обратный клапан
(ниппель); 4 - к масляному насосу
634
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
становится слишком высокой, образуется мас-
ляный нагар, который оседает на различных ча-
стях компрессора и контура: клапанных плитах,
трубопроводах, фильтрах и т.д., что приводит
к преждевременному износу отдельных деталей
из-за недостаточной смазки. С другой стороны,
снижение вязкости масла может быстро по-
влечь за собой заклинивание поршней компрес-
сора. Кроме того, высокая температура вредна
и для большинства хладагентов: например, R22
начинает разлагаться в кварцевой трубке при
достижении температуры 288°С. В реальных
условиях температура разложения может ока-
заться гораздо ниже, поскольку конструкцион-
ные материалы большинства холодильных ус-
тановок, такие, как сталь или медь, играют роль
катализаторов разложения. Кроме того, при по-
вышении температуры на каждые 10 К скорость
химических реакций удваивается.
Не претендуя на полноту, приведем перечень
различных причин, которые могут вызвать
чрезмерное повышение температуры нагнета-
емых паров:
-	превышение допустимой температуры
конденсации вследствие загрязнения поверхно-
сти конденсатора в сочетании с плохой настрой-
кой реле высокого давления;
-	слишком низкая температура испарения по
отношению к допустимой величине, что может
быть вызвано сочетанием обледенения испари-
теля и плохой настройки реле низкого давле-
ния;
-	слишком высокая температура всасывания
в течение длительного времени после размороз-
ки;
-	слишком высокая температура всасывания
в установках, где испаритель находится в сре-
де с высокой температурой;
-	слишком высокая температура всасывания
после впрыска горячих паров при неисправной
системе снижения мощности за счет перепуска
нагнетаемых паров во всасывающую магист-
раль;
-	слишком высокая температура всасывания
в установках с перепускной магистралью, обес-
печивающей запуск без нагрузки (звезда-треу-
гольник), при негерметичности электроклапа-
на на перепускной магистрали;
-	разрушение прокладки головки блока,
приведшее к сообщению между собой полос-
тей всасывания и нагнетания;
-	в компрессорах с охлаждением всасывае-
мым паром работа двигателя при слишком вы-
соком напряжении, особенно с низкой темпе-
ратурой испарения;
-	плохое охлаждение головки блока;
-	высокая температура масла в картере
вследствие того, что поплавковый клапан сепа-
ратора масла неисправен и масло вместе с хлад-
агентом попадает из нагнетательной магистра-
ли в картер.
Мы привели такой громоздкий перечень по-
вреждений только потому, что он может помочь
в поиске причины неисправности или полом-
ки.
Для предотвращения опасности, которую
может вызвать перегрев нагнетаемых паров, не-
обходимо устанавливать один или несколько
датчиков температуры нагнетаемых паров (в за-
висимости от типа и размеров компрессора).
Эти датчики, не влияя на температурный диа-
пазон использования компрессора, контролиру-
ют температуру непосредственно в зоне нагне-
тательного клапана. Следовательно, чтобы ус-
тановить их там, необходимо предусмотреть в
этой зоне специальные отверстия с резьбой
(рис.3.1.1-26).
Сопротивление терморезистора, установлен-
ного внутри датчика, очень быстро меняется,
если температура нагнетаемых паров превыси-
ла установленное значение. Изменение темпе-
ратуры регистрируется электронным реле,
смонтированным, например, в шкафу автома-
тики холодильной установки. Такое реле дол-
жно быть снабжено блокирующим устройством,
которое отключается после того, как будет най-
дена причина срабатывания защиты. С другой
стороны, в случае непродолжительных забро-
сов температуры, обусловленных особенностя-
ми работы электродвигателя (например, рабо-
та на двух фазах), компрессор будет останов-
лен до тех пор, пока не снимется блокировка.
3.1.1. КОМПРЕССОРЫ И ИХ ПРИВОД
635
Рис. 3.1.1-26. Компрессор, оснащенный двумя датчиками контроля температуры нагнетаемых газов (слева), н детали
одного нз датчиков (справа) (Copeland).
Слева: 1 - датчики температуры нагнетаемых газов; 2 — пробка на нагнетательной полости.
Справа: 1 - маркировка; 2 - гайка; 3 - резьба; 4 - термистор; 5 - вход термистора в корпус датчика; 6 - защитная
оплетка; 7 - электропровода; 8 - луженые проводники; 9 - длина L, зависящая от типа компрессора
Поэтому рекомендуется предусматривать два
независимых реле: одно без блокировки для
двигателя компрессора, другое с блокировкой
для нагнетаемых паров.
3	.1.1.2.2.9. Дополнительное охлаждение
Если существует опасность возникновения
значительных тепловых напряжений в головке
блока, можно предусмотреть охлаждение ци-
линдров двумя различными способами: возду-
хом или водой.
Воздушное охлаждение с помощью венти-
лятора (рис. 3.1.1-27) обеспечивает равномер-
ное охлаждение в сочетании с простотой обслу-
живания. Как правило, вентилятор включается
в электросеть параллельно с двигателем комп-
рессора и устанавливается непосредственно на
головке блока цилиндров.
При охлаждении цилиндров водой (комп-
рессоры большой мощности) охлаждающий
контур может быть выполнен по одной из схем,
представленных на рис. 3.1.1-28. Элекгрокла-
пан при остановке компрессора прекращает
циркуляцию воды. Температура охлаждающей
воды должна быть не выше 50°С. Охлаждение
считается эффективным, если разность темпе-
ратуры воды на выходе и на входе составляет
5-10 К. В зависимости от качества воды может
Рис. 3.1.1-27. Вентилятор для охлаждения головки бло-
ка цилиндров компрессора (Bitzer):
1 - двигатель; 2 - лопасти вентилятора; 3 - верхняя
часть защитного каркаса; 4 - нижняя часть защитного кар-
каса; 5 - крепление
потребоваться покрытие поверхности головки
блока пластиковой оболочкой в случае исполь-
зования морской воды. Если вода для охлаж-
дения головки блока отбирается из контура ох-
лаждения конденсатора, трубопроводы должны
быть подключены по специальной схеме, на-
пример, как показано на рис. 3.1.1-29.
З.1.1.2.З.	Характеристики некоторых
поршневых компрессоров
Поршневые компрессоры одними из первых
начали использоваться в холодильной технике.
636
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Рис. 3.1.1-28. Подключение водяного контура к головкам цилиндров компрессоров при их охлаждении водой (Bitzer)
Рис. 3.1.1-29. Схема соединения головок цилиндров с водяным контуром охлаждения (Bitzer)
В течение длительного периода изготавлива-
лись горизонтальные компрессоры двойного
действия с малым числом оборотов, которые
были нечувствительны к влажным парам хлад-
агента и имели длительный срок службы. Но,
с другой стороны, они имели ряд существенных
недостатков: огромные размеры, большую мас-
су, необходимость оснащения уплотнительны-
ми узлами для обеспечения герметичности на
выходе вала. Перечисленные недостатки в со-
четании с постоянно растущими потребностя-
ми в холодильных машинах для промышлен-
ного и торгового оборудования привели к по-
явлению компрессоров с вертикальными плун-
жерными поршнями. Такие компрессоры не
требуют сальников с набивкой и имеют закры-
тую систему смазки. Герметичность на выходе
вала обеспечивается торцовыми сильфонными
уплотнениями (см. п. 3.1.1.2.2.3).
Первые компрессоры с плунжерными пор-
шнями вначале были прямоточными (всасыва-
ние происходило через поршень) и имели ци-
линдры, расположенные в линию. Их скорость
вращения составляла от 200 до 600 об/мин.
В прямоточном компрессоре направление
потока рабочего тела не меняется. Когда пор-
шень опускается, пары хладагента проникают
в цилиндр через всасывающий клапан, распо-
ложенный на головке поршня, а затем удаля-
ются через нагнетательный клапан, располо-
женный на головке цилиндра. В таком компрес-
соре внутренние потери очень незначительны,
что обусловливает высокое значение объемно-
го КПД. По мере того как масса н размеры ком-
прессоров уменьшались, росло их число обо-
ротов. Однако при этом поршни становились
все более и более тяжелыми, что значительно
осложняло их уравновешивание и больше не
позволяло размещать на них всасывающие кла-
паны. Были разработаны различные конструк-
ции клапанов: дисковые, кольцевые, пластин-
чатые, однако во всех случаях, будь то всасы-
вающие или нагнетательные клапаны, они ста-
ли устанавливаться в верхней части цилиндра,
что заставляло газовый поток менять свое на-
правление. Поэтому компрессоры такого типа
стали называться компрессорами с противото-
ком. Цилиндры стали V-образными, W-образ-
3.1.1. КОМПРЕССОРЫ И ИХ ПРИВОД
637
ними или V-V-образными. Все высокооборот-
ные машины требуют абсолютно полного урав-
новешивания подвижных масс. Для максималь-
ного снижения массы подвижных частей при
изготовлении поршней стали использовать лег-
кие сплавы.
В прямоточных компрессорах, мощность ко-
торых достигла 60-80 кВт, смазка производи-
лась за счет центробежных сил без использо-
вания масляных насосов. Однако противоточ-
ные компрессоры потребовали принудительной
смазки под давлением при гораздо меньших
мощностях.
Большинство новых компрессоров средней
и большой мощности предназначено для рабо-
ты либо на аммиаке, либо на старых хлорсо-
держащих хладагентах, более известных как
R12, R22 и R502, либо, в настоящее время, на
новых хладагентах, таких, например, как
R134a. Причем только специальное оборудова-
ние, предохранительные и измерительные уст-
ройства и масла предназначены для работы на
конкретном хладагенте, поэтому после соответ-
ствующей замены этих приборов и материалов
компрессор может работать на другом хлада-
генте.
Что касается компрессоров малой и средней
мощности, то они, как правило, не предназна-
чены для работы на аммиаке. Мощность самых
маленьких аммиачных компрессоров не опус-
кается ниже 60 кВт.
В диапазоне самых малых мощностей, ко-
торые требуются для бытовых холодильников,
витрин, кондиционеров, почти повсеместно
используются только герметичные компрессор-
ные агрегаты, у которых и сам компрессор, и
приводной двигатель смонтированы в оболоч-
ке из нержавеющей стали (называемой кожу-
хом), состоящей из двух половинок, соединен-
ных сваркой. В этом типе компрессоров ротор
электродвигателя закреплен непосредственно
на валу компрессора, а сам двигатель омыва-
ется парами всасываемого хладагента, которые
одновременно обеспечивают его охлаждение.
Герметичные компрессорные агрегаты име-
ют ряд преимуществ по сравнению с агрегата-
ми открытого типа:
-	они защищены от воздействия окружаю-
щей среды;
-	они имеют минимальные габариты;
-	уровень их акустических шумов очень не-
значительный;
-	при серийном производстве они экономи-
чески очень выгодны.
Герметичные агрегаты производятся с вы-
сокой точностью и в сочетании с изготовлен-
ным в заводских условиях холодильным кон-
туром могут работать очень долго. Нередко
можно встретить агрегаты, находящиеся в экс-
плуатации около 25 лет, что составляет мини-
мум 100 000 часов работы, без какого-либо об-
служивания. Существуют также агрегаты, пред-
назначенные для работы на постоянном токе с
напряжением 12 и 14 В. Такие агрегаты пред-
назначены для оборудования различных транс-
портных средств: грузовых автомобилей, авто-
бусов, катеров и т.д.
На рис. 3.1.1-30а представлен герметичный
компрессорный агрегат, различные модифика-
ции которого используются в бытовой холодиль-
ной технике (при низких давлениях) и в торго-
вом оборудовании (при средних и высоких дав-
лениях). На рис. 3.1.1-306 даны габаритные
размеры агрегатов указанного типа, а в табл.
3.1.1-4а и 3.1.1-46 приведены их технические
характеристики.
Существуют герметичные компрессорные
агрегаты, насчитывающие до 8 цилиндров, ко-
торые объединены в два блока по 4 цилиндра
и расположены в одном корпусе. Такие агрега-
ты можно использовать в холодильниках, теп-
ловых насосах, кондиционерах.
Данный тип агрегатов, внешний вид и раз-
меры которых представлены на рис. 3.1.1-31а,
характеризуется следующими особенностями:
-	работают на R22;
-	нагнетательная магистраль в процессе ра-
боты непрерывно подогревает масло и способ-
ствует выпариванию из него хладагента, что
обеспечивает идеальные условия для смазки;
-	регулировка мощности (100 и 50%) про-
изводится без перепуска горячего газа и пере-
крытия всасывающей магистрали простым ис-
ключением из работы одного из двигателей, что
обусловливает высокий энергетический КПД;
638
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Рис. 3.1.1-30а. Герметичный компрес-
сорный агрегат для бытовых и торговых
холодильников (L'Unite Hermetique, модель
AZ):
1 - глушитель всасывания; 2 - шатун;
3 корпус; 1 - статор; 5 - ротор; 6 - нагне-
тательная спираль; 7 - нагнетательный пат-
рубок; 8 внутренняя подвеска; 9 - масля-
ный насос; 10 - вал; 11 - заземление; 12 -
внешняя. одвеска; 13 крепление (170x70
мм); 14 - клеммная коробка IP44; 15 - вса-
сывающий патрубок; 16 - головка блока;
17 - клапанная плита; 18 - всасывание;
19 - поршень; 20 - глушитель нагнетания
89
Модели	А, мм	в, мм	Модели	А, мм	В, мм
AZ 1320 A/D	1В1	177	AZ 0360 А	164	140
AZ 1328 A/D	151	127	AZ 0374 А/9374 А	164	140
AZ 1335 A/D	164	140	AZ 0387 А/9387 А	169	145
AZ 1340 A/D	164	140	AZ0411 А/9411 А	169	145
AZ 1345 A/D	169	145			
AZ 1365 D	169	145			
РистЗ.1.1-306 Габаритные размеры агрегатов, образец которых представлен на рис. 3.1.1-30а
Таблица 3.1.1-4а
Основные характеристики агрегатов, образец которых представлен на рис. 3.1.1-30а
Модели	Объем ци- лин- дров, см3	Темпе- ратура конден- сации, °C	Холодопроизводительность, Вт, при частоте 50 Гц и температуре испарения, °C														
			-35	-30	-25	-20	-15	-10	-5	0	+5	+10	+15	-23,3	+7,2	Стандарт CECOMAF	
																-25	+ 5
Агрегаты с низким давлением испарения для домашних холодильников																	
AZ 1320 А илиО	2,25	45 54,5	28 21	39 32	52 45	66 59	83 75	103 95						49		37	
AZ 1328 А илиО	2,95	45 54,5	41 30	55 46	72 62	90 80	112 102	139 128						68		52	
AZ 1335 А илиО	3,60	45 54,5	56 43	73 60	95 82	121 107	151 138	186 171						90		68	
AZ 1340 А или D	4	45 54,5.	66 51	85 70	109 94	138 123	174 158	214 197						103		78	
AZ 1345 А илиО	5	45 54,5	73 56	96 79	122 106	154 137	192 174	233 215						116		88	
AZ 1355 D	5,60	45 54,5	88 67	114 94	144 124	180 160	222 201	268 247						135		103	
Агрегаты со средним или высоким давлением испарения для торгового оборудования																	
AZ 0360 А	2,95	45 54,5			68 55	82 70	101 89	124 111	151 138	187 172	228 211	273 254	324 302		230		200
AZ 0374 А или 9374 А	3,60	45 54,5			79 64	101 86	128 113	162 146	201 184	244 225	299 277	360 336	430 403		303		262
AZ0387A или 9387А	4	45 54,5			95 77	120 102	146 129	179 161	221 202	270 249	328 304	391 365	461 431		330		287
AZ 0411 А или 9411 А	5,60	45 54,5			129 105	164 140	203 179	252 227	310 283	378 349	458 425	549 512	649 606		462		402
. КОМПРЕССОРЫ И ИХ ПРИВОД	639
1	Таблица 3,1,1-46
Дополнительные характеристики агрегатов, образец которых представлен на рис. 3.1.1-30а
Модели	Заправка масла, см3	Наружные трубопроводы, мм (дюймы)			Масса нетто, кг	Номи- наль- ный ТОК1), А	Пуско- вой ток1', А	Потреб- ляемая мощ- ность1', Вт	Тип терморе- гули- рующего вентиля (ТРВ)2'	Напряжение, В, при частоте 50 Гц	
		Всасыва- ние	Нагнета- ние	Заправка						220/240	208/220
Агрегаты с низким давлением испарения для домашних холодильников											
AZ 1320 А или D	270	6,35(1/4)	4,76 (3/16)	(1/4)	5,5	0,49 0,41	6,70 6,70	67 58	с		
AZ 1328 А или D	270	6,35(1/4)	4,76 (3/16)	(1/4)	5,5	0,58 0,52	7,10 6,90	78 70	с		
AZ 1335 А или D	400	6,35(1/4)	4,76(3/16)	(1/4)	6,5	0,68 0,62	8,50 8,50	93 87	с		
AZ 1340 А или D	270	6,35 (1/4)	4,76 (3/16)	(1/4)	6,5	0,71 0,65	8,60 8,50	103 96	с		•
AZ 1345 А или D	370	6,35 (1/4)	4,76 (3/16)	(1/4)	7,0	0,86 0,76	10,80 9,60	123 113	с		•
AZ 1355 D	300	6,35(1/4)	4,76 (3/16)	(1/4)	7,0	0,83	10,30	135	с		•
Агрегаты со средним и высоким давлением испарения для						торгового оборудования					
AZ 0360 А	400	6,35 (1/4)	4,76 (3/16)	(1/4)	6,2	0,82	8,50	148	с		
AZ 0374 А или 9374 А	270	6,35 (1/4)	4,76 (3/16)	(1/4)	6,3	0,95	8,90	170	с C/V		
AZ 0387А или 9387 А	300	6,35 (1/4)	4,76 (3/16)	(1/4)	6,5	1,07	10,80	190	с C/V		•
AZ0411 А или 9411 А	370	6,35 (1/4)	4,76(3/16)	(1/4)	7,0	1,35	12,70	275	с C/V		•
*’ Данные приведены для условий -23,3 °C / +7,2 °C при напряжении 220 / 240 В, частоте 50 Гц.
2) Модели ТРВ: С — капиллярные; V — термостатические.
640	3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
• 1.1. КОМПРЕССОРЫ И ИХ ПРИВОД
641
Рис. 3.1.1-31а. Герметичный а, регат с
iyмя двигателями и 2x4 цилиндрами
модель МТ, Мапеигор):
а - внешний вид б - схема пасполо-
жения блоков цилиндров внутри герме-
тичного кожуха; в - проекции герметич-
эого агрегата, 1 - всасывание, 2 - нагне-
ание, 3  смотровое окно указателя уров-
ня масла, 4 - клеммная коробка
890
-	возможен запуск с половинной натру жой
без системы “звезда-треугольник”;
-	двигатели полностью эхлаждаются всасы-
ваемыми парами;
-	двигатели имеют индивидуальную защи-
ту с помощью реле типа Klixon, настроенного
на 105 °C;
масляный насос и реле контроля давления
(асла отсутствуют.
В табл. 3.1.1-5 перечинены основные ха-
рактеристики 3 моделей агрегата, изображен-
ного на рис. 3.1.1-31а, а э гекгрическая схема
представлена на рис 3 1.1-316. Рабочие харак-
теристики одной из моделей этой серии, а имен-
но MT320HWW, читатель найдет на рис. 3.1.1-
31в.
Кроме описанных агрегатов, которые рабо-
тают на R22, сейчас существует большое коли-
чество герметичных агрегатов, работающих на
R134a
Например, компрессоры компании Danfoss,
работающие на R134a, имеют точно такие же
поршневые группы, как и работающие на R12,
но при одинаковых параметрах цилиндров про-
изводительность на R134a составляет от 88 до
90 % Аилодопроизводигельи! >ити компрессоров,
работающих на R12. Поэтому для получения
той же холодопроизводительности на R134a не-
обходимо выбирать модель большей мощнос-
ти. В целом можно утверждать, что при заме-
не агрегата, работающего на R12, агрегатом, ра-
ботающим на R134а, холодильная установка не
642
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Рис. 3.1.1-316. Электрическая схема герметичного аг-
регата, представленного иа рис. 3.1.1-31а:
FU - плавкие предохранители; TH - двухступенчатое
термореле; MS - главный рубильник; ЕС - внешний конт-
роль; С - контактор
требует переделок, однако тип терморегулиру-
ющего вентиля (ТРВ) или капиллярную труб-
ку нужно подогнать под характеристики ново-
го хладагента.
Точно так же существует разница в степени
растворимости в воде между R134a и R12. При
этом оба хладагента способны гораздо больше
растворяться в воде в виде жидкости или в виде
сухого насыщенного пара. Например, R134a
при -40°С может иметь максимальное содер-
жание в воде в виде сухого пара до 45 ppm
(45-10'6 долей) и в виде жидкости до 150 ppm
(150-10*6 долей). Из этого можно заключить, что
увеличение содержания хладагента в воде нс
всегда препятствует образованию льда, заку-
поривающего капиллярные трубки, как это
обычно происходит с R12.
В табл. 3.1.1-6 приведены сравнительные
характеристики герметичного компрессорного
агрегата модели TL 5 компании Danfoss с объе-
мом цилиндров 5,08 см3 при работе на R12 и
R134a.
Из раздела А этой таблицы видно, что раз-
ность энтальпий R13 4а для одних и тех же тем-
ператур испарения и конденсации выше, чем у
R12. В разделе Б сравниваются удельные объе-
мы и массовые расходы. В разделе В даны ус-
ловия на входе в капилляр, и можно заметить,
что объемный расход R134a составляет только
79 % (1,91 / 2,41) от объемного расхода R12,
откуда следует необходимость при работе на
134а увеличить сопротивление капиллярной
трубки. И, наконец, раздел Г показывает влия-
ние переохлаждения на увеличение холодопро-
изводительности как для R12, так и для R134a.
При обеспечении одной и той же величины пе-
реохлаждения холодопроизводительность у
R134a увеличивается примерно на 23 %, в то
время как у R12 - только на 19 %.
Компрессорный агрегат, работающий на
R134 (рис. 3.1.1-32), по внешнему виду ничем
не отличается от обычных герметичных комп-
рессорных агрегатов. Характеристики таких аг-
регатов, предназначенных для работы при низ-
ком, среднем и высоком давлениях испарения
(обозначенных как LBP, МБР и НВР соответ-
ственно, т е. Low, Medium и High Back Pres-
sure), приведены в табл. 3.1.1-7.
Таблица 3.1.1-5
Основные характеристики герметичных агрегатов (рнс. 3.1.1-31а)
t, - температура испарения; tc- температура конденсации; PF - холодопроизводительность, Вт,
РА - потребляемая мощность, кВт.
Модель	и’сК	+ 10		+ 5		0		-5		-10		- 15		-20	
		PF	РА	PF	РА	PF	РА	PF	РА	PF	РА	PF	РА	PF	РА
МТ 200 HSS	+ 40	64720	13,2	53100	13	43000	12,6	34300	12	26500	11,2	20000	10,2	15000	9.2
	+ 50	55900	15,2	45600	14,8	36600	14	28680	13,2	21760	12	16000	10,8	12400	9,4
	+ 60	47900	17,8	38900	16,7	31000	15,4	24000	14,2	18000	12,8	12800	11,2	10000	9,6
МТ 250 HUU	+ 40	83400	17,8	69000	17,2	56000	16,4	45000	15,5	35200	14,4	2^800	13,4	20400	11,8
	+ 50	73000	20,8	59600	19,7	48000	18,5	38000	17,2	30000	15,7	22400	14,3	17500	12,6
	+ 60	61200	23,6	50600	22	40600	20,4	32000	18,6	24800	16,8	18600	15	14000	13,1
MT320HWW	+ 40	05000	22,4	86800	21,6	70000	20,6	56600	19,5	44200	18,1	33600	16,8	26600	15,1
	+ 50	91800	26,2	74800	24,8	60200	23,2	48000	21,6	37600	19,7	28100	18	22600	15,8
	+ 60	77000	29,6	63600	27,6	51000	25,6	40200	23,4	31200	21,2	23400	18,8	17600	16,4
3.1.1. КОМПРЕССОРЫ И ИХ ПРИВОД
643
Для одного
двигателя
умножить
на 0,5
Описываемый объем, м3/ ч	29.8x2
Удельная холодопроизводительность (+7,2, +54,4 °C), Вт/ Вт	2,87
Сопротивление (1 двигатель), Ом	1,85
Сила тока заторможенного ротора1), А	78x2
Максимально допустимая сила тока2), А	22x2
Рабочий диапазон напряжения питания, В	50 Гц	от342до418 60 Гц	от 414 до 506
Масло, л	8
Масса нетто, кг	175
" Измерена на роторе, заторможенном на 4 с после подачи напряжения.
2) Сила тока срабатывания встроенной защиты (МСС) принимается в расчет как максимальная,
если в установке отсутствуют другие предохранительные системы. В противном случае в расчет
принимается максимальная сила тока на режиме.
Рис. 3.1.1-31В. Рабочие характеристики 8-цилиндрового герметичного компрессорного агрегата модели МТ200 HSS
(Maneurop)
644
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Рис. 3.1.1-32. 1ерметичный компрессорный агрегат, ра-
ботающий иа R134a (Danfoss)
Существуют также агрегаты, состоящие из
герметичного компрессора и конденсатора (ча-
сто называемые компрессорно-конденсаторны-
ми герметичными агрегатами). Как видно из их
названия, они содержат собственно компрессор-
ный агрегат и ковденсагир, а также жидкостный
ресивер (рис. 3.1.1-33, табл. 3.1.1-8).
Более крупные конденсаторные агрегаты,
используемые в устройствах кондиционирова-
ния зданий, в промышленных холодильных ус-
тановках и небольших холодильных складах
(базах), не имеют сварного корпуса, а снабже-
ны разъемными болтовыми соединениями (их
называют также бессальниковыми, или герме-
тичными разъемными, или полугсрмстичными
компрессорными агрегатами).
Такая конструкция позволяет разбирать эти
агрегаты для производства ремонта или опо-
рожнения. Герметичные и бессальниковые ком-
прессорные агрегаты могут работать на всех
обычных хладагентах, кроме аммиака.
На рис. 3.1.1-34 представлен герметичный
разъемный компрессорный агрегат компании
Bitzep. Его общие характеристики, а также спе-
циальные технические характеристики модели
S6F-3O,2 с переохладителем и без переохлади-
теля даны соответственно в табл. 3.1.1-9а и
3.1.1-96.
В моделях небольших мощностей тепло,
выделяемое электродвигателем, отводится на-
ружу, в окружающий воздух, благодаря ребрам
охлаждения, специальному вентилятору или
воде, циркулирующей в рубашке (см. п.
3.1.1.2.2 9) Если охлаждение обеспечивается
всасываемыми парами, то эту функцию выпол-
няют образующиеся в испарителе пары хлад-
агента.
Таблица 3.1.1-6
Сравнительные характеристики герметичных компрессорных агрегатов с объемом цилиндров 5,08 см3
при работе на R12 и R134a (Danfoss)
	Характеристика	R12	R134a
А	Давление испарения (-25 °C), бар Давление конденсации (55 °C), бар ' >нтальпия Л-. (-25 °C), кДж/кг Энтальпия Л1 (55 °C), кДж/кг Разность энтальпий hi - h, кДж/кг	1,237 13,66 373 254 119	1,067 14,912 431 279 152
Б	Холодопроизводительность, Вт Массовый расход, кг/ч Температура газа на входе в цилиндр, °C Удельный объем газа, м’/кг Объемный расход на входе в цилиндры, м’/ч	95 2,87 94 0,2 0,57	87 2,06 84 0,28 0,57
В	Температура входа в капилляр, °C Удельный объем газа, дм’/кг Объемный расход, дм3/ч	55 0,841 2,41	55 0,927 1,91
Г	Энтальпия h, (переохлаждение 32 °C), кДж/кг Разность энтальпий h2-h„ кДж/кг Холодопроизводительность при переохлаждении 32 °C, Вт Отношение холодопроизводительности с переохлаждением и без него	231 142 113 1,19	244 187 107 1,23
3 1.1. КОМПРЕССОРЫ И ИХ ПРИВОД
645
Таблица 3.1.1-7
Характеристики компрессоров Danfoss, работающих на R134a
Область использова- ния	Марка компрессора	Объем цилиндров, см3	Холодопроизводительность, Вт	
			Стандартные условия CECOMAF11	Стандартные условия ASHRAE11
Компрессоры низкого (LBP) и среднего (МВР) давлений для домашних холодильников				
LBP(MBP)	TL4F	3,86	60	85
от-35 до -10 °C	TLES 4 F	3,86	70	98
	TLSF	5,08	82	112
	TLS5F	5,08	96	127
	TLES 5F	5,08	96	127
LBP (МВР)	NL6F	6,1	114	156
от-35 до -10 °C	NLE6F	6,1	116	159
	NL7F	7,3	134	187
	NLE7F	7,3	136	190
	NLE9F	8,35	160	218
LBP (МВР) от-35 до -5 °C	SC 15F	15,3	233	317
МВР (LBP)	TL2.5F	2,61	86	106
от -30 до -5 °C	TL 3F	3,13	108	133
Компрессоры высокого (НВР) давления для то			ргового оборудования	
HBP(LBP)	FR 7.5 G	6,93	500	610
от+10 до-30 °C	FR 8.5 G	7,95	580	705
	FR10G	9,05	630	765
	FR11G	11,15	775	945
НВР (LBP)	SC 12 G	12,9	960	1160
от +15 до -35 °C	SC 18 G	17,7	1290	1575
	SC 12/12 G	2 x 12,9	1920	2320
	SC 18/18 G	2 x 17,7	2580	3150
НВР				
от +15 до -15 °C	FR7GH	6,93	505	615
Здесь и далее CECOMAF - Европейский комитет предприятий по производству холодильного оборудования;
--SHRAE - Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха.
Далее читатель найдет характеристики двух
других моделей герметичных разъемных ком-
прессорных агрегатов, а именно компрессорно-
го агрегата системы Discus компании Copeland
рис. 3.1.1-35 и табл. 3.1.1-10) и компрессор-
ного агрегата системы Multiconus компании
Dorm1.
Для холодопроизводительности до 100 кВт,
кроме герметичных компрессорно-конденсатор-
ных агрегатов (см. рис. 3.1.1-33), применяюг-
:я герметичные разъемные компрессорно-кон-
1 Агрегаты этого типа установлены в кондиционерах и
холодильниках вагонов-ресторанов железнодорожных со-
ставов компании TGV- Ailantique.
денсаторные агрегаты. Изготовление таких аг-
регатов в заводских условиях, обеспечивающих
более качественную сборку, чем на монтажной
площадке, дает преимущества, которые компен-
сируют неудобства, обусловленные тем, что не
всегда удается подобрать конденсатор, в точно-
сти отвечающий оптимальным условиям фун-
кционирования.
Заметим также, что существуют охладите-
ли жидкостей (рассолов или воды), например,
для получения охлажденной воды, используе-
мой в воздушных кондиционирующих системах
для питания панелей батарей местных венти-
ляторных или эжекционных кондиционеров.
Эти охладители представляют собой полностью
646
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
J11Z.
Рис. 3.1.1-33. Герметичный компрессорно-конденсаторный агрегат, применяемый при высоких давлениях испарения
(модель TAN, L'Unite Hermetique):
1 всасывание; 2 - выход жидкости; 3 - жидкостный ресивер; 4 - уровень масла; 5 - электроподогрев картера
3.1.1. КОМПРЕССОРЫ И ИХ ПРИВОД
647
Таблица 3.1.1-8
Технические характеристики компрессорно-конденсаторных агрегатов рис. 3.1.1-33
Модель	Хлада- гент	Потреб- ляемая мощ- ность, Вт	Объем цилин- дров, см3	Окру- жаю- щая тем- пера- тура, °C	Холодопроизводительность, Вт, при частоте 50 Гц и температуре испарения, °C								
					-25	-15	-10	0	+7,2				+ 15
									Холодо- произ- води- те яв- ность, Вт	По- треб- ля- емая мощ- ность, Вт	Номи- наль- ный ток1', А	Пус- ковой ток1', А	
	R22			25	2700	7700	10800	18100	24000		15.3		30800
				32	1200	5600	8500	15200	20700	7800	14,7		27100
TAN		5520	182	43	1150	4750	7150	12600	17000		14,2		22100
5590 Н	R502			25	4050	9250	12450	19450	25150		16,3	95	31750
HR													
				32	2750	7300	10100	16800	22200	9000	15,7		28750
				43	1500	5000	7300	12900	17550		15,2		22900
	R22			25	3950	9150	12400	19750	25650		16,0		32600
				32	2650	7550	10550	17500	23100	8600	15,4		29700
TAN		6620	195	43	1900	5700	9100	13650	18100		14,9		23250
5610 Н	R502			25	5200	10600	13800	20900	26600		17,1	99	33200
HR													
				32	3950	8800	11750	18700	24200	9900	16,5		30550
				43	2550	6100	8550	14300	19050		15,9		24550
	R22			25	5500	11300	14750	22550	28900		19,0		36200
				32	4450	9800	13100	20500	26400	10100	18,3		33400
TAN		7360	229	43	3050	7200	9850	16150	21250		17,7		27200
5612 Н	R502			25	7700	13650	16950	24300	30250		20,1	117	37100
HR													
				32	6050	11400	14550	21700	27500	11600	19,3		34150
				43	4200	7950	10500	16800	22000		18,2		28000
	R22			25	7450	14000	17800	26150	32950		24,2		40800
				32	6550	12250	15800	23900	30350	12200	23,2		37800
TAN		8830	260	43	4600	9300	12400	19700	25700		22,5		32800
5614 H	R502			25	10100	16400	20000	28100	34600		25,3	150	42300
HR													
				32	8300	13800	17150	24950	31300	14000	24,3		38800
				43	6150	10300	13300	20600	26700		23,5		33900
‘'Величины даны для 380 В, 50 Гц.
комплектованные холодильные установки (в
том смысле, в каком этот термин объясняется
з новом международном словаре по холодиль-
ной науке и технике) и содержат не только гер-
метичные разъемные компрессорные агрегаты,
но и конденсатор, испаритель, все узлы холо-
дильного контура и аппаратуру автоматики, а
также хладагент и масло. Такие установки яв-
ляются автономными устройствами, и для вво-
да в эксплуатацию остается только подвести к
ним напряжение питания и подключить их к
магистралям подвода теплой воды (рассола) и
отвода охлажденной воды (рассола). На рис.
3.1.1-37 приведена одна из таких установок для
охлаждения жидкости с конденсатором водяно-
го охлаждения. Ее характеристики даны в табл.
3.1.1-12а и 3.1.1-126. Этот тип холодильных
установок имеет следующие особенности:
-	работа на хладагентах категории HCFC;
-	возможность работы в режиме теплового
насоса;
-	встроенный числовой регулятор типа PED
(пропорционального действия, интегродиффе-
ренциальный), позволяющий поддерживать
22—1369
648
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Рис. 3.1.1-34. Герметичный разъемный двухступенчатый компрессорной агрегат (модели S6J-16,2; S6H-20.2; S6G-
25,2; S6F-30,2, работающие на R22, Bitzer).
1 низкое давление (реле давления); 2 - среднее давление; 3 - высокое давление (реле давления, защита от перегрева
нагнетаемых паров); 4 - - возврат масла (маслоотделитель); 5 - отверстие для заливки масла; 6 - отверстие для слива масла,
масляный фильтр; 7 - электроподогреватель картера; 8 - выравнивание уровня масла прн параллельной работе; 9 - вырав-
нивание давления газа при параллельной работе; 10 - регулятор (впрыск жидкости); 11 выравнивание давления; 12 -
масляный насос (низкое давление); 13 - масляный насос (высокое давление); DL - нагнетательный патрубок; SL - всасы-
вающий патрубок
Таблица 3.1,1-9а
Общие характеристики герметичных разъемных двухступенчатых компрессорных агрегатов (рис. 3.1.1-34)
Модель компрес- сора	Номиналь- ная мощность двигателя, кВт	Описываемый объем, м3/ч, при скорости 1450 об/ мин		Число цилиндров	Масса, кг	Соединительные размеры, мм, дюймы		Электрические параметры		
		Ступень нд	Ступень ВД			Нагнетатель- ный трубопро- вод	Всасывающий трубопровод	Напряжение питания, В ±10%, вид подключения, чис- ло фаз, частота, Гц	Макси- мальный рабочий ток, А	Пусковой ток (заблокиро- ванный ротор), А
S4T-5.2	4	19,7	12,6	4	136	22	7/8	28	1 1/8	380 4- 420 YY/3/50 440 4- 480 YY/3/60	14	39/68
S4N-8.2	5,5	28,0	17,9	4	141	22	7/8	28	1 1/8		17	49/81
S4G-12.2	9,2	42,3	27,0	4	180	28 1 1/8	35	13/8		24	69/113
S6J-16.2	11	63,5	31,8	6	209	35 13/8	42	1 5/8		31	81/132
S6H-20.2	15	73,6	36,9	6	220	35 13/8	42	1 5/8		37	97/158
S6G-25.2	18,5	84,5	42,3	6	233	35 1 3/8	42 1 5/8 (54 2 1/8)		45	116/193
SBF-30.2	22	101,1	50,5	6	234	35 1 3/8	42 1 5/8 (54 2 1/8)		53	135/220
S66J-32.2	2x11	2 х 63,5	2 х 31,8	2x6	411	2x35 13/8	2x42	1 5/8		2x31	2 х 81/132
S66H-40.2	2 х 15	2 х 73,6	2 х 36,9	2x6	433	2x35 1 3/8	2x42	1 5/8		2 х 37	2 х 97/158
S66G-50.2	2 х 18,5	2 х 84,5	2 х 42,3	2x6	459	2x35 13/8	2x42 1 5/8 (2x54 2 1/8)		2 х 45	2 х 116/193
S66F-60.2	2 х22	2 х 101,1	2 х 50,5	2x6	461	2 х 35 1 3/8	2x42	1 5/8 (2 х 54 2 1/8)		2 х 53	2 х 135/220
. 1. КОМПРЕССОРЫ И ИХ ПРИВОД
Таблица 3.1.1-96
Специальные технические характеристики герметичного разъемного двухступенчатого компрессорного агрегата Bitzer S6F-30,2.
Описываемый объем ступени низкого давления 101,1 м3/ч, высокого давления 50,5 м’/ч. Скорость вращения 1450 об /мин, 380 В. 3-фазный, 50 Гц.
Температура	Без переохладителя							С переохладителем						
	Температура испарения, °C													
конден- сации, °C	-20	-25	-зо	-35	-40	-45	-50	-20	-25	-30	-35	-40	-45	-50
	Холодопроизводительность, Вт													
30	44 900	36 550	29 400	23 300	18 140	13 730	9 930	49 200	41 050	33 850	27 550	22 000	17 140	12 780
35	43 000	35 100	28 250	22 400	17 400	13 090	9 320	48 500	40 550	33 500	27 300	21 800	16 840	12 350
40	41 200	33 600	27 100	21 500	16 650	12 440	8 700	47 900	40 100	33 150	27 000	21 500	16 500	11 880
45	39 400	32 200	25 950	20 600	15910	11 800		47300	39 650	32 800	26 700	21 200	16 170	
50	37 600	30 750	24 800	19 670	15 200			46 750	39 150	32 400	26 400	20 950		
55	35 750	29 300	23 650	18 810				46 150	38 650	32 000	26 150			
Потребляемая мощность, Вт														
30	17 400	16 410	15 300	14 040	12 620	11 010	9 210	21 200	19510	17 780	16 040	14300	12 570	10 850
35	18910	17 750	16 450	14 990	13 370	11 560	9 550	22 700	20 850	18 950	17 070	15 180	13 310	И 460
40	20 400	19 090	17 620	15 970	14 110	12 020	9 700	24 200	22 150	20 100	18 070	16 030	13 990	11 960
45	21 850	20 450	18 810	16 960	14 840	12 410		25 650	23 450	21 250	19 040	16 830	14 600	
50	23 300	21 800	20 000	17 960	15 550			27 100	24 750	22 350	20 000	17 600		
55	24 700	23 100	21 250	18 980				28 550	26 000	23 450	20 900			
							Сила тока,		4					
30	31,6	30,1	28,4	26,6	24,6	22,5	20,3	37,6	34,9	32,2	29,6	27,0	24,5	22,3
35	34,0	32,2	30,2	28,0	25,6	23,2	20,7	39,9	37,0	34,0	31,1	28,3	25,6	23,0
40	36,3	34,3	32,0	29,4	26,7	23,8	20,9	42,2	39,0	35,8	32,7	29,5	26,5	23,7
45	38,6	36,4	33,8	31,0	27,8	24,3		44,4	41,0	37,6	34,2	30,8	27,4	
50	40,8	38,4	35,7	32,5	28,8			46,5	43,0	39,4	35,7	31,9		
55	43,0	40,5	37,6	34,1				48,6	44,9	41,1	37,1			
650	3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
3.1.1. КОМПРЕССОРЫ И ИХ ПРИВОД
651
Рис. 3.1.1-35. Разъемный герметичный компрессор системы Discus, модель D3DC-750 (Copeland):
SL — запорный вентиль всасывания; DL — запорный вентиль нагнетания; 1 заглушка всасывающей полости; 2 -
заглушка нагнетательной полости; 3 — заглушка патрубка заправки масла; 4 - резьбовое соединение дифференциального
реле ВД масла, 5 - заглушка дифференциального реле ВД масла; 6 - подключение масляного манометра; 7 - масляный
фильтр; 8 - заглушка электроподогревателя картера; 9 - заглушка нагнетательной полости; 10 - намагниченная пробка;
11 - крепежные отверстия; 12 подключение датчика; 13 - заглушка всасывающей полости
Таблица 3.1.1-10
Основные характеристики разъемных герметичных компрессорных агрегатов, работающих на R22 (рис.3.1.1-35)
Холодопроизводительность дана для температуры всасываемого газа 25°С и без переохлаждения жидкости (Discus, Copeland).
Модель	Темпера- тура конден- сации, °C	Холодопроизводительность, Вт, при температуре испарения, °C											Потребляемая мощность. кВт, при температуре испарения, °C				Дли- иа, мм	Ши- рина, мм	Высо- та, мм	За- прав- ка масла, л	Описывае- мый объем, м’/ч, при скорости вращения 1450 об/мин	Число ци- лин- дров	Допол- ни- тельный вентиля- тор	Масса нетто/ брутто, кг
		высокой			средней			низкой																
		10	5	0	-5	-10	-15	-20	-25	-30	-35	-4	+5	-10	-25	-40								
D2DC- 500	30	21 430	17 860	14 750	12 040	9 695	7 665	5 925	4 435								590	330	470	2.3	16,8	2	-	132/141
	40	19 1S0	15 910	13 050	10 550	8395	6 525	4915	3 545				3,38	2,91	2,05									
	50	16 900	13 920	11 320	9 055	7 085	5385	3915																
D2DD- 500	30	24 640	20 570	17 030	13 940	11260	8955	6965	5 265								590	330	470	23	19,3	2	-	132/141
	40	22 100	18 370	15 120	12 280	9 825	7695	5 865	4 305				3,92	3,38	2,42									
	50	19 520	16 140	13190	10 620	8 385	6 445	4775																
D2DL- 400	30	Не производится				14 590	И 890	9 445	7 305	5 485	3 985	2 795					625	360	750	2,3	23,7	2	12)	140/149
	40					12 900	10 430	8 195	6 245	4 5951	3 255	2195		4,19	3,22	1,91								
	50					11 150	8 905	6 885	5 135	3 665	2 485	1 565												
D2DL- 750	30	30 150	25 190	20 870	17 110	13 840	И 030	8 605	6 535								590	330	470	2,3	23,7	2	12)	136/145
	40	27 170	22 630	18 660	15 210	12210	9 625	7 395	5 485				4.93	4,19	2,98									
	50	24 210	20 100	16 510	13 370	10 650	8 285	6255																
D2DB- 500	30	Не производится				17 280	14 240	11 440	8 965	6 835	5 075	3 635					625	360	750	2,3	28,0	2	12)	140/149
	40					15 640	12 790	10 170	7 865	5 895	4 265	2 955		5,16	4,05	2,54								
	50					13 820	11 170	8 755	6 635	4 825	3 345	2 165												
D2DB- 750	30	35 250	29 640	24 740	20 480	16 780	13 580	10 830	8 485								590	330	470	2,3	28,0	2	12)	136/145
	40	31 810	26 690	22 220	18 330	14 950	12 020	9 505	7 355				5,82	5,09	3,85									
	50	28 330	23 730	19 700	16 190	13 140	10 490	8215																
D3DA- 500	30	Не производится						12 030	9355	7185	5 405	3 965					670	385	785	3,6	32,1	3	12)	155/165
	40							10 330	7945	6 005	4425	3135			4,49	2,77								
	50							8 685	6 575	4 855	3465	2 345												
D3DA- 750	30	42 050	35 230	29 280	24 100	19 600	15 720	12 370	9 515								670	385	480	3,6	32,1	3	12)	152/163
	40	37 610	31 430	26 030	21330	17 250	13 710	10 670	8 075				6,63	5,88	4,43									
	50	33 200	27 690	22 870	18 660	15 000	11 840	9 105																
D3DC- 750	30	Не производится						14 090	11 170	8655	6 545	4785					670	385	785	3,6	37,9	3	12)	159/170
	40							12 210	9 575	7315	5415	3 845			5,45	3,44								
	50							10 360	8015	6 005	4325	2 935												
D3DC- 1000	30	49 510	41 540	34 600	28 550	23 300	18 770	14 870	11 530								670	385	480	3,6	37,9	3	12)	164/175
	40	44 230	37 040	30 760	25 290	20 540	16 430	12 890	9 865				7,83	6,92	5,23									
	50	38 980	32 600	27 010	22 130	17 890	14 220	11 060																
D3DS- 1000	30	Не производится						20 670	15 800	11990	8 985	6 605					695	385	785	3,6	49,9	3	12)	171/182
	40							17 660	13 350	10 010	7 385	5315			7,41	5,04								
	50							14 850	11 090	8185	5 935	4 165												
D3DS- J500	30	63 720	53 680	44 920	37 310	30 700	24 980	20 070	15 870								710	385	480	3,6	49,9	3	12)	166/178
	40	57 310	48 240	40 310	33 410	27 410	22 220	17 750	13 930				10,62	9,41	7,31									
	50	50 880	42 800	35 730	35 730	24 200	19 550]	15 550																
652	АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Окончание табл. 3.1.1-10
Модель	Темпе* регура кон- денса- ции, °C	Холодопроизводительность, Вт. при температуре испарения. ”С											Потребляемая мощность, кВт, при температуре испарения, ”С				Дли- на, мм	Ши- ри- на, мм	Высо- та, мм	За- правка масла, л	Описывае- мый объем, м^/ч, при скорости вращения 1450 об/мин	Число ци- линд- ров	До- полни- тель- ный венти- лятор	Масса нетто/ брутто» кг
		высокой			средней			низкой																
		10	5	0	-5	-1°	-1>	-20	-25	-30	-35	-40	+5	-10	-25	^0								
D4DF- 1000	30	Не производится						21 770	16 950	12 860	9 405	6515					687	491	790	4,5	56,0	4	12)	197/213
	40							18 880	14 390	10 580	7 365	4675			7.85	4,55								
	50							16 080	11 940	8 425	5 455	2 965												
D4DA- 2000	30	73 010	61 500	51 460	42 720	35 140	28 590	22 960	18 140								650	491	495	3,6	56,0	4	12)	196/212
	40	65 830	55 350	46 190	38 210	31 280	25 290	20 130	15 720				11.91	10,32	7,75									
	50	58 430	49 010	40 770	33 580	27320	21 910	17 250																
D4DL- 1500	30	Не производится						27 440	21 680	16 790	12 670	9215					687	491	790	3,6	70,9	4	12)	205/221
	40							24 020	18 780	14 330	10 570	7 425			10,41	6,81								
	50							20 390	15 690	11 690	8 305	5475												
D4DH- 2500	30	91 100	76 860	64 430	53 620	44 240	36 140	29170	23 200								675	491	495	4,0	70,9	4	12)	209/225
	40	82 290	69 330	58 020	48 170	39 610	32 200	25 830	20 360				15,65	13,50	10,25									
	50	73 230	61610	51 450	42 590	34880	28 200	22 450																
D4DT- 2200	30	Не производится						32 680	25 950	20 230	15 400	11370					711	491	790	4,0	84,6	4	12)	215/231
	40							28 280	22 130	16 910	12 510	8815			12,22	7,97								
	50							24 200	18 670	13 970	9 995	6 665												
D4DJ- 3000	30	105 700	89 380	75 110	62 700	51 930	42 620	34610	27 760								695	491	495	4,0	84,6	4	12)	214/230
	40	95 000	80 250	67 370	56 140	46 400	37 960	30 710	24 500				19,48	16.44	12,40									
	50	83 960	70 880	59 430	49 440	40 760	33 240	26 760																
D6DL- 2700	30	Не производится						41 050	32 410	25 070	18 860	13 700					750	537	780	43	106,3	6	12)	242/258
	40							35 870	27 990	21300	15 650	10 920			15,57	9,89								
	50							30 370	23 280	17 250	12 170	7 905												
D6DH- 3500	30	136 800	115 4001	96 720	80 470	66 360	54 170	43 690	34 730								766	537	490	4,3	106,3	6	12)	246/262
	40	123 400	103 900	66 920	72 120	59 260	48 140	38 570	30 380				23,69	20.52	15.66									
	50	109 500	92 100	76 870	63 570	52 010	42 000	33 370																
D6DT- 3000	30	Не производится						48 830	38 660	30 020	22 730	16 630					750	537	825	6,9	126,9	6	12)	261/277
	40							42 420	33 200	25 360	18 740	13 200			18,58	116,86								
	50							36 200	27 960	20 950	15 030	10 080												
D6DJ- 4000	30	161 400	136 100	113 900	94 680	77 970	63 530	51 ПО	40 460								766	537	545	7,4	126,9	6	12)	261/277
	40	144 600	121 700	101700	84 220	69 060	55 950	44 660	35 000				29,39	24,80	18,47									
	50	127 400	107 000	89100	73 520	59 970	48 230	38130																
D8DH- 5000	30	189 200	158 900	132 500	109 600	89 620	72 400	57 590	44 920								835	590	670	7,7	151,0	8	-	330/351
	40	170 400	142 900	118 800	97 890	79 700	63 970	50 430	38 840				33,16	29,00	22,11									
	50	151 600	126 900	105 300	86 420	70 040	55 840	43 620																
D8DJ- 6000	30	221 500	186 000	155 000	128 000	104 700	84 430	67 040	52 160								835	590	670	7,7	180,1	8	-	331/352
	40	198 300	166 300	138 300	113 900	92 770	74 460	58 690	45 210				41,12	34,90	26,00									
	50	175 500	147 100	122 200	100 500	81650	65 300	51 230																
. КОМПРЕССОРЫ И ИХ ПРИВОД	653
654
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Модель	Размеры, мм				
	L	Р	Н	А	В
К40СС	300	223	280	170	183
K50CS	300	223	280	170	183
К75СС	300	223	280	170	183
K75CS	300	223	285	170	183
К 100 СС	300	223	285	170	183
К 100 CS	300	223	285	170	183
К 150 СС	300	223	285	170	183
K150CS	300	223	300	170	183
К 180 СС	325	223	300	170	183
К 180 CS	325	223	300	170	183
К 200 СС	325	223	300	170	183
К 230 CS	340	223	300	170	183
К235СС	340	223	300	170	183
Рис. 3 1.1-36. Разъемный герметичный компрессор для работы на R22 (система Multiconus, компания Dorin):
1 — маркировочная табличка; 2 — указатель уровня масла; 3 — пробка горловины заправки масла; 4 — пробка полости
НД; 5 - пробка полости ВД; 6 - клеммная коробка; 7 - пробка слива масла; SL - всасывающий патрубок; DL - нагнета-
тельный патрубок
'1.1. КОМПРЕССОРЫ И ИХ ПРИВОД
655
Таблица 3.1.1-11а
Технические характеристики разъемных герметичных компрессоров (рис. 3.1.1-36)
Модель	Число цилин- дров	Внутрен- ний диаметр цилинд- ра, мм	Ход порш- ня, мм	Описы- ваемый объем, м’/ч	Всасы- вающий патрубок SL	Нагнета- тельный патрубок DL	За- правка масла, кг	Масса нетто, кг	Макси- мальный рабочий ток. А, при напряже- нии 380 В	Максималь- ный пуско- вой ток. А, при напря- жении 380 В	Напряжение, В, число фаз, частота, Гц				
											220 380 3 50	220/240 380/415 3 50	220 1 50	220 380 3 60	220 1 60
К 40 СС	2	42	12	2,89	1/2...12”	1/2...12”	1,0	32	1,8	9	•	□	□	О	О
К 50 CS	2	42	16,5	3,98	1/2. .12”	1/2...12”	1,0	33	1,8	9	•	О	О	о	о
К 75 СС	2	42	16,5	3,98	1/2... 12"	1/2...12"	1,0	34	2,4	П,1	•	О	О	о	о
К 75 CS	2	42	22	530	5/8...16"	1/2...12"	1,0	34	23	Н,1	•	о	о	о	о
К100СС	2	42	22	5,30	5/8...16"	1/2...12"	1,0	35	2,5	13,8	•	о	о	о	□
K100CS	2	42	28	6,75	5/8...16"	1/2...12"	1,0	35	2,5	13,8	•	о	□	о	о
К150СС	2	42	28	6,75	5/8...16"	1/2...12”	1,0	37	3,4	15,6	•	о		о	
К. 150 CS	2	42	32	7,71	5/8...16"	т.л1”	1,о	37	3,4	15,6	•	о		о	
К 180 СС	2	42	32	7,71	5/8... 16"	ИГ.АТ	1.0	38	4,4	20	•	о		о	
К 180 CS	2	42	36	8,68	5/8...16"	1/2...12"	1,0	38	4,4	20	•	о		о	
К. 200 СС	2	42	36	8,68	5/8...16"	1/2.12”	1,0	40	5,0	21	•	□		о	
К 230 CS	2	42	41	9,88	3/4... 18"	1/2...12”	1,0	42	6,0	24,4	•	о		о	
К 235 СС	2	42	41	9,88	3/4...18"	5/8...16"	1,0	44	6,5	28	•	о		о	
• Напряжение стандартной поставки О По специальному заказу
емпературу охлаждаемой воды с точностью
=115 К;
-	охлаждение компрессора всасываемыми
ларами;
-	снижение мощности перекрытием магис-
*рали всасывания;
-	наличие двух конденсаторов с оребренны-
ми медными трубками, объединенных с пере-
гхладителями, что обеспечивает максимальную
надежность.
Для обеспечения очень большой холодопро-
изводительности используют компрессоры от-
-рьггого типа, т. е. такие, у которых двигатель
находится снаружи. Они поступают в продажу
:ез двигателя. Поэтому потребитель должен
;ам обеспечить себя двигателем, либо электри-
ческим, либо тепловым, и предусмотреть при-
зом, который представляется ему наиболее под-
ходящим. Иногда проектировщики установок
.оказывают изготовителям компрессоры откры-
того типа и для небольшой холодопроизводи-
тельности, если установка предназначена для
; пениального применения.
В отличие от других типов компрессоров,
компрессоры открытого типа могут работать на
аммиаке.
На рис. 3.1.1-38а и 3.1.1-386 приведены об-
щий вид, габаритные размеры и основные ха-
рактеристики открытого двухступенчатого ком-
прессора Sabroe с электроприводом, работаю-
щего на R22 и R727, а на рис. 3.1.1-39 дан раз-
рез открытого компрессора Grasso, характери-
стики которого приведены в табл. 3.1.1-13.
Кроме охладителей жидкости, оснащенных
герметичными разъемными компрессорными
агрегатами, существуют охладители жидкости,
оборудованные охладительными агрегатами
открытого типа (рис. 3.1.1-40, табл. 3.1.1-14).
З.1.1.2.4.	Компрессоры с сухими поршнями
Несмотря на то что масло, проникающее в
контур при каждом цикле нагнетания, как пра-
вило, может быть возвращено в компрессор,
конструкторы всегда стремились к созданию
установок, в которых масло не попадает в хо-
лодильный контур. Такие установки особенно
удобны для низких температур, а также дтя хо-
лодильных систем с чрезвычайно протяженны-
ми холодильными сетями, например в химичес-
кой промышленности. Безмасляный холодиль-
ный контур, в частности, допускает использо-
вание затопленных испарителей (т е. испарите-
лей, в которых хладагент подается снизу, а от-
водится сверху, в отличие от сухих испарите-
лей) без ухудшения теплообмена и сложностей
с возвратом масла.
Поскольку многие годы в эксплуатации на-
ходятся так называемые компрессоры с сухи-
656
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
1	Потребляемая мощность, Вт, при температуре испарения, °C	1		360 370	о «э	500 510	I	595 590 L	595 590	780 790		оо 55	088 068	985 1005	985 1005	5431 0811	1180 1275
	«л	400 415	550 570	550 570	690 710	I 690 |	710	900 940	ii	о о о о	1030 1050	1140 1200	1140 1200	1320 1440	1320 1440
	о 7		610 640 670	610 640 670		ЯЗВ	1010 1090 1165	1010 1090 1165	1 1160 ! 1220 1 1290	1160 1220 1290	о о	1285 1380 1480	1460 1610 1750	1460 1610 1750
	s	480 510 545	660 710 750	660 710 750	ООО sig	860 940 1020	1110 1220 1330	1110 1220 1330	1280 1 1380 1 1485	1280 1380 1485	1420 1560 1690	1420 1560 1690	1610 1780 1940	1610 1780 1940
	о гч	ООО Я X 8	720 770 830	720 770 820	I 930 1 1040 1 1150	930 1040 1150	1210 1350 1495	1210 1350 1490	I 1390 1530 1 1675	1390 1530 1665	ООО	ООО	1760 1950 2140	1770 1945 2120
		560 610 660	770 840 910	S8S Г- 00 О'	|	990 1 ИЗО 1 1270	1000 1140 1270	1300 1470 1650	1310 1480 1660	1500 1680 I 1860	1510 1690 1875	1680 1890 2100	1690 1900 2120	1915 2130 2340	1940 2160 2370
	о	600 660 720	830 910 990	840 930 1025	I 1050 | 1220 1 1380	1060 1220 1390	1380 1590 1790	1380 1600 1810	| 1590 ’ 1810 1 2030	1610 1840 2070	1790 2040 2290	1800 2060 2330	2070 2310 2550	2070 2340 2600
	*?	6451 710 7801	890 960 1070	870 990 1105	| 1100 1 1290 1 1490	1100 1290 1480	1450 1690 1930	1430 1680 1930	1 1680 1940 1 2200	16951 1 1970 1 2240!	1900 2185 2470	1890 2200 2510	2235 2500 2760	21801 24901 2800
	о	685! 765; 8401		885 1030 1170		1115 1340 1560		1450 1740 2030		1760 2080 2400		1950 2310 2670		2250 2610 2960
	+	730 815 900		880 1045 1210		1120 1370 1620		ООО $ =		1810 2170 2540		1990 2400 2805		2300 2700 3100
	о +	770 870 965		860 1050 1240		1110 1390 1670		1425 1790 2160		1840 2250 2660		2010 2460 2920		2310 2760 3200
1	Холодопроизводительность, Вт, при температуре испарения, °C	i	3 1	3201 265	о ®	о г?	S о 'О W-I	600 500	780 650	780 650	910 740	910 740	950 780	950 780	1150 950	1150 950
	jn		620 510	620 510	о о m х х о	830 680	1080 895	1080 895	о © сч о	1230 1010	1370 1140	1370 1140	1600 1310	1600 1310
	Я		830 690 550	830 690 550	I ИЗО 930 1	730	I ИЗО |	930 1 730	1450 1220 990	1450 1220 990	| 1645 ! 1370 ! 1090	1645 1370 1090	1870 1585 1300	1870 1585 1300	| 2150 I 1790 1 1430	2150 1790 1430
	1	790 670 550	1100 925 750	1100 925 750	I 1490 1240 |	990	066 0К1 06VI	1890 1610 1330	1890 1610 1330	1 2140 ! 1810  1490	2140 1810 1490	2460 2120 1770	2460 2120 1770	| 2810 । 2370 1 1930	I 2810 ! 2370 | 1930
	о гч	10201 8701 7301	1420 1220 1000	1420 1220 1000	| 1920 1625 1 1310	1920 1625 1310	2405 2080 1755	2405 2080 1755	I 2695 2350 1970	2690 2350 1970	3145 2740 2340	3145 2740 2340	| 3570 I 3070 1 2540	3570 3070 2540
		1290 1120 950	ООО £33	ООО £33	I 2390 | 2040 1 1690	2390 2040 1690	2950 2570 2200	2950 2570 2200	3410 2980 2530	3410 2980 2530	ООО 838 С-> СП сч	ООО Big	4450 3850 3250	4450 3850 3250
	о	1590 1 1390 1200 !	2200 1920 1640	2200 1920 1640	| 2930 | 2530 1 2120	I 2930 1 2530 | 2120	3640 3190 2730	3640 3190 2730	4250 3720 3180	; 4250 i 3720 | 3180	4820 4280 3730	4820 4280 3730	| 5480 I 4780 4090	ООО
	*?	1920 1710 1500	2670 2350 2030	2670 2350 2030	| 3550 | 3090 I 2630	3550 3090 2630	4470 3930 3400	4470 3930 3400	J 5190 4560 3930	; 5190 i 4560 1 3930	5870 5220 4570	5870 5220 4570	| 6660 I 5860 I 5040	ООО Ils
	о	ООО S8S		3210 2850 2490		4250 3730 3210		5430 4810 4200		6240 , 5510 I 4770		7030 6280 5520		7990 7100 5760
	+	2710 2450 2190		3790 3390 2990		ООО		6520 5830 5130		о о о 3 ЯР v,		8320 7460 6600		9470 8480 7000
	о +	3150 2870 2580		4430 4000 3560		5870 5240 4600		7750 6970 6200		8660 7730 6800		9720 8760 7790		11100 10020 8940
Темпера- тура конден- сации, °C		+ 35 + 45 + 55	+ 35 + 45 + 55	+ 35 +45 + 55	+ 35 + 45 + 55	+35 +45 + 55	+ 35 + 45 + 55	+ 35 + 45 + 55	1 +35 1 +45 1+55	+ 35 + 45 + 55	+ 35 + 45 + 55	+35 + 45 + 55	+ 35 + 45 + 55	+ 35 | + 45 + 55 j
Модель		1 К40СС :	K50CS	К 75 СС	К 75 CS	К 100 сс	К 100 CS	К 150 СС	K150CS	К. 180 СС	К 180 CS	К 200 СС	К 230 CS	К 235 СС
Принято, что температура всасываемых газов равна 18 °C и потребляемая мощность соответствует напряжению питания электродвигателя 380 В при частоте 50 Гц.
3.1.1. КОМПРЕССОРЫ И ИХ ПРИВОД
657
30 НТ, HQ, HW (без конденсатора)
По заказу поставляется рекуператор тепла
Рис. 3.1.1-37. Охладитель жидкости с конденсатором водяного охлаждения, работающий на HCFC (модели 30 НТ, HQ
и HW, компании Carrier)
658
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Основные характеристики охладителя жидкости (рис. 3.1.1-37)
Таблица 3.1.1-12а
Модель 30 НТ, HW,HQ		260	290	320	370
Номинальная холодопроизвод ительность °, кВт Номинальная потребляемая мощность25, кВт Номинальная теплопроизводительность35, кВт	ЗОНТ 30 HW	855 749 197 1042	940 830 222 1150	1009 887 244 1241	1209 1061 294 1488
Максимальная мощность установки45, кВт Номинальная мощность установки45, кВт		303 204	336 227	379 254	454 303
Рабочая масса, кг с рекуператором тепла (по заказу)	НТ, HQ HW	5980 4990 6670	6500 5525 7525	6625 5525 7525	7620 6360 8630
Заправка хладагента R22, кг (ЗОНТ, HQ)4	КонтурА Контур В	73 72	83 72	83 72	92 92
Разъемные герметичные 6-ш Число компрессоров/цнливдров Типы компрессоров Заправка масла в один компрессор, дм3 Мощность подогревателей масла, кВт	лицдровые компрессоры, 24,2 о КонтурА Контур В Вариант для вода Вариант для рассола	б/с(1450об/м 4/24 2277 2277 15,5-* 0,8 1,6	<н) 5/30 3267 2277 1 2	5/30 3277 2277 1 2	6/36 3277 3277 1,2 2,4
Число ступеней регулировки мощности Минимальная мощность,%	Стандартное исполнение По заказу Стандартное исполнение По заказу	4 8 25 16,7	5 10 18,8 12,5	5 10 20 133	6 12 16,7 11
Трубчатый двухк Заправка воды, дм3 Заправка хладагента, дм3 Число трубок Поверхность теплообмена пучка труб, м2 Трубопровод подвода вода, вход/ выход (фланцы NFE 29223, PN 16), дюймы Трубопровод слива воды, дюймы	октурный четырехрядный йена] тип 10 НВ 0"/DN 0-	кт ель 275-* 334-* 270-* 584-* 81,2-* 6/150-* 3/4NPT-*			350 388 332 720 100 8/200
Трубчатый конде] Специальный рассольный вариант См. ниже	«сатор типа 09 (HW: без кокденс Контур А1 НТ, HQ с рекупе- ратором тепла (по заказу) Контур В: НТ, HQ с рекупе- ратором тепла (по заказу) КонтурА Контур В	атора) НА155 HY155 НА155 HY155 НА105 НА105	НА155 HY210 НА155 HY155 НА155 НА105	НА210 HY210 НА155 HY155 НА155 НА105	/ НА210 HY210 НА210 HY210 НА155 НА155
Максимальное рабочее давление	Контур хладагента Водяной контур	3000 кПа (конденсатор) -1400 кПа (испаритель) 1000 кПа (теплообменники всех моделей)			
1)
2)
3)
4)
3)
Для режима охлажденной вода 12,3 /6,*’ СС, коэффициент загрязнения теплообменников 0,000044 м2трад /Вт, хладагент R22.
Потребляемая мощность только компрессоров
Для режима подогрева вода в конденсаторе 29.4 '35 °C. остальные условия такие же, как в прим. 1.
Полная мощность компрессора + регулирующей аппаратуры прн температуре всасывания насыщенных ларов 10 °C
(макс.) или 1,7 °C (номинал.) н температуре нагнетания насыщенных паров 62,8 °C (макс) или 40,6 °C (номинал.).
Добавить от 2 до 3 кг при заказе рекуператора тепла, для варианта HW поставляется одна заправка для обслуживания.
Характеристики конденсаторов с водяным охлаждением 1)
Тип	09 НА			09 HY2’	
	105	155	210	155	210
Поверхность теплообмена, м2	8,3	13,2	19,3	13,2/8,77	19,1/13,5
Заправка вода, дм3	33	56	76	33/56	56/76
Заправка хладагента, дм3 Число трубок	55	87	120	149/149	178/178
конденсатор	53	84	123	84/56	122/86
переохладитель	7	10	10	10/4	10/4
Диаметр трубопровода вода, вход /выход, дюймы	31/2	4	4	4/3	4/4
Для всех моделей: продувка воздуха 0 3/8", внутренняя резьба; слив вода 0 3/8", внутренняя резьба;
слив хладагента 0 3/4", наружная резьба.
' Прямой шрифт для конденсаторов с колонной переохлаждения, курсив для конденсаторов с рекуперацией тепла.
3.1.1. КОМПРЕССОРЫ И ИХ ПРИВОД
659
Таблица 3.1.1-126
Дополнительные характеристики охладителя жидкости (рис. 3.1.1-37)
Модель ЗОНТ	Электрические параметры										
	Установка		Коми]		эессор		Компрессор 06 В				
	Макси- мальный ток, А	Номиналь- ный ток, А	ICI		ICF		Модель	Макси- мальная мощность, кВт	Макси- мальный ток, А	LRA,A	
			XL	PW	XL	PW				XL	PW
260 290 320 370	531 595 664 796	372 422 464 556	590 590 500 590	435 435 435 435	990 1053 1122 1254	835 898 967 1095	267 277	64,2 79,6	114 140	528 590	383 435
Допустимый диапазон напряжения: 342—457 В.
Сила тока указана для условий, перечисленных в прнм.4 к таблице 3.1.1 -12а.
ICF — мгновенный максимальный ток при запуске (XL - прямой, PW - раздельные обмотки) или точка максимума для компрессора при запуске
+ другие компрессоры на режиме.
ICI — сила тока на запуске самого большого компрессора.
LRA — сила тока на запуске (прн застопоренном роторе).
Модель ЗОНТ	Потери давления в испарителе, кПа, при расходе воды, л/с													
	15	18	20	25	30	35	40	45	50	55	60	65	70	75
260,290,320	10	14	17	25	34	44	56	70	83	100	120	140		
370		9	12	17	24	31	42	50	62	75	90	100	115	135
Модель	Потери давления в конденсаторе, кПа, при расходе воды, л/с													
ЗОНТ	6	8	10	15	20	25	30	35	40	50	60	70	80	90
260	2	3,5	5	10	17	25	33	45	55	82	120			
290	2,5	4	5,5	12	20	30	38	52	64	95	140			
320	1,6	2,5	3,7	7	13	18	24	31	40	59	82	105	130	
370		1,7	2,5	5	8	12	16	21	27	39	55	70	87	110
ми поршнями, нетрудно предположить, что они
нашли широкое применение в холодильной тех-
нике. Швейцарская компания Sulzer, с 1935 г.
разрабатывающая компрессоры с сухими пор-
шнями и лабиринтными уплотнениями для воз-
духа и других газов, в середине 50-х гт. созда-
ла также аналогичный компрессор для холо-
дильной техники (рис.3.1.1-41).
В таком компрессоре хладагент никогда не
находится в контакте со смазочным маслом,
хотя в картере устанавливается давление вса-
сывания. В нижней части картера находится
масло, верхняя часть, содержащая цилиндры,
остается совершенно сухой. Обе части картера
отделены одна от другой, во-первых, мас-
лосъемными кольцами, смонтированными на
поршневых штоках, и, во-вторых, маслоотде-
лителем со стороны газовой полости. Поршни
снабжены образующими лабиринтное уплотне-
ние треугольными канавками, которые строго
отцентрированы относительно стенок цилинд-
ров и обеспечивают отсутствие трения между
поверхностями поршней и цилиндров, что при
минимальном зазоре позволяет обходиться без
смазки. Уплотнение поршневых штоков выпол-
нено в виде цилиндрических графитовых колец,
образующих лабиринтную сеть, в результате
чего шток двигается возвратно-поступательно
в направляющих втулках также без смазки1. В
поршневых компрессорах с сухими поршнями
Linde или Quiri (рис. 3.1.1-42) герметичность
поршней обеспечивается самосмазывающими-
ся графитовыми кольцами.
Регулирование холодопроизводительности
таких компрессоров осуществляется методами,
описанными в п. 3.1.1.2.5.
3.1.1.2.5.	Параллельная работа нескольких
поршневых компрессоров
При проектировании холодильной установ-
ки в ее составе можно предусмотреть либо один
одноступенчатый или многоступенчатый ком-
1 Поршневые компрессоры с лабиринтным уплотнени-
ем Sulzer для сжатия аммиака в сочетании с компрессора-
ми Burckhardt, оснащенными плунжерными поршнями, для
сжатия водорода, гелия и природного газа используются в
оборудовании катка Chaux-de-Fonds, реконструированного
в 1991 г.
660
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Хладагент	Модель	Скорость вращения вала, об/мин	Две ступени -40 °С/+35 °C	
			Холодопроизводительность, кВт	Потребляемая мощность, кВт
	ТСМО28	1800	24,2	15,1
	•TSMC 108 S	1500	51,0	31,6
R717	•TSMC 108 L	1500	67,5	41,5
	TSMC 116 S	1500	102	63,2
	•TSMC 116 L	1500	135	83,0
	TSMC 188	1000	208	127
	ТСМО 28	1800	28,9	19,8
	TSMC 108 S	1500	61,0	39,2
R22	TSMC 108 L	1200	62.7	39,5
	TSMC 116 S	1500	122	78,3
	TSMC 116L	1200	125	78,9
	TSMC 188	750	183	114
Модель	Число цилиндров		Внутренний диаметр цилиндра, мм	Ход поршня, мм	Максимальная скорость вращения вала, об/мин	Объем, описываемый в ступени низкого давления при макси- мальной скорости, м’/ч
	низкого давления	высокого давления				
ТСМО 28	6	2	70	70	1800	175
TSMC 108 S	6	2	100	80	1500	339
TSMC 108L	6	2	100	100	1500	424
TSMC 116 S	12	4	100	80	1500	679
TSMC 116L	12	4	100	100	1500	848
TSMC 188	6	2	180	140	1000	1283
Рис. 3.1.1-38а. Общий вид двухступенчатого открытого компрессора Sabroe с переохладителем (слева), приводным
электродвигателем (справа) и устройством для передачи вращающего момента (муфтой) в защитной оболочке (в центре)
3 .1.1. КОМПРЕССОРЫ И ИХ ПРИВОД
661
Модель	А Длинами	В Ширина, мм	С Высота, мм	Sl Номиналь- ный дна* метр, мм	Dl Номиналь- ный диа- метр, мм	Sh Номиналь- ный диа- метр, мм	Рн Номиналь- ный диа- метр, мм	Масса нетто, кг		Чистый транспорт- ный объем, м
								с воздуш- ным охлаж- дением	сводяг&и охлаждени- ем	
ТСМО 28	910	730	655	65	Interne	20	32	370	410	0,4
TSMC 108	1150	900	930	80	65	50	50	730	775	1,0
TSMC 116	1580	1012	1085	125	100	80	65	1325	1400	2,9
TSMC 188	1670	1525	1437	150	100	100	65	2760	2900	3,6
А
Агрегат с муфтой
Агрегат с ременной передачей
Модель	А, мм	В, мм	С, мм	Масса агрегата без двигателя, кг
ТСМО 28	1750	730	830	450
TSMC 108	2308	1050	1125	890
TSMC 116	2750	1075	1330	1800
1 TSMC 188	3100	1730	1830	3700
Модель	А, мм	В, мм	С, мм	Масса агрегата без двигателя, кг
ТСМО 28	1440	1000	830	500
TSMC 108	2030	1070	1200	900
TSMC 116	1675	2500	1300	2000
TSMC 188	3155	2005	1830	3950
Рис 3.1.1-386. Габариты компрессорных агрегатов (рис. 3.1.1-38а) (вверху - только компрессора, внизу - компрессора
г приводом)
662
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Рис. 3.1 1-39. Разрез компрессора открытого типа AC 80R (Grasso), работающего на R22
прессор, либо несколько параллельно работа-
ющих компрессоров, каждый из которых в свою
очередь может быть многоступенчатым. После-
дний вариант имеет следующие преимущества:
-	простота регулирования холодопроизводи-
тельности путем запуска или остановки одно-
го или нескольких компрессоров (сверх того,
каждый компрессор может быть оборудован
своим специальным устройством регулирова-
ния холодопроизводительности) с адекватным
изменением потребляемой мощности;
-	минимальная перегрузка электрической
сети при запуске за счет поочередного выхода
на режим каждого компрессора;
-	возможность обеспечения достаточно зна-
чительной холодопроизводительности даже в
случае неисправности одного из компрессоров.
Однако этим преимуществам противостоит
сложность системы выравнивания уровня и
давления масла и выравнивания давления газа,
которую необходимо предусмотреть в конструк-
ции установки при параллельной работе не-
скольких поршневых компрессоров, а также
потребность в ряде специальных устройств, о
которых мы расскажем ниже.
Заметим, что проблемы выравнивания уров-
ня давления газа могут быть решены непосред-
ственно на заводе-изготовителе, так как неко-
торые производители поставляют на рынок
компрессионные установки, состоящие из не-
скольких компрессоров, смонтированных для
параллельной работы. Одна из таких устано-
вок, называемых также спаренными компрес-
сорами, представлена на рис. 3.1.1-43.
3.1.1. КОМПРЕССОРЫ И ИХ ПРИВОД
663
Таблица 3.1.1-13
Основные характеристики компрессора открытого типа (рис. 3.1.1-39)
Марка	АС 80 R
Внутренний диаметр цилиндра D, мм	95
Ход поршня S, мм	70
Минимальная скорость, об/мин	960
Максимальная скорость, об/мин	1750
Описываемый объем цилиндра Уь прн максимальной скорости, м’/ч	52,1
Марка	А	В	С	D	Е	F	G
АС 480 R	757	680	675	295	169	166	97
АС 580/680 R	782	770	675	320	169	166	97
АС 780/880 R	807	800	675	345	169	166	102
АС 1080 R	858	768	675	460	137	134	70
AC1280R	1179	770	675	717	169	166	102
АС 1680 R	1229	800	675	767	169	166	102
Марка		АС 480 R	АС 580 R	АС 680 R	АС 780 R	АС 880 R	АС 1080 R	АС 1280 R	АС 1680 R
Го = + Ю °C	Qo,кВт Рг, кВт	196,4 36.0	245,4 44,8	294,5 53,5	343,6 62,3	392,7 71,1	490,9 88,6	589,1 106,5	785,4 141,7
г0 = + 5 °C	Qo, кВт Ре.кВт	163,8 34,7	204,8 43,1	245,8 51,6	286,7 60,1	327,7 68,5	409,6 85,4	491,5 102,7	655,4 136,5
Го = 0 °C	Qo, кВт Л, кВт	135,3 32,7	169,1 40,7	202,9 48,6	236,7 56,6	270,6 64,5	338,2 80,5	405,8 96,7	541,1 128,6
Го = -5 °C	Qo, кВт Re, кВт	110,3 30,3	137,8 37,7	165,4 45,1	193,0 52,4	220,6 59,8	275,7 74,5	330,8 89,5	441,1 119,0
Для скорости 1750 об/мнн значение Qo умножить на 1,17, значение Л - на 1,22.
Холодопроизводительность Qo н потребляемая мощность Рг даны при температуре конденсации 40 =С. перегреве
на всасывающей магистрали 10 К, переохлаждении жидкости 5 К для работы на R22 при скорости 1450 об мин.
Вместе с тем, в случае большой разницы в
нагрузке на компрессоры может потребоваться
дополнительная система регулировки уровня
масла или выравнивания давления масла и
газа.
Вначале отметим, что число параллельно
работающих компрессоров зависит от возмож-
ностей системы выравнивания давления и уров-
ня масла между картерами компрессоров, по-
этому оно редко превышает три, хотя встреча-
ются установки, насчитывающие до пяти па-
раллельно работающих компрессоров. Когда
несколько компрессоров работают параллель-
но, каждый из них выбрасывает в холодильный
контур какое-то количество масла, однако это
не означает, что в данный компрессор возвра-
тится по меньшей мере столько же масла, сколь-
ко было выброшено. Поэтому уровень масла в
картерах разных компрессоров необходимо вы-
равнивать.
Уровень масла в картере зависит от давле-
ния, которое там устанавливается, и даже не-
большая разница давлений приводит к значи-
тельной разности уровней, например разница
664
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Размеры
Модель CGOD	Длина А, мм	Ширина В, мм	Высота С, мм	Подсоединительный диаметр водяного тру- бопровода	
				к испарителю X1’	к конденсатору Y2)
106 Е	2300	1040	1560	3"	3"
107 Е	2470	1110	1560	3"	3"
108 Е	2480	1110	1560	3"	3"
109 Е	2840	1030	1770	4"	4"
’’Фланцевые соединения PN16 (3", DN80,4", DN100);
2> Резьбовые соединения с внутренней резьбой ISOR7 для моделей от 106Е до108Е и фланцевые соединения DN100
для модели 109Е.
Рис. 3.1.1-40. Охладитель жидкости с конденсатором воздушного охлаждения, оборудованный поршневым компрессо-
ром отрытого типа (модели CGOD oi 106Е до 109Е, Trane)
3.1.1. КОМПРЕССОРЫ И ИХ ПРИВОД
665
Таблица 3.1.1-14
Характеристики охладителей жидкости с компрессором открытого типа (рис. 3.1.1-40)
Потребляемая мощность Р, для стандартного двухобмоточного двигателя Trane (Part winding)
и холодопроизводительность Q<>.
Модель CGOD	Температура охлаж- денной воды на входе, °C	Температура воды иа выходе из конденсатора, °C					
		32		35		50	
		Йо, кВт	Р,, кВт	Йо, кВт	Ре, кВт	Йо > кВт	Р,, кВт
	5	136,9	34,1	132,9	35,4	111,4	42,6
106 Е	7	145,5	35,0	141,3	36,5	119,2	44,0
	9	154,5	35,9	150,1	37,5	127,3	45.4
	5	174,6	41,4	169,1	43,3	139,6	51,7
107 Е	7	185,9	42,2	180,0	44,2	148,7	53,2
	9	197,7	43,0	191,6	45,1	158,2	54,6
	5	204,3	51,6	197,9	54,1	164,5	63,1
108 Е	7	217,3	52,9	210,6	55,6	176,1	65,1
	9	230,9	54,8	223,9	57,1	188,1	67,1
	5	271,6	66,5	263,6	69,2	221,1	81,7
109 Е	7	289,1	67,8	280,9	70,7	-236,2	84,1
	9	307,1	69,5	298,5	72,0	251,7	86,3
Общие характеристики
Модель CGOD	106 Е	107 Е	108 Е	109 Е
Ступени регулирования производительности, %	100-75-50-25	100-80-60-40	100-67-50-33	100-75-50-37
Номинальный ток1’, А, при напряжении, В: 220 380 415	125	150	180	250
	72	87	104	144
	66	80	96	132
Пусковой ток1’, А, при напряжении, В:	220 380 415	435	505	575	950
	250	290	330	550
	235	270	305	535
Рабочая заправка R22, кг	25	33	36	45
Масса в рабочем состоянии, кг	1310	1400	1500	1740
” Со стандартным двухобмоточным двигателем.
Потери давления в водяном контуре испарителя, кПа
Расход, л/с		3	4	5	6	7	8	10	12	15
CGOD 106 Е		—	16	22	30	40	50	—	—	—
CGOD 107 Е		—	8	14	18	24	29	44	—	—
CGOD 108 Е		—	—	17	21	28	35	52	70	—
GCOD 109 Е		—	—	—	—	15	20	30	40	60
Потери давления в водяном контуре конденсатора, кПа
Расход, л/с	2	3	4	5	6	7	8	10	14	20
CGOD 106 Е	—	—	16	24	35	45	60	—	—	—
CGOD 107 Е	—	—	10	15	21	29	37	55	—	—
CGOD 108 Е	—	—	—	11	16	21	27	40	80	—
GCOD 109 Е	—	—	—	—	—	12	15	24	44	85
666
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Рис, 3.1.1-41. Принципиальная схема компрессора с су-
хими поршнями и лабиринтными уплотнениями (Sulzer):
1 - циркуляция свободного от масла хладагента в по-
лостях цилиндра с сухими поршнями и лабиринтным уп-
лотнением; 2 - уплотнительный шток поршня и поршень,
снабженные графитовыми уплотняющими кольцами, обра-
зующими лабиринтное уплотнение; 3 - возврат во всасы-
вающую полость возможных утечек через уплотнение; 4 -
дросселирующий зазор сухого лабиринтного уплотнения;
5 - разделительная камера давления всасывания; 6 - на-
правляющие втулки с маслосъемными кольцами; 7 - ниж-
няя головка шатуна; 8 - закрытый картер под давлением
всасывания с кривошипио-шатуиным механизмом; 9 -
смазываемое уплотнение зазора между корпусом картера и
коленчатым валом
в 0,01 бар соответствует разности уровней око-
ло 11 см для картера среднего компрессора. В
свою очередь, давление в картере зависит от
потерь, которые возникают, с одной стороны,
вне компрессора во всасывающем патрубке, т.е,
между всасывающим коллектором и компрес-
сором, а с другой стороны, внутри самого ком-
прессора.
Следовательно, чтобы выровнять уровень
масла, нужно вначале выровнять давления в
полостях картеров разных компрессоров, что
осуществляется посредством трубки, соединя-
ющей между собой полости. Для этого все ком-
прессоры оборудованы штуцерами, которые
позволяют подсоединить трубки к каждому ком-
прессору.
Уравнительный трубопровод должен распо-
лагаться горизонтально по всей длине, а уро-
вень масла в нем не должен подниматься выше
его оси, что позволяет выравнивать давления
без всякого влияния на уровень масла.
Эксперименты показывают, что диаметр
уравнительного трубопровода не должен быть
меньше 28 мм (1 1/8"), при этом чем больше
диаметр, тем лучше.
В случаях, когда имеются значительные по-
тери давления между компрессором и всасыва-
ющим коллектором, может потребоваться вто-
рой уравнительный трубопровод для выравни-
вания давлений между всасывающими полос-
тями компрессоров. Этот трубопровод, диаметр
которого должен быть не менее 10 мм (3/8"),
при одном или нескольких остановленных ком-
прессорах предназначен для предотвращения
забросов хладагента в их картеры, поскольку
такие забросы могут привести к подсосу мас-
ла. Чтобы иметь свободный доступ к внутрен-
ним деталям компрессора и возможность его
замены в случае неисправности, не останавли-
вая всей установки, целесообразно на уравни-
тельных трубопроводах предусмотреть запор-
ные вентили. Для минимизации потерь давле-
ния на этих вентилях в качестве их запорных
элементов предпочтительно иметь шаровые
клапаны.
На рис. 3.1.1-44а представлена принципи-
альная схема уравнительных трубопроводов
для комплекта из трех параллельно работаю-
щих компрессоров, каждый из которых имеет
свой маслоотделитель (в принципе, можно пре-
дусмотреть также и один общий маслоотдели-
тель).
Если в установке отсутствует система вы-
равнивания уровня масла в разных компрессо-
рах, то поддержание уровня масла в каждом из
них может осуществляться, как указано на схе-
ме рис. 3.1.1-446, предусматривающей масло-
отделитель, из которого масло поступает в один
или несколько резервуаров, обеспечивающих
перераспределение масла в разные компрессо-
ры с помощью регуляторов уровня.
3 .1.1. КОМПРЕССОРЫ И ИХ ПРИВОД
667
Рис. 3.1.1-42. Поршневые компрессоры с сухими поршнями и графитовыми кольцами, обслуживающие туннельные
морозильники при 35°С и морозильники холодильных камер при -ЗО°С (компрессоры Quiri завода Orthiz-Miko в Сен-
Дизье)
Рис. 3.1.1-43. Спаренные компрессоры (Copeland). Выравнивающий трубопровод монтируется между двумя патрубка-
ми отмеченными стрелками
668
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Рис. 3.1.1-44а. Принципиальная схема трубопроводов выравнивания давления газа и уровня масла трех смонтирован-
ных параллельно компрессоров, каждый из которых оборудован своим маслоотделителем (Bitzer):
1 - переходник штуцера подсоединения трубопровода выравнивания давления газа; 1 -трубопровод выравнивания
давления газа; 3 - переходник штуцера подсоединения трубопровода выравнивания уровня масла; 4 - трубопровод вырав-
нивания уровня масла; 5 - запорный вентиль трубопровода выравнивания давления; 6 - запорный вентиль трубопровода
выравнивания уровня масла; 7 — нагнетательный трубопровод; 8 - маслоотделитель; 9 - возврат масла в маслоотделитель;
10 - обратный клапан; 11 - всасывающий коллектор; 12 - всасывающий патрубок компрессора; 13 - предохранительное
реле давления масла; 14 - фильтр всасывающего трубопровода; 15 - трубопроводы выравнивания давления между полос-
тями всасывания
Чтобы обеспечивать возврат масла, в резер-
вуаре с помощью дифференциального клапана
поддерживают давление, примерно на 1,4 бар
выше давления всасывания (или промежуточ-
ного давления в случае двухступенчатых комп-
рессоров).
Заметим, что на рнс. 3.1.1-446 маслоотде-
литель имеет теплоизоляцию; это позволяет
избегать слишком сильного охлаждения, кото-
рое могло бы снизить КПД маслоотделителя
или даже привести к образованию конденсата
в случае частичной заправки маслоотделителя.
Может также оказаться необходимой установ-
ка обратного клапана на нагнетательной магис-
трали между маслоотделителем и конденсатором
или интенсивный подогрев маслоотделителя во
время остановки, с тем чтобы полностью избе-
жать опасности вторичной конденсации.
3.1.1. КОМПРЕССОРЫ И ИХ ПРИВОД
669
Рис. 3.1.1-446. Принципиальная схема регулировки уровня масла для нескольких компрессоров, смонтированных па-
раллельно с общим маслоотделителем (Bitzer):
1 - регулятор уровня масла; 2 - переходник; 3 - трубопровод нагнетания; 4 - маслоотделитель; 5 - обратный клапан;
6 - возврат масла из маслоотделителя; 7 - масляный резервуар; 8 - дифференциальный клапан; 9 - трубопровод выравни-
вания давления газа; 10 - трубопровод подачи масла к каждому регулятору уровня масла; 11 - теплоизоляция
Что касается трубопроводов всасывания
между коллектором всасывания и компрессора-
ми, то их включение в коллектор производится
косым срезом вставляемого торца под углом
30°, как показано в схеме А на рис. 3.1.1-44а.
Остаток трубопровода должен быть расположен
под уклоном таким образом, чтобы при оста-
новленном компрессоре он не омывался стати-
ческим потоком масла и, в определенных ус-
ловиях, потоком хладагента. Размеры всасыва-
ющего коллектора определяются из условия, что
скорость потока хладагента не должна превы-
шать 4 м/с при полной нагрузке. На участках
всасывающих трубопроводов, идущих от испа-
рителя к коллектору, скорость хладагента дол-
жна быть как минимум 4 м/с в случае их гори-
зонтального расположения и 7 м/с для верти-
кального расположения.
На каждом трубопроводе всасывания пре-
дусматривается установка фильтра со сменным
патроном, предназначенного для улавливания
загрязнений, имеющихся в контуре. При необ-
ходимости (например, при сгоревшем моторе)
фильтрующий патрон должен заменяться на
осушитель, поглощающий кислоты, с последу-
ющей установкой его на место.
Что касается трубопровода нагнетания, то
площадь его сечения должна быть по крайней
мере равна сумме площадей отдельных трубо-
проводов, идущих от вентилей нагнетания ком-
прессоров к этому коллектору, причем данные
трубопроводы должны иметь отрицательный
уклон в направлении компрессоров.
В случае если каждый компрессор распола-
гает своим собственным маслоотделителем и
коллектором (рис. 3.1.1-44а), между ними нуж-
но устанавливать обратный клапан для предот-
вращения конденсации хладагента в полости
сжатия в головке блока и маслоотделителе при
остановках компрессора.
670
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
3.1.1.3. Винтовые компрессоры
З.1.1.З.1. Общие положения
и характеристики различных моделей
Винтовые компрессоры содержат два рото-
ра с сопрягающимися профилями (охватывае-
мый и охватывающий роторы), изготовленных
в форме спиралей (червяков). Роторы врашакп
ся внутри статора (рис. 3.1.1-45). Вращение
этих подвижных узлов перемещает хладагент
в газовой фазе со стороны всасывания к сторо-
не нагнетания, при этом впадины охватываю-
щего ротора выполняют роль цилиндра, объем
которого по мере постепенного приближения к
выходу (стороне нагнетания) сокращается, а
зубья охватываемого ротора яв тяются поршня-
ми, обеспечивающими сжатие потока
По мере того как сжатый хладагент нагне-
тается в контур, с верхней стороны винта вновь
происходит всасывание, что обеспечивает не-
прерывность перекачки и сжатия паров.
Все винтовые компрессоры имеют совер-
шенно определенную степень сжатия, завися-
щую от расположения зубьев ротора нагнета-
тельного отверстия. Имеющиеся в продаже ком-
прессоры. как правило, разработаны таким об-
разом, что обеспечивают несколько фиксиро-
ванных значений степени сжатия, но чаще всего
степень сжатия, необходимая для данной уста-
новки, не соответствует степени сжатия комп-
рессора В этом случае следует выбирать ком-
прессор со степенью сжатия, наиболее близкой
к требуемой, хотя в результате по потребляемой
мощности компрессор может оказаться перераз-
меренным. Однако в любом случае переразме-
ренность будет относительно небольшой вслед-
ствие слабого влияния степени сжатия на
объемный индикаторный КПД. В целях сниже-
ния потерь в зазорах между зубьями и впади-
нами на вход винтовых компрессоров впрыс-
кивают масло, которое повышает герметич-
ность этих зазоров за счет образования масля-
ной пленки и, кроме того, способствует охлаж-
дению сжимаемых паров хладагента. В связи
с этим винтовые компрессоры очень хороши
для достижения высокого перепада давления и
Рис.З 1 1-45. Разрез винтового компрессора, на котором
видны два ротора и в нижней части золотник изменения
производительности (часть компрессорного агрегата MSC,
Samifi-Babcock)
высокой степени с жатия, так как охлаждение
впрыском масла позволяет поддерживать тем-
пературу в конце сжатия в допустимых преде-
лах, не считая того, что в них можно обеспечи-
вать очень небольшую разность температур в
картере. Винтовые компрессоры с впрыском
масла, как правило, приводятся в действие не-
посредственно трехфазными двухполюсными
электродвигателями. Воздушные винтовые ком-
прессоры и компрессоры для других газов вви-
ду более высоких потерь в зазорах снабжают-
ся шестеренчатой передачей, обеспечивающей
гораздо более высокие обороты роторов.
Впрыскиваемое в компрессор масло может
возвратиться в него только после маслоотдели-
теля. и перед тем. как оно будет вновь подано
в компрессор, ет э температура понизится в мас-
лоохладителе, который позволяет разгрузить
конденсатор юпловая мощность маслоохлади-
теля с достаточно высокой точностью рассчи-
тывается по формуле
Qrh = mh'cPh(‘h2 =
_^h'Ph ^ph _t
3600	1Й2 К Л
3.1.1. КОМПРЕССОРЫ И ИХ ПРИВОД
671
где Qrh- тепловая мощность маслоохладителя,
кВт, т.е. количество тепла. кДж, отводимое от
масла за 1 с;
mh- массовый расход масла, кг/с;
с?Л - удельная теплоемкость масла, кДж /
(кг-К);
th2 - температура масла на входе в маслоох-
ладитель, °C;
tM - температура масла на выходе из мас-
лоохладителя, °C;
Vh- объемный расход масла, м3 /кг;
pft- средняя плотность масла, кг /м3.
Температура /и на входе в маслоохладитель
приблизительно равна температуре / выхода
паров хладагента из маслоотделителя (см. рис.
3.1.1-51а, на котором даны схемы холодильно-
го и масляного контуров).
Температура t может быть рассчитана на
основе закона сохранения энергии, а именно:
Р, — Q, + Qff.;
здесь Р. - индикаторная мощность компрессо-
ра, кВт;
Q&- количество тепла, переданного парам
хладагента в единицу времени, кВт,
Qff~
где Чт ~ массовый расход хладагента, кг /с;
h2„ - энтальпия перегретых паров хладаген-
та на выходе из маслоотделителя, кДж /кг;
Л] „ - энтальпия паров хладагента во всасы-
вающем патрубке компрессора, кДж /кг.
Полагая, как мы указали выше, что ts = th2,
получим
3600
^ss ~ ..	х
*V>i-qm(h2.-hv ) + /w], °C.
В любом винтовом компрессоре степень
внутреннего сжатия перед нагнетанием и, сле-
довательно, внутреннее давление нагнетания
зависят от положения отверстий нагнетания.
При проектировании компрессора отверстия
располагают таким образом, чтобы обеспечить
установленное для данной конструкции отно-
шение давлений, называемое в США “внутрен-
ним отношением давления”:
pt = Pd/p^
где Pd- внутреннее давление в объеме газа не-
посредственно перед отверстием нагнетания,
Рг - внутреннее давление в объеме газа сра-
зу после его изоляции от всасывающего патруб-
ка
Это отношение может быть заменено “отно-
шением установленного для конструкции объе-
ма”, обычно называемым относительным объе-
мом, определяемым следующим образом:
где Vs - объем газа сразу после его изоляции
от всасывающего патрубка,
Vd - объем газа непосредственно перед его
сообщением с отверстием нагнетания.
Отношения И и Pt связаны между собой
формулой Pt = (Vy, где у является отношением
удельных теплоемкостей данного хладагента
(показателем адиабаты, см. п. 1.3.1.4.4).
При заданном Vt относительный объем од-
нозначно определяет степень сжатия компрес-
сора Рг Следовательно, относительный объем
целесообразно выбирать таким образом, чтобы
степень сжатия была как можно ближе к сте-
пени сжатия системы Ps. Поскольку степень
сжатия системы равна
р давление конденсации
s давление испарения
можно видеть, что:
если Pt < Ps, то степень сжатия компрессо-
ра недостаточна,
если Pi > Ps, то степень сжатия компрессо-
ра чрезмерна.
И то и другое приводит к возрастанию по-
терь цикла (рис. 3.1.1-46).
Чтобы избежать этих недостатков, разработ-
чики создали компрессор, в состав которого
входят два золотника, один из которых регули-
рует производительность, а другой меняет от-
носительный объем Vf (рис. 3.1.1-47).
Золотник регулятора производительности
работает таким образом, чтобы постепенно от-
крывать проходное сечение обратной циркуля-
ции, сообщая часть межлопастного объема с
полостью всасывания до того, как начнется
сжатие. Золотник перемещается к нагнетатель-
ной полости, уменьшая тем самым полезную
672
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Чрезмерная степень сжатия
Норма
Низкая степень сжатия
Рис. 3.1.1-46. Недостатки, присущие рабочему циклу винтового компрессора
(рабочую) длину ротора. Управление золотни-
ком регулятора производительности обеспечи-
вается контуром, содержащим датчик давления
или температуры и ингегродифференциальный
регулятор прямого действия (РЮ), с помощью
которого назначают требуемое увеличение или
уменьшение производительности посредством
четырехходового клапана. Золотник регулятора
объема И. позволяет устранить вышеупомяну-
тые недостатки рабочего цикла золотникового
Рис. 3.1 1-47. Разрез винтового компрессора с золотниковым регулятором производительности (модель MYS, LFI
York):
1 - отверстие всасывания; 2 - всасывающий фильтр; 3 ротор; 4 - отверстие нагнетания; 5 - золотник регулятора
производительности; 6 - сервопоршень; 7 - вал трансмиссии; 8 - ведомая шестерня-мультипликатор; 9 - золотник регуля-
тора относительного объема V.
3.1.1. КОМПРЕССОРЫ И ИХ ПРИВОД
673
компрессора (недостаточную или чрезмерную
степень сжатия). Управление этим золотником
осуществляется с помощью двух датчиков дав-
ления (во всасывающей н нагнетательной по-
лостях), датчика температуры (в полости нагне-
тания) и микропроцессора, рассчитывающего
оптимальное значение И. н обеспечивающего
его увеличение или уменьшение посредством
четырехходового клапана. Золотники регулиро-
вания производительности и объема Г. могут
работать независимо.
Когда оба золотника перемещаются к нагне-
тательной полости компрессора, перекрывая
проходное сечение обратной циркуляции, ком-
прессор работает с полной производительнос-
тью при значении Vp увеличивающемся до тех
пор, пока оно не достигнет максимального пре-
дела, установленного фиксированным размером
осевого нагнетательного отверстия. Гидравли-
ческий механизм управляет работой двух золот-
ников раздельно, что позволяет компрессору ра-
ботать прн таком значении И, которое являет-
ся оптимальным для данной холодильной ус-
тановки. При неполной нагрузке работа золот-
ников более сложна, поскольку они располага-
ются таким образом, чтобы образовать между
собой проход для сообщения части всасывае-
мого объема с всасывающей полостью. Когда
золотник регулятора производительности задей-
ствован для снижения производительности, а
золотник регулятора объема неподвижен, объе-
мы всасывания и нагнетания снижаются про-
порционально, т. е. значение Г остается при-
близительно таким же, как при максимальной
производительности.
Если потребуется более высокое значение Ve
оба золотника начнут перемещаться к нагнета-
тельной полости и пространство между ними
уменьшится. Чтобы газ не мог свободно пере-
текать во всасывающую полость, пространство
между золотниками будет использоваться как
дроссель. Небольшая часть перетекающего газа
от давления чуть выше давления во всасываю-
щей полости расширяется до давления всасы-
вания, в то время как оставшийся между рото-
рами газ сжимается до давления нагнетания. В
результате действующее значение Vi повысит-
ся. Когда золотник регулятора мощности пол-
ностью выдвинут, эффективная длина ротора
минимальна, что обеспечивает снижение про-
изводительности компрессора примерно до
10 % от максимальной величины. Вместе с тем
изменение холодопроизводительности не про-
порционально перемещению золотника. На са-
мом деле холодопроизводительность вблизи
100 % падает гораздо быстрее, чем в зоне, со-
ответствующей более низким значениям. На
рисунке 3.1.1-48 показано, как меняется потреб-
ляемая компрессором мощность при изменении
холодопроизводительности.
Кривые на рис. 3.1.1-48 имеют осредненный
характер, и у разных компрессоров они могут
несколько различаться.
В большинстве случаев золотник регулято-
ра производительности при остановке компрес-
сора автоматически перемещается в полностью
Холодопроизводительность Qo, %
Рис. 3.1.1-48. Мощность, потребляемая винтовым ком-
прессором при частичной нагрузке, для R717 и R22
674
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
открытое положение, что позволяет впослед-
ствии запускать компрессор вхолостую.
Данные табл. 3.1.1-156, рис. 3.1.1-50в и
табл. 3.1.1-16 позволяют оценить, как холодо-
производительность и потребляемая мощность
различных винтовых компрессоров меняются
в зависимости от условий функционирования.
Винтовые компрессоры наиболее рацио-
нально использовать в области больших и сред-
них холодопроизводительностей. Производи-
тельность небольших винтовых компрессоров
значительно ниже производительности порш-
невых компрессоров при больших частотах вра-
щения, в то время как крупные модели не ус-
тупают по производительности турбокомпрес-
сорам.
Вследствие высоких значений объемного
КПД и низких температур в конце сжатия вин-
товые компрессоры обеспечивают такие темпе-
ратуры испарения, которые на поршневых ком-
прессорах могут быть достигнуты только при
двухступенчатом цикле.
Далее читатель найдет:
•	на рис. 3.1.1-49 - общий вид, разрез и раз-
меры герметичного разъемного винтового ком-
прессора, основные характеристики которого
приведены в табл. 3.1.1-15а, а отдельные ха-
рактеристики (холодопроизводительность и по-
требляемая мощность) одной из моделей - в
табл. 3.1.1-156;
•	на рис. 3.1.1-50а - внешний вид и разрез
небольшого компрессорного винтового агрега-
та, элементы маслоохладителя и маслоотдели-
теля которого представлены на рнс. 3.1.1-506,
а графики изменения холодопроизводительно-
сти в зависимости от потребляемой мощности -
на рис. 3.1.1-50в;
•	на рис. 3.1.1-51а - общий ввд и принци-
пиальную схему большого компрессорного аг-
регата с винтовым компрессором открытого
типа, а также основные узлы этого агрегата
(маслоохладитель и маслоотделитель), на рис.
3.1.1-516- детали его теплообменника и в табл.
3.1.1-16 - основные технические характери-
стики.
Отметим также, что существуют винтовые
компрессоры с одним ротором (винтом)1. Из-
вестны и охладители жидкости, подобные обо-
рудованным поршневыми компрессорами (см.
рис. 3.1.1-40), но содержащие винтовой комп-
рессор, конденсатор и испаритель, полностью
готовые для подключения к различным жидко-
стным контурам.
При больших перепадах давления на комп-
рессоре объемная холодопроизводительность,
так же как и для поршневых компрессоров,
сильно падает. В связи с этим производятся
винтовые компрессоры с промежуточной вса-
сывающей ступенью и переохлаждением жид-
кого хладагента в промежуточном охладителе.
В результате, как и для поршневых двухступен-
чатых компрессоров, повышается холодильный
коэффициент и удельная холодопроизводитель-
ность (см. пп. 1.3.6.3.1.9 и 1.3.6.3.3.6).
На рис. 3.1.1-52 и 3.1.1-53 показаны две воз-
можные схемы переохлаждения жидкого хла-
дагента с промежуточной всасывающей ступе-
нью. Изменения температуры хладагента на
промежуточной ступени в зависимости от тем-
ператур испарения и конденсации для R22 и
NH3 (аммиака) представлены на рис. 3.1.1-54.
Данные зависимости также носят осредненный
характер и у разных конструкций могут не-
сколько различаться.
В установке, схема которой представлена на
рис. 3.1.1-52, хладагент, выходя из конденса-
тора, переохлаждается частью перепускаемого
хладагента, проходящего через регулятор 7.
Остаток жидкого хладагента дросселируется до
давления испарения в регуляторе 2. В резуль-
тате располагаемая разность энтальпий при
испарении возрастает, переходя от к (h-
h5). Холодопроизводительность увеличивается
в том же отношении, что и всасываемый объем-
ный расход, при этом массовый расход, в силу
идентичности условий всасывания, остается
постоянным. В установке, схема которой дана
иарис. 3.1.1-53, весь расход хладагента, выхо-
дящего из конденсатора, дросселируется в ре-
1 Называемые еще шаровыми или глобоидными комп-
рессорами.
3.1.1 КОМПРЕССОРЫ И ИХ ПРИВОД
675
Рис. 3.1.1-49. Разъемный герметичный винтовой компрессор (модель HS, Bitzer; размеры на чертеже указаны для ва-
риантов 6251 и 6261).
1 - основной ротор (вторичный ротор закрыт); 2 - шариковый и роликовый подшипники; 3 - обратный клапан; 4 -
дифференциальный клапан давления; 5 — впрыск масла; 6 - защита газов от перегрева; 7 — встроенный электродвигатель
676
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
гуляторе 1 до промежуточного давления. Обра- зовавшиеся пары всасываются компрессором
Таблица 3.1.1-15а
Общие характеристики разъемных герметичных винтовых компрессоров (рис. 3.1.1-49)
Модель	Потреб- ляемая мощ- ность, кВт	Описы- ваемый объем, ь?/ч, при 1450/2900 об/мин	Масса, кг	Соединение		Электрические параметры			Направле- ние вращения	Ско- рость враще- ния, об/мин
				Нагнетание (DL), мм дюймы	Всасывание (SL), ММ дюймы	Тип тока	Сила тока, А	Пусковой ток, А		
Станд					артиое исполнение					
HSK 6251-50 HSN 6251Л0	37 30	-/140	214 197	42 1 5/8	54 2 1/8	380В±10%,50Гц, Y/YY-3-фазный 440-460В Y/YY-3-фазный, 60Гц Соединение Part Winding	79 65	310 230	Левое	2900 (50 Гц) 3500 (60 Гц)
HSK 6261-60 HSN 6261-50	44 37	-/165	228 214	42 1 5/8	70 2 5/8 54 2 1/8		98 79	376 310		
HSK 7051-70 HSN 7051-60	52 44	- /192	266 258	54 2 1/8	76 3 1/8		124 98	485 376		
HSK 7061-80 HSN 7061-70	60 52	-/220	275 271	54 21/8	76 3 1/8		144 124	540 485		
Двухско					ростные компрессоры					
HSK 6251-25/50 HSN 6251-20/40	18,5/37 15/30	70/140	222 211	42 1 5/8	54 21/8	38ОВ±1О%, 50Гц, Д/УУ-З-фазный 440-460В A/YY-3-фазный, 60Гц Соединение Dahlander	55/90 47/75	201/308 148/217	Левое	1450/ 2900 (50 Гц) 1750/ 3500 (60 Гц)
HSK 6261-30/60 HSN 6261-25/50	22/44 18,5/37	82,5/165	239 222	42 1 5/8	70 2 5/8 54 2 1/8		65/105 55/90	231/345 201/308		
HSK 7051-35/70 HSN 7051-30/60	26/52 22/44	96/192	270 269	54 2 1/8	76 3 1/8		75/120 65/105	276/410 231/345		
HSK 7061-40/80 HSN 7061-35/70	30/60 26/52	110/220	296 275	54 2 1/8	76 3 1/8		86/135 75/120	328/491 276/410		
Таблица 3.1.1-156
Холодопроизводительность и потребляемая мощность разъемного герметичного винтового компрессора
модели HSN6261-50 (Bitzer)
Работа на R22; описываемый объем 165 м3/ч при 2900 об/мин, перегрев на всасывающей магистрали 10 К,
переохлаждение жидкости 5 К; напряжение 380В, трехфазный ток, 50 Гц.
Температура		Холодопроизводительность, Вт, при температуре испарения,						°C	
конденсации,									
°C	-10	-15	-20	-25	-30	-35	-40	-45	-50
30	105 800	87600	71800	58200	46550	36650	28250	21100	15040
35	101100	83500	68200	55200	43950	34400	26250	19330	13400
40	96100	79200	64600	52000	41250	32050	24200	17440	
45	91000	74900	60900	48800	38450	29600	21950	15380	
50	85800	70400	57000	45500	35550	27000	19590		
55	80500	65800	53100	42050	32500	24250	16980		
Температура		Потребляемая мощность, Вт, при температуре испарения, °						С	
									
°C	-10	-15	-20	-25	-30	-35	-40	-45	-50
30	33400	30300	27650	25350	23400	21700	20300	19010	17870
35	35100	32100	29450	27100	25150	23450	22050	20950	20050
40	36950	34100	31450	29100	27050	25300	23850	22750	
45	39150	36300	33650	31300	29200	27350	25800	24600	
50	41650	38700	36050	33700	31600	29800	28200		
55	44600	41300	38600	36300	34400	32700	31100		
1.1 КОМПРЕССОРЫ И ИХ ПРИВОД
677
Stal Mini
А-------
Марка агрегата	Описывав- мый объем11, м3/ч	Размеры, м			Масса в рабочем состоянии, кг
		Длина А	Ширина В	Высота Н	
RV 53(51)	245	1,1	1,1	2,1	1,300
RV 55(53)	288				
RV 57(55)	345	1,1	1,1	2,0	1,300
RV 59(57)	412				
SV24	500(600)	1,5	1,3	2,2	1,700
SV26	7ОО<-840)	1,6	1,4	2,4	2,200
11 Данные в скобках соответствуют работе при частоте сети 60 Гц.
Рис. 3.1.1-5 0а. Винтовой компрессорный агрегат (справа), его основные размеры (внизу) и конструкция компрессора
слева)
гуляторе 7 до промежуточного давления. Обра-
зовавшиеся пары всасываются компрессором
через специальный патрубок при промежуточ-
ном давлении, тогда как часть хладагента, ос-
тавшаяся в жидком состоянии и охлажденная
до промежуточной температуры, дросселирует-
ся в регуляторе 2 до давления испарения. Пре-
имущество этой схемы, так же как и в преды-
дущем случае, заключается в большей распо-
лагаемой разности энтальпий на испарителе.
Повышение потребляемой мощности при нали-
чии промежуточного всасывания оченг незна-
чительно по сравнению с ростом холодопроиз-
водительности, так что в конечном счете холо-
дильный коэффициент, а следовательно, и
удельная холодопроизводительность ус гановки
в целом заметно возрастают. На рис. 3.1.1-55
и 3.1.1-56 можно видеть, как меняются холо-
допроизводительность и потребляемая мощ
ность холодильной установки, работающей с
678
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Рис. 3.1.1-506. Маслоотделитель
и система охлаждения масла винтово-
го компрессорного агрегата (рис.
3.1.1-50а).
Маслоотделитель циклонного
типа использует кинетическую энер-
гию нагнетаемых компрессором па-
ров. При работе на аммиаке маслоот-
делитель оборудуется фильтрующим
патроном, а в некоторых особых слу-
чаях - дополнительным устройством,
позволяющим практически полнос-
тью очищать пары хладагента от мас-
ла.
Маслоохладитель может быть
выполнен либо в виде вертикального
кожухотрубного теплообменника
(для аммиака), либо в виде пластин-
чатого теплообменника для других
хладагентов. Если в наличии имеется
достаточное количество воды, то для
отвода тепла используется именно
она, в противном случае в качестве
теплопоглощающей среды использу-
ется хладагент
промежуточным охладителем по схеме рис.
3.1.1-52. К сожалению, возможность выигры-
ша в холодопроизводительности за счет проме-
жуточного всасывания появляется только тог-
да, когда винтовой компрессор работает с пол-
ной нагрузкой. По конструктивным причинам
этот выигрыш при снижении нагрузки падает
и становится нулевым, как только нагрузка
уменьшится на 80-85% от полной; это означа-
ет, что давление всасывания упадет до уровня
давления испарения. Именно для таких усло-
вий в компрессорах, работающих по схеме
рис.3.1.1-53, необходимо предусматривать ре-
гулятор давления всасывания, устанавливаемый
на всасывающей магистрали промежуточного
охладителя. Его роль заключается в том, что-
бы даже при частичной нагрузке поддерживать
соответствующее давление в промежуточном
охладителе и на выходе из него перед регуля-
тором 2.
3.1.1. КОМПРЕССОРЫ И ИХ ПРИВОД
679
Рис.3.1.1-50в. Холодопроизводительность Q2 и потребляемая мощность Na винтовых компрессорных агрегатов (рис.
3.1.1-50а).
Температура конденсации предполагается равной 35°С. Температура испарения представлена пятью значениями, от-
меченными иа графиках точками слева направо и составляющими соответственно: —40, -30, -20, -10, 0 °C
Существуют также двухступенчатые винто-
вые компрессоры, в которых ступени как низ-
кого, так и высокого давления установлены в
один и тот же картер, а их привод обеспечива-
ется от общего вала (рис.3.1.1-57). В большин-
стве случаев регулирование ступеней высокого
и низкого давлений производится раздельно.
3.1.1.3.2. Параллельная работа нескольких
поршневых компрессоров
Как и в случае поршневых компрессоров,
при параллельной работе нескольких винтовых
компрессоров необходимо соблюдать опреде-
ленные правила, чтобы не столкнуться с серь-
езными проблемами.
Три винтовых компрессора, схема установ-
ки которых представлена на рис. 3.1.1-58, ра-
ботают параллельно без масляного насоса.
Смазка подается при давлении конденсации.
Масло по выходе из установки, пройдя вместе
с хладагентами через компрессоры, попадает в
резервуар. В случае нехватки масйа датчик
уровня отключает установку. Чтобы вязкость
масла находилась в пределах, обеспечивающих
нормальную смазку компрессоров, оно перед
впрыском в компрессоры, как правило, долж-
но охлаждаться. Такое охлаждение осуществ-
ляется с помощью воды или хладагента, при-
чем температура масла поддерживается на за-
данном уровне терморегулятором. При останов-
ках компрессоров всегда существует опасность
растворения большого количества масла в хла-
дагенте. Для предотвращения этой опасности
применяют термостатированный подогрев мас-
23—1369
680
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Рис. 3.1.1-51а. Винтовой компрессорный агрегат с маслоотделителем (вертикальная колонка) и маслоохладителем (го-
ризонтальная колонка) модели VMY 347/447 МКЗ (Sabroe).
На принципиальной схеме внизу: F - регулирование расхода; G - управление положением золотника; Р - регулирова-
ние давления; Т - регулирование температуры
ла в резервуаре. Чтобы можно было проверить,
получают ли компрессоры масло в необходи-
мом количестве, на трубопроводе подвода мас-
ла предусмотрена установка датчика расхода,
который в случае понижения расхода останав-
ливает электродвигатель. На этом же трубопро-
воде монтируется электромагнитный клапан,
перекрывающий подачу масла при остановке
компрессора.
Внутренний объем трубопроводов и различ-
ной аппаратуры, установленной на нагнетатель-
ной части конт\ ра определяет скорость дости-
? 1.1. КОМПРЕССОРЫ И ИХ ПРИВОД
681
Проход через резервуар (двойное дросселирование)
Рис. 3.1.1-516. Принципиальная схема теплообменника компрессорного агрегата (рис. 3.1.1-51а)
Задача теплообменника заключается в повышении холодопроизводительности за счет увеличения разности энтальпий
либо частичным перепуском хладагента через промежуточный теплообменник, либо его проходом через промежуточный
резервуар
«ния давлением масла требуемой величины,
тобы обеспечить максимально быстрый рост
давления, после маслоотделителя устанавлива-
ют клапан постоянного давления, который пре-
дотвращает проход паров хладагента в конден-
сатор до тех пор, пока давление не достигнет
лданной величины. Этот клапан препятствует
также внезапному провалу давления масла в ре-
ультате появления в нем паровых пузырей,
например при остановках компрессора или под-
ключении очередной ступени компрессора.
Вместе с тем, если заданное давление мае-
та поддерживается масляным насосом и диф-
еренциальным регулятором давления, пере-
деленные меры становятся излишними.
Установка на нагнетательных трубопрово-
дах винтового компрессора обратных клапанов
не только предотвращает конденсацию хлада-
ента в нем, но и препятствует любому движе-
нию хладагента в обратном направлении
3.1.1.4. Спиральные компрессоры
Спиральные, или улиточные, компрессоры
являются компрессорами объемного типа. Они
появились на рынке холодильного оборудова-
ния в начале 80-х тт„ хотя еще в 1905 г. фран-
цуз Leon Creux получил в США патент на “ро-
торную машину”, в основе которой был зало-
жен принцип будущего спирального компрес-
сора. Тем не менее вплоть до 1975 г. этот тип
компрессора не разрабатывался и не изготав-
ливался в силу технологических проблем, ко-
торые могли быть решены только с появлени-
ем станков с числовым программным управле-
нием.
Среди пробдем которые надо было решать,
можно назвать сложность изготовления из ли-
тых заготовок кольцевых эвольвент - геомет-
рических форм, которые лежат в основе конст-
рукции спирального компрессора, а также за-
682
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Таблица 3.1.1-16
Характеристики винтового компрессорного агрегата (рис. 3.1.1-51а)
Характеристики компрессора1*
Тип	Диаметр ротора, мм		LD, повалу2*	ДР ® ПИХ > бар	Относительный объем Vi, диапазон	Описываемый объем, м3/ч	
	охватывае- мый	охваты- вающий				2950 об/мин	3550 об/мин
347 Н 347 М	215	208	1,7 2,2	20 16	2,0.. 4,5	1370 1763	1649 2121
447 Н 447 М	270	258	1,7 2,3	20 16		2676 3473	3221 4179
** Все роторы типа SRM, профиль 51-7, относительный объем V, меняется непрерывно. Конструкция предусматривает
возможность работы с теплообменником.
2* Длина ротора, деленная на диаметр охватываем< го ротора.
3* Разность между давлениями нагнетания и всасывания.
Установки
Тип	Хлада- гент	Маслоохлади- тель1*	Максимальные размеры, мм			Подсоединительные штуцеры хладагента		Примерная масса без двигателя, кг
			L2*	I	Н	S-всасывание	D-иагнетание	
347 Н	R7I7	OOSI /OWSG BLI/IILI	4300-4900	1670 1440	2225	DN150	DN80	3900 3500
илиМ	R22	OOSI/OWSG BLI/HLI	4300-4900	1670 1440	2350	DN200	DN125	4100 3700
447 Н	R717	OOSI/OWSG BLI/IILI	5400-5800	2020 1550	2350	DN200	DN125	5400 4900
или М	R22	OOSI /OWSG BLI/HLI	5400-5800	2020 1550	2675	DN250	DN200	5900 5400
**OOSI - маслоохладитель, охлаждаемый хладагентом; OWSG — маслоохла;дитель, охлаждаемый водой; ВЫ -
впрыск жидкого хладагента в нагнетательный трубопровод бустера; HLI — впрыск жидкого хладагента в компрес-
сор.
2* В зависимости от размеров двигателя.
R 22
VMY 447Н
2950 об/ыив
-50 —40 -30	10 -10	0	10	20
Температура испарения, ’С
Кривые сняты с модели VMY 447Н.
Коэффициент пересчета на другие типы компрессоров.
347 Н : 0,505 - 347 М: 0,650;
447 Н 1,000-447М: 1,300
Номинальная производительность
R 717
VMY 447Н
7950 об/мин
Температура испарения, *С
Базовые условия: перегрев 5 К (R717) и 10 K(R22):
переохлаждение жидкости 5 К (стадия ВД),
потери давления во всасывающем трубопроводе отсутствуют,
относительный объем оптимальный, теплообменник отсутствует
3.1.1. КОМПРЕССОРЫ И ИХ ПРИВОД
683
Рис. 3.1.1-52. Принципиальная схема холодильной
установки, осиащеиной винтовым компрессором с одно-
ступенчатым дросселированием переохлажденной жидко-
сти, и соответствующая диаграмма (й, 1g р)
Рис. 3.1.1-53. Принципиальная схема холодильной ус-
тановки, осиащеиной винтовым компрессором с двухсту-
пенчатым дросселированием переохлажденной жидкости,
и соответствующая диаграмма (й, 1g р)
Рис. 3.1.1-54. Промежуточные температуры в винто-
вых компрессорах, работающих на R22 или NH3
Рис. 3.1.1-55. Относительное изменение холодопроиз-
водительности и потребляемой мощности винтового комп-
рессора, работающего на R22, с промежуточным всасыва-
нием и одноступенчатым дросселированием переохлаж-
денной жидкости
684
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Рис. 3.1.1-56. Относительное изменение холодопроиз-
водительности и потребляемой мощности винтового комп-
рессора, работающего на NH,, с промежуточным всасыва-
нием и одноступенчатым дросселированием переохлаж-
денной жидкости
Рис. 3.1.1 57 Двухступенчатый винтовой компрессор
с холодопроизводительностью от 150 до 1200 кВт, работа-
ющий на R22 или NH3 в режиме -35°С/+35°С и предназ-
наченный для оснащения компрессорных агрегатов
BVMY (Quiri)
Рис. 3.1.1-59. Подвижная и неподвижная спирали, со-
ставляющие основу любого спирального компрессора
Рис. 3.1.1-58. Винтовые компрессоры, ра-
ботающие параллельно без масляного насоса.
LZ/1- датчик регулятора уровня; ТС/1-
регулятор температуры масла; ТС/2 - подогре-
ватель, управляемый термореле; FZ/1 - датчик
регулятора расхода
3.1.1. КОМПРЕССОРЫ И ИХ ПРИВОД
685
дачу обеспечения герметичности между витка-
ми сопрягающихся спиралей, для решения ко-
торой требуется выдерживать размеры спира-
лей с точностью около 1 мкм на каждую сторо-
ну.
Основу любого спирального компрессора
составляют две спиральные пластины, встав-
ляемые друг в друга (рис. 3.1.1-59). Верхняя
спираль, в центре основания которой находит-
ся нагнетательное отверстие, неподвижна, тог-
да как центр нижней спирали движется по кру-
гу. Всасывание осуществляется по периферии
системы, а нагнетание обеспечивается через
отверстие, расположенное в центре основания
неподвижной спирали. Каждая спираль снаб-
жена прокладкой, расположенной на торцевой
части стенки спирали и находящейся в контак-
те с основанием противоположной спирали.
Таким образом, прокладки ведут себя как уп-
лотнительные кольца, обеспечивая герметич-
ность между двумя спиралями. Принцип рабо-
ты спиральных компрессоров состоит в следу-
ющем (рис. 3.1.1-60):
•	в положении “а” круговое движение цен-
тра подвижной спирали приводит к образова-
нию замкнутых газовых полостей, а движение
витков подвижной спирали относительно вит-
ков неподвижной перемещает эти полости к на-
гнетательному отверстию, расположенному в
центре неподвижной спирали. Это перемеще-
ние сопровождается постепенным уменьшени-
ем объема полостей, занятых газом;
•	в положении “6”- во время первого обо-
рота вала двигателя, или в фазе всасывания, -
стенки спиралей расходятся, обеспечивая дос-
туп газа в пространство между ними;
•	в положении “в” - в конце первого оборо-
та - стенки вновь контактируют друг с другом,
образуя герметичные газовые полости;
•	в положении “г” - во время второго обо-
рота вала двигателя, или в фазе сжатия, - объем
газовых полостей постепенно уменьшается;
•	в положении “Э” - в конце второго оборо-
та - степень сжатия газа достигает максималь-
ного значения;
•	в положении “е” начинается фаза нагне-
тания, которая реализуется при третьем оборо-
те вала двигателя; концы двух спиралей отодви-
гаются друг от друга, освобождая проход сжа-
того газа к нагнетательному отверстию;
•	в положении “ж” - в конце третьего обо-
рота - весь сжатый газ удален из полостей меж-
ду спиралями, объем полостей на третьем обо-
роте равен нулю.
Представляя цикл целиком (рнс. 3.1.1 -60, з),
можно заметить, что все три фазы: всасывания
(А), сжатия (В) и нагнетания (С) - происходят
одновременно в непрерывном движении.
Такая система имеет ряд преимуществ, а
именно:
-	неподвижная и подвижная спирали заме-
няют примерно 15 подвижных деталей анало-
гичного двухцилиндрового компрессора, что
значительно повышает надежность системы;
-	отсутствует вредное пространство (рис.
3.1.1-60,ж), в результате чего объемный КПД
практически близок к единице;
-	отсутствуют потери давления, адекватные
потерям давления на клапанах поршневого ком-
прессора при прохождении через них хладаген-
та, из-за чего не снижается изоэнгропный КПД;
-	абсолютная симметрия полостей всасыва-
ния и сжатия, расположенных диаметрально
противоположно, и центральный выхлоп сжа-
тых газов обеспечивают свободную от пульса-
ций давления и шумов работу компрессора.
Вследствие этого момент сопротивления вала
чрезвычайно уравновешен и сопровождается
очень слабыми циклическими пульсациями, ко-
торые не идут ни в какое сравнение с пульса-
циями вала поршневого компрессора, особен-
но если число цилиндров в нем невелико.
Эффективность работы спиральных комп-
рессоров, так же как и винтовых, зависит от
значения относительного объема действи-
тельная величина которого определяется таким
образом, чтобы обеспечить максимум изоэнт-
ропного КПД в диапазоне степеней сжатия от
2,5 до 3,5.
Именно поэтому основным моментом, огра-
ничивающим применение спиральных комп-
рессоров, в настоящее время остается пробле-
ма регулирования производительности, которая
для небольших значений холодопроизводи-
686
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Рис. 3.1.1-60. Принцип работы спирального компрессора
Рис. 3.1.1-61. Разрез и проекции >бшего вида спирального компрессора моделей от MS115 до MS185 компании
Maneurop (размеры иа проекциях указаны для моделей MS115 и MS125)
3 1.1. КОМПРЕССОРЫ И ИХ ПРИВОД
687
Таблица 3.1.1-17а
Общие характеристики спиральных компрессоров
(рис. 3.1.1-61), работающих на R22
EER - холодильный коэффициент в номинальных
словиях)
Характеристика	Модель			
	MSI 15	MS125	MS 175	MS 185
Холодопроизводи- тельность, Вт	28400	30200	42600	45300
EER(ARl)	3,18	3,18	3,18	3,18
Потребляемая мощ- ность, кВт	8,9	9,5	13,4	14,2
Номинальный ток, А	15,0	15,8	22,4	23,8
Частота вращения, мин'1	2900	2900	2900	2900
Описываемый объ- ем, м3/ч	27,8	29,5	40,8	43,6
Заправка масла, дм3	3,8	3,8	6,6	6,6
Масса, кг	74	74	132	132
-сльности, например в кондиционерах, может
быть решена либо путем изменения описывае-
мого объема за счет изменения частоты коле-
баний подвижной спирали, либо с помощью ус-
* ановки двух подвижных спиралей, при отклю-
-:ении одной из которых производительность
может меняться в отношении 2 к 1, либо, нако-
нец, путем изменения скорости вращения при-
годного вала.
На рис 3.1.1-61 даны разрез и проекции об-
щего вида спирального компрессора, общие
характеристики различных моделей которого
приведены в табл. 3.1.1-17а, а частные харак-
теристики одной из них - в табл. 3.1.1-176.
На рис. 3.1.1-62 представлен общий вид
внутреннего устройства одной из моделей дру-
гой модификации спирального компрессора, ха-
рактеристики которой даны в табл. 3.1.1-18.
Япония и США первыми запустили в про-
изводство спиральные компрессоры, имея в
виду рынки сбыта для двух областей примене-
ния: вначале домашние кондиционеры с герме-
тичными агрегатами, а затем автомобильные
кондиционеры с компрессорами открытого
типа.
Отметим, что, как и в случае поршневых и
винтовых компрессоров, существуют охладите-
ли жидкости, оборудованные спиральными ком-
прессорами. Одна из моделей такого охладите-
ля представлена на рис. 3.1.1-63. Ее характе-
ристики даны в табл. 3.1 1-19.
Данная модель содержит два или четыре
компрессора, один или два конденсатора, один
испаритель и всю совокупность оборудования,
Характеристики спирального компрессора MS115 (рис. 3.1.1-61), работающего на R22
перегрев 10 К, переохлаждение 5 К, напряжение 400 В, 3-фазный ток частотой 50 Гц)
7с - холодопроизводительность, Вт, Р, - потребляемая мощность; 1„ - номинальный ток, А
Таблица 3.1.1-176
Темпера- •vpa кон- денсации, °C	Парамет- ры	Температура испарения, °C							
		+ 15	+ 10	+ 5	0	-5	-10	- 15	-20
+ 30	2»	45 000	38 500	33 000	27 500	22 500	18 500	15 000	12 000
	р.	5,7	5,8	5,8	5,7	5,7	5,6	5,5	5,4
	7.	10,3	10,4	10,5	10,5	10,5	10,4	10,3	10,1
+ 40	Qo	41 500	35 500	30 000	25 000	20 500	17 000	13 500	—
	р.	6,7	6,7	6,7	6,7	6,6	6,5	6,4	—
	7„	11,7	11,8	11,8	11,8	11,8	11,7	11,5	—
+ 50	Qo	37 500	32 000	27 000	22 500	18 500	15 000	—	--
	р.	8,2	8,2	8,1	8,1	8,0	7,8	—	—
	7,	13,8	13,8	13,8	13,8	13,7	13,5	—	—
+ 60	Qo	33 000	28 000	23 500	19 500	16 000	—	—	—
	р.	10,0	10,0	10,0	9,9	9,8	—	—	—
	7»	16,5	16,5	16,5	16,4	16,2	—	—	—
+ 65	Qo	31 000	26 000	21 500	18 000	—	—	—	—
	р.	11,1	11,1	11,1	10,9	—	—	—	—
		18,1	18,1	18,0	17,8	—	—	—	—
688
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Рис. 3.1.1-62. Внутреннее устройство и габариты спирального компрессора модели ZR34K1 (Copeland), работающего
HaR22:
1 - клеммная коробка; 2 - резиновые амортизаторы; 3 - обратный клапан; 4 - тепловая защита; SL - всасывающий
патрубок, 3/4"; DL - нагнетательный патрубок, 1/2“
3.1.1. КОМПРЕССОРЫ И ИХ ПРИВОД
689
Таблица 3.1.1-18
Характеристики спирального компрессора модели ZR34K1 (рис 3.1.1-62)
Частота вращения 2900 мни описываемый объем 8,01 м’/ч, температура всасывания газов 25°С, переохлаждение 0 К,
напряжение 400 В, трехфазный ток, частота 50 Гц.
Температура кон- денсации, °C	Холодопроизводительность, Вт, для температуры испарения, °C								
	-20	-15	-10	-5	0	5	7	10	12,5
30	3260	4095	5050	6155	7425	8885	9525	10560	11480
35	3070	3895	4825	5890	7110	8505	9115	10100	10980
40	2860	3675	4585	5615	6780	8110	8695	9625	10460
45		3445	4330	5320	6440	7705	8260	9145	9935
50			4055	5010	6080	7285	7810	8645	9395
55					5705	6845	7345	8135	8840
60						6390	6860	7605	8265
62						6200	6660	7385	8030
Потребляемая мощность, Вт, для температуры испарения, °C									
	-20	-15	-10	-5	0	5	7	10	12,5
30	1430	1430	1435	1435	1430	1425	1420	1410	1400
35	1610	1610	1610	1605	1605	1595	1595	1585	1575
40	1810	1805	1805	1800	1795	1790	1785	1775	1770
45		2030	2020	2015	2010	2000	1995	1990	1980
50			2270	2260	2250	2240	2235	2225	2215
55					2525	2510	2505	2490	2480
60						2815	2810	2795	2785
62						2950	2940	2925	2915
Потребляемый ток, А, для температуры испарения, °C									
	-20	-15	-10	-5	0	5	7	10	12,5
30	3,04	3,04	3,04	3,04	3,03	3,02	3,01	3,00	2,98
35	3.26	3,25	3.25	3.25	3,24	3.23	3,22	3,21	3,19
40	3,51	3.50	3,50	3,49	3,48	3,47	3,46	3,45	3,43
45		3,79	3,78	3,78	3,76	3,75	3,74	3,72	3,70
sn			4,12	4,11	4,09	4,07	4,06	4,04	4,02
55					4,47	4,45	4,43	4,41	4,39
60						4,88	4,87	4,84	4,82
62						5,08	5,06	5,03	5,01
необходимого для полной готовности подклю-
чения к сети охлаждаемой жидкости.
3.1.1.5. Турбокомпрессоры
В турбокомпрессорах, в отличие от компрес-
соров, описанных выше, повышение давления
газа не основано на изменении объема непод-
вижного газа, а происходит вследствие его не-
прерывного течения в колесе, снабженном ло-
патками (рис. 3.1.1-64), которое обеспечивает
передачу механической работы парам всасыва-
емого хладагента.
Повышение энергии потока хладагента в
колесе происходит в результате прироста его
кинетического момента, откуда следует одно-
временное возрастание абсолютной скорости,
что является нежелательным последствием,
поскольку, в конечном счете, требуется повы-
шение давления в потоке, а не его скорости. Для
этого кинетическая энергия, приобретенная по-
током, преобразуется в давление в диффузоре,
установленном ниже по потоку от колеса. Та-
ким образом, колесо и диффузор вместе обра-
зуют ступень сжатия.
Турбокомпрессоры характеризуются направ-
лением движения основного потока, которое
может быть либо осевым, либо радиальным. В
первом случае (осевые компрессоры) основной
поток газов в колесе движется параллельно оси
ротора, тогда как во втором случае (центробеж-
ные компрессоры) он движется перпендикуляр-
но оси. Несмотря на более высокий КПД осе-
вых компрессоров, в холодильной технике для
сжатия хладагентов используют почти исклю-
чительно центробежные компрессоры, посколь-
ку с их помощью на каждой ступени можно по-
690
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Размеры0
Моде tb CGWE	102	103	104	205	200	207
Длина А, мм	2000	2000	2000	2220	2220	2500
Ширина В, мм	800	800	800	800	800	800
Высота С, мм	1160	1160	1160	1500	1500	1500
Высота 2) D, мм	1200	1200	1200		-	—
Пространство для извлечения труб Е, мм	1700	1700	1700	1700	1700	2200
Проход F, мм	600	600	600	600	600	600
Подвод воды к испарители?1 X	2"	2"	ND 65	ND 65	ND 65	ND 80
Подвод воды к конденсатору41Y	2"	2"	2"	3"	3"	3"
° В значениях приведенных размеров возможны изменения. Точные чертежи поставляются по запросу
° Высота при поставке звукопоглотителя.
Резьбовое  оедннение ISO/R7 для моделей 102,103; фланцевое PN16 для моделей от 104 до 207
4) Соединение с внутренней резьбой ISO/R7 для всех моделей.
Рис. 3.1.1-63. Охладитель жидкости со спиральными компрессорами и конденсатором с водяным охлаждением, рабо-
ающнй на R22 (модели CGWE от 102 до 207, Trane)
3.1.1. КОМПРЕССОРЫ И ИХ ПРИВОД
691
Таблица 3.1.1-19
Характеристики охладителей жидкости со спиральными компрессорами (рис. 3.1.1-63)
Холодопроизводительность и потребляемая мощность1'
Модель CGWE	Температура охлажденной воды на выхо- де, °C	Температура воды на выходе из конденсатора, °C							
		30		35		40		45	
		Холодопро- изводитель- ность, кВт	Потребляе- мая мощ- ность, кВт	Холодопро- изводитель- ность, кВт	Потребляе- мая мощ- ность, кВт	Холодо- производи- тельность, кВт	Потреб- ляемая мощность, кВт	Холодопро- изводитель- ность, кВт	Потреб- ляемая мощность. кВт
	5	55,5	12,1	53,2	13,2	50,8	14,4	43,8	15,9
102	7	58,9	12,1	56,5	13,2	54.0	14,4	51,4	16,0
	9	62,4	12,2	59,9	13,3	57,3	14,5	54,6	16,1
	5	66,8	15.5	64,3	16,9	61,6	18,4	58,7	20,3
103	7	70,8	15,6	68,2	17,1	65,4	18,5	62,4	20,4
	9	75,0	15,7	72,2	17,2	69,3	18,6	66,2	20,5
	5	82,3	19,2	79,3	20,9	76,1	22,6	72,6	25,0
104	7	87,3	19,3	84,1	21.1	80,8	22,8	77,1	25,2
	9	92,4	19,5	89,1	21.2	85,6	23,0	81,8	25,3
	5	105,8	24,1	101,5	26,4	97,0	28,6	92,3	31,6
205	7	112,1	24,2	107,6	26,4	103,0	28,7	98,1	31,8
	9	118,6	24,3	114,0	26,6	109,1	28,9	104,1	31,9
	5	133,6	31,1	128,5	34,0	123,2	36,8	117,4	40,5
206	7	141,7	31,3	136,4	34,1	130,7	37,0	124,8	40,8
	9	150,0	31,5	144,5	34,4	138,6	37,2	132,4	41.1
	5	164,6	38,4	158.6	41,9	152,1	45,4	145,2	49,9
207	7	174,6	38,7	168,2	42,2	161,5	45,7	154,3	50,3
	9	184,8	38,9	178,2	42,5	171,2	46,1	163,7	50,7
11 Температурный напор ДТ=5 К, коэффициент загрязнения в испарителе н конденсаторе 0,044 м2-К/кВт.
Потери давления в водяном тракте испарителя, кПа
Модель	Расход, л/с								
	1,5	2	3	4	5	6	7	8	10
CGWE 102	6	10	20	37	—	—	—	—	—
CGWE 103	6	10	20	37	—	—	—	—	—
CGWE 104	—	8	17	30	45	—	—	—	—
CGWE 205	—	—	7	13	19	27	—	—	—
CGWE 206	—	—	8	14	22	30	40	52	—
CGWE 207	—	—	—	8	12	16	21	27	40
Потерн давления в водяном тракте конденсатора, кПа
Модель	Расход, л/с								
	1,5	2	3	4	5	6	7	8	10
CGWE 102	4	9	33	—	—	—	—	—	—
CGWE 103	3	6	20	46	—	—	—	—	—
CGWE 104	—	4	13	29	54	—	—	—	—
CGWE 205	—	—	6	12	21	35	54	—	—
CGWE 206	—	—	3	7	12	20	32	45	—
CGWE 207	—	—	—	5	9	14	21	30	54
Технические характеристики (50 Гц)
Характеристика	CGWE 102	CGWE 103	CGWE 104	CGWE 205	CGWE 206	CGWE 207
Число компрессоров/контуров1’	2/1	2/1	2/1	4/2	4/2	4/2
Регулирование производительности, %	50	от 58 до 42	50	75—50—25	80—50—21 или 70—50—29	75—50—25
Сила тока при полной нагрузке2’, А	38	48	58	76	96	116
Пусковой ток3’, А	105	141	151	143	189	209
Количество воды в тракте испарителя, л	45	45	40	62	66	95
Количество воды в тракте конденсатора, л	8	10	12	18	22	26
Рабочая заправка хладагента, кг	12	14	16	26	28	32
Масса агрегата в рабочем состоянии, кг	655	725	790	1010	1200	1370
° Комплект из 2 компрессоров с общим коллектором для моделей 10, 102 и 104; 2 комплекта для моделей 205, 206, 207.
2)Прн давлении всасывания 0,5 МПа, давлении нагнетания 2,5 МПа, напряжении 380 В трехфазного тока частотой 50 Гц.
3)-Запускается один компрессор прн числе работающих компрессоров от 1 до 3.
692
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Рис. 3.1.1-65. Треугольник скоростей на выходе колеса
турбокомпрессора
Рис. ?. 1.1-64. Колесо центробежного турбокомпрессора
лучить более высокую степень сжатия, а также
потому, что они гораздо менее чувствительны
к загрязнениям. Кроме того, стоимостьосевых
компрессоров при одной и той же холодопро-
изводительности всегда выше, чем центробеж-
ных. Удельная энергия, сообщаемая одному
килограмму паров хладагента, протекающему
через колесо, определяется следующим выра-
жением:
Ай = (и2-с2 - u}-ciu), м2/с2.
Вектор абсолютной скорости паров хлада-
гента на входе в колесо наиболее часто направ-
лен радиально. Поэтому предыдущую форму-
лу можно записать в упрощенном виде:
Ай = и2-с2и.
В этих уравнениях с1и и с2и являются окруж-
ными составляющими абсолютных скоростей,
а и, и и2 - окружными скоростями на входе в
колесо и на выходе из него (рис. 3.1.1-65).
Из этого можно заключить, что удельная
энергия, передаваемая ступенью потоку, возра-
стает с ростом окружной скорости колеса. В
продолжение доказательства этого утверждения
целесообразно вместо абсолютного угла а2 на
выходе из колеса ввести относительный выход-
ной угол Р2, поскольку он, будучи заданным, оп-
ределяет размеры колеса. Заменяя с2и на (м2 -
с, -cig В,), получим
AA = n2(n2-c2m-ctgp2).
Это уравнение можно также записать в виде
с	и2
Ай = 2(1—^-Ctg^)-^-.
п2	2
Выражение
T = 2(l-^--ctgP2)
“2
называется коэффициентом давления.
Без предварительной закрутки коэффициент
давления зависит только от отношения с2я/м2 и
ctg р2. Теоретически угол на выходе р2 можно
выбирать произвольно. Тем не менее коэффи-
циент давления будет тем выше, чем больше
значение Р2. Именно поэтому колеса, лопатки
которых на выходе имеют наклон в сторону вра-
щения, позволяют достичь более высоких зна-
чений коэффициента давления, но, с другой сто-
роны, снижается степень их реактивности, т. е.
растет статическое давление (рис. 3.1.1 -66).
Однако высокие скорости потока на выходе
из колеса затрудняют преобразование кинети-
ческой энергии в давление в диффузоре и со-
провождаются значительными потерями. По-
этому такие углы лопаток используют только
тогда, когда требуется большой расход газа и
низкое статическое давление. При угле установ-
ки лопаток, равном 90° и соответствующем сте-
пени реактивности 0,5, обеспечивается макси-
мальный процент преобразования кинетичес-
Рис. 3.1.1-66. Сравнение различных форм лопаток тур-
бокомпрессора
3.1.1. КОМПРЕССОРЫ И ИХ ПРИВОД
693
гой энергии в давление, которого можно дос-
тичь в лопатках колеса. Но максимальная сте-
пень реактивности не позволяет получить оп-
тимальный КПД. Поэтому в холодильных тур-
бокомпрессорах используют колеса с лопатка-
ми, имеющими на выходе наклон в сторону,
противоположную вращению. Такие колеса
лучше всего соответствуют назначению холо-
дильных компрессоров, поскольку обеспечива-
ют высокие значения КПД а характеристичес-
кие кривые этих колес имеют наиболее прием-
лемую форму.
Большинство производителей ограничива-
ются колесами, имеющими не более 2-3 зна-
чений углов лопаток на выходе, что позволяет
определить оптимальную величину выходного
угла лопатки в зависимости от предусматрива-
емой области использования турбокомпрессо-
ра. Минимальное число ступеней турбокомп-
рессора рассчитывается по формуле
_ 2/?is.tot
e min ~ п ’
W2max
где м 2 ти _ максимально допустимая окружная
скорость колеса, зависящая от прочности его
материала, типа хладагента и рабочей темпе-
ратуры, выраженная в кДж/кг; определяется из
диаграммы (A, 1g р) и представляет собой пол-
ную энтальпию изоэнтропийного процесса. Ее
ведичина зависит от выбранного хладагента, а
также температур испарения и конденсации.
В турбокомпрессорах, число ступеней кото-
рых больше или равно 2, всегда существует воз-
можность для снижения потребляемой мощно-
сти дросселировать газ на двух или более сту-
пенях (рис. 3.1.1-67). Расширившийся в резуль-
тате дросселирования газ направляется в про-
межуточную ступень компрессора (пунктирная
линия на рисунке).
На рис.3.1.1-68 приведены кривые сниже-
ния потребляемой мощности в турбокомпрес-
сорах с двойным или тройным дросселирова-
нием газа и последующим впрыском в проме-
жуточную ступень.
Для оценки возможностей регулирования
турбокомпрессора нужно обязательно распола-
Рис. 3.1.1-67. Цикл турбокомпрессора с промежуточ-
ным дросселированием на диаграмме (h, lg р)
гать характеристической кривой (рабочей ха-
рактеристикой) установки н компрессора. Эта
кривая может принимать форму параболы или
гиперболы, если потери давления в сети обус-
ловлены только сопротивлением течению пото-
ка. В холодильной установке кривая, представ-
ляющая потери давления, зависит не только от
потерь на сопротивление движению, но н от
теплообменных процессов в испарителе н кон-
денсаторе. Для сравнения отметим, что понять
поведение холодильной установки, оснащенной
поршневым компрессором, гораздо легче, чем
установки с турбокомпрессором.
В случае турбокомпрессора при заданном
числе оборотов нельзя построить кривую, ко-
торая связывала бы конечное давление с объем-
ным расходом для данного начального давле-
ния, поскольку эта кривая сама является функ-
цией физических свойств хладагента. Поэтому
в турбокомпрессорах холодильных установок
степень сжатия определяют главным образом
Рис. 3.1.1-68. Экономия потребляемой мощности, ко-
торой можно достичь в турбокомпрессоре с двух- и трех-
ступеичатым дросселированием при работе на R134a с по-
стоянной температурой конденсации +35 °C
694
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
в зависимости от объема всасываемых газов,
используя как параметр либо число оборотов,
либо угол установки лопаток направляющего
аппарата на входе.
Характеристика турбокомпрессора ограни-
чена помпажным режимом. Этот режим реали-
зуется, как толью расход в результате роста по-
терь давления достигает нижнего предела, т.е.
как толью объемный расход и скорость потока
на выходе из колеса оказываются недостаточ-
ными, чтобы обеспечить повышение давления,
необходимое для достижения требуемого дав-
ления конденсации.
Поскольку при этом компрессор продолжа-
ет вращаться, в нем начинаются пульсации дав-
ления и расхода, которые вызывают мощные
гидррудары. Такой режим работы, называемый
помпажным (помпажем), является недопусти-
мым. Он возникает в тех случаях, когда невоз-
можно достичь давления конденсации н на-
правление потока может меняться на противо-
положное. На юлесо вновь поступает расход
газа, достаточный для восстановления нормаль-
ной работы. Но так как объемный расход на вы-
ходе из юлеса не достигнут, явление повторя-
ется с короткими интервалами. Помпаж уста-
новки может иметь серьезные последствия: он
не толью нарушает нормальную работу, но и
вызывает сильные вибрации, которые могут
оказаться причиной очень быстрого разруше-
ния как самого компрессора, так н других аг-
регатов установки.
Системы регулирования турбокомпрессоров
предназначены для того, чтобы:
-	поддерживать постоянными давление ис-
парения, температуру среды хладоносителя или
конечное давление;
-	исключать работу в зоне неустойчивости;
-	предотвращать перегрузку приводного
двигателя.
Как правило, такое регулирование обеспе-
чивается с помощью устройств электро- и пнев-
моавтоматики.
Основные способы изменения производи-
тельности турбокомпрессоров следующие:
-	регулирование давления всасывания с по-
мощью заслонок, устанавливаемых на входе в
турбокомпрессор. Достигаемый при этом ре-
зультат аналогичен описанному в п. 3.1.1.2.2.4
для устройства регулирования поршневых ком-
прессоров;
- предварительная закрутка газовой струи
посредством системы подвижных лопаток, по-
мещаемых перед рабочим юлесом.
В газовой струе, прошедшей через такую
систему, во-первых, из-за потерь падает давле-
ние, а во-вторых, сама струя на входе в рабо-
чее юлесо оказывается закрученной или в на-
правлении вращения юлеса, или в противопо-
ложном. В результате неизбежно потребляемая
мощность компрессора либо падает (первый
случай), либо возрастает (второй случай). Тре-
угольник скоростей такого способа приведен на
рис. 3.1.1-69.
С точки зрения минимизации энергопотреб-
ления такой способ предпочтительнее измене-
ния давления всасывания. Кроме того, рабочий
диапазон регулирования предварительной зак-
руткой гораздо шире. Вместе с тем, эффект
предварительного закручивания работает толь-
ко в компрессорах, насчитывающих максимум
3 ступени. При превышении этого количества
ступеней результирующий эффект будет иден-
тичен эффекту от простой задвижки, помещен-
ной во всасывающем канале.
Гораздо более интересным, хотя и связан-
ным с более значительным энергопотреблени-
ем, если речь не идет о приводе компрессора с
помощью турбины, является устройство для
изменения числа оборотов компрессора. КПД
при неполной нагрузке в случае регулирования
компрессора изменением числа оборотов и прн
Рис. 3.1.1-69. Регулирование турбокомпрессора предва-
рительной закруткой газовой струи с помощью системы под-
вижных лопаток, установленных перед рабочим колесом.
ар угол установки лопаток предварительной закрутки;
Р,- угол входа в колесо
3 1.1. КОМПРЕССОРЫ И ИХ ПРИВОД
695
Рис. 3.1.1-70. Сравнение систем регулирования турбо-
компрессора за счет предварительной закрутки потока с
томощью подвижных лопаток и за счет изменения числа
оборотов
параболической рабочей характеристике уста-
новки гораздо выше КПД для других способов
регулирования. Главным недостатком регулиро-
вания за счет изменения числа оборотов явля-
ется невозможность глубокого дросселирования
из-за опасности возникновения помпажа (рис.
?. 1.1-70).
Регулирование потока в выхлопном диффу-
зоре вследствие более высокого энергопотреб-
ления при частичной нагрузке менее выгодно,
чем применение устройства с подвижными ло-
патками, однако в определенных обстоятель-
ствах оно также используется, поскольку обес-
печивает устойчивую работу многоступенчатых
компрессоров в гораздо более широком диапа-
зоне регулирования.
Устройство регулирования с перепуском
хладагента, описанное в п. 3.1.1.2.2.4, не при-
водит к возникновению помпажа. Перепуск
обеспечивает возвращение расхода, величина
которого заклинена между минимальным зна-
чением расхода, соответствующим нижнему
предельному значению, при котором начинает-
ся помпаж, и требуемым значением расхода.
Таким образом, расход через компрессор и
обусловленная этим расходом потребляемая
мощность остаются постоянными. Этот тип ре-
гулирования полностью исключает опасность
возникновения помпажа.
При выборе системы регулирования всегда
можно предусмотреть комбинацию различных
способов, например регулирование давления
всасывания с изменением числа оборотов или
с предварительной закруткой потока, регулиро-
вание потока в выхлопном диффузоре с изме-
нением числа оборотов, причем в некоторых
случаях рабочие характеристики комбиниро-
ванных систем лучше, чем у какой-либо одной
системы.
Турбокомпрессоры, особенно центробеж-
ные, применяют главным образом в системах
с очень большой потребляемой холодопроизво-
дительностью, например в установках для кон-
диционирования воздуха или в промышленном
оборудовании. В них могут использоваться са-
мые различные хладагенты, начиная от R22 и
аммиака и заканчивая недавно появившимися
на рынке новыми хладагентами.
Для сведения на рис.3.1.1 -71 а приведен при-
мер центробежного компрессора открытого
типа, на рис. 3.1.1-716 - его разрез и на рис.
3.1.1 -71 в - схема его смазки.
Существуют также охладители жидкости на
базе центробежного компрессора. На рис. 3.1.1
-72 приведен пример такого охладителя с его
габаритными размерами. Технические характе-
ристики этого охладителя даны в табл. 3.1.1-
20.
Этот охладитель жидкости1, работающий на
R123, заменяющем R11, представляет собой
полностью собранный в заводских условиях и
готовый к подключению моноблок со следую-
щими конструктивными особенностями:
-	герметичный трехступенчатый центробеж-
ный компрессор с прямым приводом;
-	ротор двигателя типа “беличья клетка”, с
небольшим сдвигом по фазе, двухполюсный,
охлаждаемый жидким хладагентом;
-	система смазки, содержащая масляный
резервуар с погруженным шестеренным насо-
сом, подогреватель масла и маслоохладитель,
позволяющий перед подачей масла в подшип-
ники компрессора охладить его;
1 Охладители жидкости такого же типа, но марки York
частично обеспечивают производство охлажденной воды,
предназначенной для кондиционирования нового казино-
отеля в Атлантик-Сити (казино “Taj Mahal Trump” ).
696
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Рис. 3.1.1-71а. Центробежный компрессор открытого типа, работающий на R22 (Uniturbo 22АХ и 22ВХ, Sulzer Infra)
Вариант АХ	Вариант ВХ
Рис. 3.1.1-716. Разрез открытого центробежного компрессора (рис 3.1.1-71а):
1 - подвижные лопатки предварительной закрутки потока; 2 серьга регулировки положения лопаток; 3 - ходвопри-
вод положения лопаток; 4 - колесо; 5 - приводной вал с шестерней; 6 - коронная (центральная) шестерня; 7 - сателлиты; 8
- картер планетарной передачи; 9 - крышка планетарной передачи; 10 - фланец для крепления стандартного электродвига-
теля; И - наконечник вала электродвигателя; 12 - приводная ось планетарной передачи; 13 - механическое уплотнение;
14 - зубчатая муфта
3.1.1. КОМПРЕССОРЫ И ИХ ПРИВОД
697
Рис. 3.1.1-71В. Схема смазки центробежного компрессора (рис. 3.1.1-71а)
Узлы н агрегаты:
1	- центробежный компрессор;
2	- планетарная передача;
3	- масляный резервуар;
4	- электроподогреватель масла;
5	- металлический сетчатый фильтр;
б	- масляный насос;
7	- маслоотделитель,
8	- маслоохладитель;
9	- масляный фильтр;
10	- камера рекуперации масла;
11	- ручной масляный насос.
Работа приборов:
Первая буква означает переменную измеряемую вели-
чину:
Р - давление;
Т - температура;
PD - разность давлений;
L - уровень.
Вторая буква характеризует вид деятельности прибо-
ра:
I - индикация,
S - контроль по принципу “да - нет”;
С - контроль или регулирование;
Z - остановка.
Последняя буква указывает пороговое значение изме-
ряемой величины:
Н - верхнее;
L-нижнее.
Условные обозначение элементов:
уголковый запорный вентиль;
09 прямой запорный вентиль;
txl обратный клапан;
^9 клапан регулятора расхода;
символ, обозначающий ручное управление агрегатом:
регулировочный вентиль;
ЕЗ смотровое окно;
□ калиброванное отверстие (диафрагма);
@ электрический сервопривод.
Обозначения магистралей:
— подача смазочного масла;
---- отбор давления для замера;
----управляющий сигнал;
= возврат утечек.
698
3 АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Модель CVHE	Теплообмен- ник2)	Внешние габариты3), мм			Подсоединительные размеры трубо- проводов, мм				Максимальная масса, кг		Заправка R123, кг
		Дли- на А	Шири- на В	Высота С	Испаритель			Конден- сатор	при транспор- тировке	в рабочем СОСТОЯНИИ4)	
					1 кон- тур	2 кон- тура	3 кон- тура	2 контура			
300-420	050 S	3870	2060	2440	250	200	150	200	6750	7750	349
	050 L	5020	2060	2440	250	200	150	200	7400	8750	463
470-660	080 S	3890	2440	2910	300	250	200	250	9800	11380	488
	080 L	5040	2440	2910	300	250	200	250	10880	12900	703
740-1040	125 L	5180	2920	3050	400	300	250	300	15600	18950	1134
740-1040	140 Е	5620	3040	3080	400	300	250	300	17250	20900	1134
Размеры без пускателя.
? S - стандартный теплообменник; L и Е - длинные теплообменники.
* Свободное пространство минимальное пространство, необходимое для технического обслуживания со всех че-
тырех сторон, - составляет 1000 мм. Расстояние, необходимое для извлечения труб, равно размеру А справа или слева
от агрегата.
4) Масса в рабочем состоянии включает массу воды и хладагента.
Рнс. 3.1.1-72. Охладитель жидкости с трехступенчатым герметичным центробежным компрессором для работы на
R123 ( Модель CVHE, Trane)
3.1.1. КОМПРЕССОРЫ И ИХ ПРИВОД
699
Таблица 3.1.1-20
Холодопроизводительность, потребляемая мощность и сила тока охладителя жидкости (рис. 3.1.1-72)
Характеристика	Модель CVHE											
	300	330	370	420	470	530	590	660	740	830	930	1040
Номинальная холодопроизводи- тельность, кВт	1120	1250	1472	1607	1747	1944	2195	2435	2646	3065	3420	4050
Потребляемая мощность, кВт (1)	Or 4,5 до 5,7 кВт холода/кВт потребляемый											
Номинальный ток, А (2) (4)	408	453	561	561	626	733	831	831	844	923	1039	1328
Пусковой ток, А (2) (3) (4)	2151	2953	3557	3557	4303	3293	4417	4417	4883	4956	5459	7086
(1) Холодильный коэффициент зависит от модели и условий работы.
(2) Прн номинальной производительности для двигателя (380 В, 50 Гц, 3 фазы).
(3) При запуске по схеме “звезда - треугольник” пусковой ток разделить иа 3.
(4) При наличии других параметров электросети обращайтесь в местное представительство компании Trane.
- конденсатор и испаритель многотрубного
типа с несколькими контурами (проходами).
Отметим также существование охладителей
жидкости, работающих HaR134a.
3.1.1.6.	Другие типы компрессоров
3.1.1.6.1.	Ротационные пластинчатые
компрессоры
Принцип работы этого типа компрессора
заключается в том, что внутри цилиндрического
статора вращается эксцентрично установлен-
ный ротор, соприкасающийся с внутренней по-
верхностью цилиндра статора и имеющий на
своей поверхности радиально расположенные
щели (прорези) с вставленными в них пласти-
нами. Эти пластины могут свободно скользить
в щелях под действием центробежных сил, ко-
торые прижимают их к внутренней поверхно-
сти цилиндра при вращении ротора (рис. 3.1.1-
'За и 3.1.1-736).
Литой статор, составляющий основу комп-
рессора, имеет внутреннюю некруговую цилин-
дрическую поверхность, контур основания ко-
торой рассчитывается по специальной програм-
ме и имеет сложную геометрию. Эта геометрия
позволяет оптимизировать характер движения
пластин при вращении ротора, обеспечивая
длинную дугу зоны сжатия без выделения зон
всасывания и нагнетания. Литой статор обра-
зует картер. Ротор, так же как н его вал, изго-
товленный из шаровидного графита, укреплен
в двух роликоподшипниках. Его расположение
очень важно для КПД компрессора, поэтому
оптимальным вариантом будет такой, при ко-
тором зазор между ротором и статором по об-
разующей их поверхностей в зоне, отделяющей
полость сжатия от полости всасывания, окажет-
ся минимальным.
Пластины, число которых в этом типе ком-
прессора доходит до восьми, изготовлены из
углеродного волокна, связанного ароматичес-
ким линейным полимером и пропитанного по-
литетрафторэтиленом (PTFE или тефлон). Та-
кая специальная обработка обеспечивает режим
самосмазывания в случае неисправности мас-
ляного контура. Материал пластин очень проч-
ный и способен выдерживать высокие темпе-
ратуры порядка 180°С.
На выходе вала компрессора из картера пре-
дусмотрено классическое уплотнение, состоя-
щее из стальной обоймы, керамического вкла-
дыша и металлического сильфона.
Модель, представленная на рис. 3.1.1-736,
содержит только двенадцать основных деталей,
из которых одна подвижная.
Принцип работы этого компрессора может
быть объяснен, если выделить в нем пять зон:
•	Зона всасывания : в процессе вращения ро-
тора пары хладагента проникают в эту герме-
тичную зону через отверстие всасывания. На
протяжении этой зоны пластина, которая была
полностью утоплена в тело ротора в начале
зоны, должна полностью выйти из него в кон-
це зоны. Следовательно, профиль внутренней
700
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Рис. 3.1.1-73а. Схема принципа работы ротационного пластинчатого компрессора (рис. 3.1.1-736)
поверхности статора должен быть таким, что-
бы не допустить чрезмерных скоростей ради-
ального движения пластины.
•	Нейтральная зона', речь вдет о зоне по-
стоянного объема, герметично отделяющей по-
лость всасывания от полости сжатия. Величи-
на дугового утла этой зоны определяется таким
образом, чтобы между полостью всасывания и
полостью сжатия всегда находилась по мень-
шей мере одна пластина.
•	Зона сжатия: полезная зона сжатия име-
ет дуговой угол примерно 160°. Эту зону рас-
считывают таким образом, чтобы иметь мак-
симально возможную длину с сохранением эф-
фективности зон всасывания и нагнетания. При
выборе длины зоны сжатия принимаются во
внимание два фактора: обеспечение как мож-
но более медленного сжатия, чтобы ограничить
подогрев хладагента, и снижение усилий, дей-
ствующих на пластины Действительно, если
перепад давления на компрессоре разделить на
3 или 4 полости, образуемые соседними плас-
тинами, на каждую из пластин будет действо-
вать всего около 30% полного перепада давле-
ния.
•	Зона нагнетания: в этом месте пары уда-
ляются из компрессора с максимальной эффек-
тивностью.
•	Зона уплотнения : это единственная час гь
дуги профиля внутренней поверхности стато-
ра, совпадающая с окружностью. Она рассчи-
тывается таким образом, чтобы по крайней
3.1.1. КОМПРЕССОРЫ И ИХ ПРИВОД
701
Всасывающее
отверстие
Принудит льная
смазка уплотнения
Кольце ая
прокладка
Крышка
Ротор этого ком-
прессора имеет только
одну основную
подвижную деталь
I Смазка основания пластин для
повышения герметичности
Ротор с 8 зонами сжатия
Противогидроударная
плита
6 пружин, поджимающих
плиту
Роликоподшипник с плавающими
роликами высокооборотный
Нагнетательное
отверстие
Высокооборотный
упорный роликовый
\ подшипник
Масло и
хладагент в
нагнетатель-
ном патрубке
12 основных
, еталей
R34 56
R78
Компрессор	А	В	С	D	Е	F	G	Масса, кг
R3 R4	270	242	180	29	29	73	44	22
R5 R52-R53 R6 R62-R63	306	280	180	35	35	73	44	28
R7R75 R8 R85	356	325	194	35	42	97	58	44
Темпера- турный режим, °C	Модель											
	1500 об/мин без теплообменника						3000 об/мин без теплообменника					
	R3	R52	R53	R5	R75	R7	R4	R62	R63	R6	R85	RB
	Холодопроизводительность1^, кВт											
-15... +25	6с	9,6	10,9	136	17,2	21,4	136	19,0	19ч	27,1	34,2	42,8
-10... +25	8,4	11,7	13,4	16,7	21,0	26,3	16,7	23,3	26,7	33,3	42,0	52,6
0... +25	12,7	17,0	19,5	24,3	30,6	38,3	24,3	34,0	37,5	48,6	61,3	76,6
4 Перегрев 4 К.
Рис. 3.1.1-736. Внутреннее устройство, габариты ^характеристики ротационного пластинчатого компрессора открыто-
го типа (существуют также герметичные разъемные модели) с восемью подвижными пластинами для работы на R22 (мо-
дель Rotocold R, Tork)
702
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Температура испарения. °C
Рис. 3.1.1-73в. Работа пластинчатого компрессора (рис.3.1,1-736) с теплообменником. Теплообменник позволяет рабо-
тать при температуре испарения до —40 °C и повышенных температурах конденсации, повышает холодильный коэффици-
ент и степень сжатия
мере одна пластина всегда находилась между
зоной нагнетания и зоной всасывания.
Благодаря использованию дополнительного
контура с теплообменником пластинчатый ком-
прессор может работать при температурах ис-
парения до -40 °C. В этом случае жидкость
высокого давления используют для питания
промежуточного теплообменника: жидкость в
основном контуре перед дросселированием пе-
реохлаждается, в то время как газ, расширив-
шийся во вторичном контуре, впрыскивается в
компрессор через отверстие, расположенное в
зоне сжатия. В результате установки дополни-
тельного теплообменника достигается двойной
эффект: холодопроизводительность возрастает
примерно на 20-30% при повышении потреб-
ляемой мощности всего на 8%, т. е. повышает-
ся холодильный коэффициент, и, с другой сто-
роны, падает температура нагнетания (рис.
3.1.1-73в).
Что касается возможности изменения холо-
допроизводительности, то в этом типе компрес-
соров не предусматривается никаких внутрен-
них устройств. Учитывая невысокую стоимость
таких компрессоров и некоторые другие пре-
имущества, их обычно используют только в ус-
тановках, нагрузка которых меняется очень
мало. Если же все-таки появляется желание
изменить их холодопроизводительность, то не-
обходимо менять число оборотов компрессора
с помощью либо многоскоростного двигателя,
либо преобразователя частоты, который может
обеспечить непрерывное изменение скорости
вращения в диапазоне от 400 до 4000 об/мин.
В пластинчатых компрессорах имеются так-
же устройства защиты от гидроударов. Такое
устройство изображено на рис.3.1.1 -73г. Благо-
даря наличию отжимаемой плиты с возвратны-
ми пружинами в случае гидравлических ударов
можно открывать полости сжатия, в результате
чего компрессор может непрерывно работать,
даже если во всасывающую магистраль попа-
дает жидкость.
Пластинчатые компрессоры имеют также
систему смазки с контролем расхода масла, на-
значение которого состоит в защите компрес-
сора от дефицита масла. Принципиальная схе-
ма системы смазки и контроля расхода масла
приведена на рис. 3.1.1-73д. Система смазки
оснащена маслоотделителем, расположенным
3.1.1. КОМПРЕССОРЫ И ИХ ПРИВОД
703
Рис. 3.1.1-73г. Устройство защиты пластинчатого ком-
прессора (рис.3.1.1-736) от гидроударов
на нагнетательной магистрали. Масло при дав-
лении нагнетания возвращается в компрессор
для смазки уплотнений, двух роликоподшипни-
ков вместе с ротором н пластин, перед тем как
вновь выйти через нагнетательное отверстие.
Этот тип компрессора не требует ни масляного
насоса, ни картера, ни подогревателя картера.
Пластинчатые компрессоры используются
на авторефрижераторах, междугородних авто-
бусах, поездах и т.д. Ими оборудуют также ох-
ладители жидкостей.
3.1.1.6.2.	Компрессоры с вращающимися
или катящимися поршнями
Этот тип компрессоров представляет собой
один из вариантов ротационных пластинчатых
компрессоров, описанных выше, просто число
пластин в нем сведено к одному.
Смазка оснований пластин
для повышения герметичности
Рис. 3.1.1.-73Д. Схема смазки (вверху) и система контроля расхода масла в пластинчатом компрессоре (рис. 3.1.1-736)
704
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
В компрессоре с катящимся поршнем этот
поршень выполнен в виде свободной эксцент-
ричной оболочки, которая катится по внутрен-
ней поверхности цилиндра (статора), а пласти-
на помещена в корпус статора (а не ротора, как
в случае компрессора с вращающимся порш-
нем), разделяя внутреннюю полость на два
объема, каждый из которых имеет форму по-
лумесяца: камеру всасывания и камеру нагне-
тания (рнс 3.1.1-74).
Пластина постоянно контактирует с порш
нем, будучи прижата к нему пружиной. Катя-
щийся поршень увеличивает объем всасываю-
щей камеры до тех пор, пока тот не достигнет
максимального значения Это происходит в мо-
мент, когда образующая двух поверхностей пор-
шня и цилиндра, по которой они постоянно кон-
тактируют, доходит до пластины. После этого
в результате продолжающегося вращения пор-
шня линия контакта перекрывает проходное
сечение всасывающего патрубка. В этот момент
камера всасывания становится камерой нагне-
тания, а позади линии контакта вновь начина-
ет образовываться пространство, выполняющее
функцию камеры всасывания, причем его
объем постоянно возрастает, в то время как
объем камеры сжатия ( нагнетания ) начинает
яменылаться В результате циклы всасывания
и сжатия происходят одновременно в течение
одного оборота вала. В компрессоре с катяпце i-
ся поршнем всасывающий клапан отсутствует,
однако нагнетательный клапан имеется и через
него сжатые газы выталкиваются в нагнета-
тельную магистраль в момент, когда поршень
Рис. 3.1.1-75. Внутреннее устройство компрессора с ка-
тящимся поршнем (Daikin)
подходит к мертвой точке. Внутреннее устрой-
ство компрессора с катящимся поршнем дано
на рис 3.1 1-75
3.1.1.6.3,	Мембранные компрессоры
Здесь мы расскажем о компрессорах, кото-
рые когда-то очень широко использовались в хо-
лодильных установках, работающих на амми-
аке. Сейчас они применяются совсем в других
областях, таких, например, как ожижение га-
зов, их хранение при высоких давлениях, на-
сыщение водородом и питание реакторов. Од-
А - всасывание
0* (360*)
В сжати*
90"
С - сжатие
18СГ
Рис. 3.1.1-74. Схема принципа работы компрессора с катящимся поршнем
D- нагнетание
270‘
3.1.1. КОМПРЕССОРЫ И ИХ ПРИВОД
705
1- к контролирующему
прибору;
2 — кольцевая прокладка;
За - камера сжатия;
ЗЬ - гидравлическая по-
лость;
4 - канавка промежуточ-
ной мембраны
ячейкой 25 мы
при помощи шестеренного насоса
Рис. 3.1.1-76. Принципиальная схема (слева вверху) мембранного компрессора с устройством контроля целостности
оловки (справа вверху), механической частью (слева внизу) и головкой (справа внизу). (Burton Coiblin)
нако мы дадим краткое описание принципа их
работы в связи с его оригинальностью. В об-
щих чертах мембранный компрессор состоит из
механической части (поз.7 и 2 на рис. 3.1.1-76
слева вверху) и головки (другие позиции).
Механическая часть состоит главным обра-
зом из гидравлического насоса. Поршень 4
шьзит в цилиндре 5, откачивая жидкость, на-
ходящуюся в головке, и заставляя таким обра-
зом колебаться мембрану 11. Эта мембрана со-
ставлена из трех тонких металлических дисков,
наложенных друг на друга и зажатых по пери-
ферии между двумя тарелями: газовой тарелью
8, содержащей клапаны всасывания 9 и нагне-
тания 10, и жидкостной тарелью 7, отверстия
или канавки в которой предназначены для рав-
номерного распределения жидкости под мемб-
раной. Эти две тарели имеют специально об-
работанные внутренние поверхности, и их со-
единение создает камеру сжатия. Плунжерный
706
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
насос 1, называемый насосом-компенсатором и
приводимый в действие эксцентриком 2, наса-
женным на ось коленчатого вала, при каждом
ходе поршня передавливает в полость цилинд-
ра 3 такое количество жидкости, которое пре-
вышает освобождающийся объем между пор-
шнем 4 и рубашкой 3. В результате мембрана
плотно прилегает к газовой тарели и вредное
пространство снижается до минимума. Изли-
шек жидкости, передавленной плунжерным на-
сосом-компенсатором, вытекает через регули-
руемый клапан б, называемый ограничителем
давления, и возвращается в картер. Рабочая
жидкость способствует также отводу тепла, об-
разующегося при сжатии газа.
3.1.1.7.	Сравнительный анализ
и области использования компрессоров
различных типов
На рис. 3.1.1-77 можно быстро отыскать тип
компрессора, который обеспечит требуемые
объемный расход н степень сжатия, в то время
как табл. 3.1.1-21 позволяет сравнить основные
характеристики различных типов компрессо-
ров.
Что касается спиральных компрессоров, то
мы сознательно не включили их в анализ, по-
скольку они пока не составляют острой конку-
ренции остальным типам компрессоров. С од-
ной стороны, это объясняется тем, что область
их применения в настоящее время ограничена
домашними или автомобильными кондиционе-
Рис.3.1.1-77. Предпочтительные области использова-
ния различных типов компрессоров
рами, т. е. подразумевается, что их холодопро-
изводительность не очень высока. С /фугой сто-
роны, возможность ее регулирования достаточ-
но ограничена, поэтому они не могут в точнос-
ти отвечать изменениям потребностей в холо-
де для данной установки, в результате их КПД
далеко ие всегда будет максимальным. Надеем-
ся, что в скором времени конструкторы найдут
новые решения, которые позволят спиральным
компрессорам окончательно войти в категорию
пригодных для широкого использования.
3.1.1.8.	Приводные механизмы
компрессоров
3.1.1.8.1.	Общие положения
Поскольку компрессор сам по себе являет-
ся устройством неподвижным, он может повы-
сить давление паров хладагента только будучи
оснащенным приводным двигателем, который
представляет собой подвижную часть агрегата,
составленного из самого компрессора и его при-
вода, т. е. компрессорного агрегата (см. п.
3.1.1.1). В случае герметичных и герметичных
разъемных агрегатов приводное устройство
полностью устанавливается на заводе-изготови-
теле и всегда представляет собой в этом слу-
чае электродвигатель, насаженный на ось ко-
ленчатого вала или эксцентриковый вал само-
го компрессора.
Компрессоры, именуемые открытыми, име-
ют выходящий из картера вал, на который с
помощью шпоночной посадки насаживается
либо упругая полумуфта, либо шкив. В случае
полумуфты другая ее половина насажена на вал
приводного двигателя. Соединение этих полу-
муфт образует упругую муфту устройства пря-
мого привода компрессора. В случае шкива вто-
рой шкив насаживается на вал приводного дви-
гателя и соединяется с первым с помощью при-
водного ремня, обеспечивающего передачу вра-
щающего момента. В этом случае приводное
устройство называют ременной передачей.
Открытый компрессор может поступать в
продажу отдельно, и тогда потребитель сам дол-
жен обеспечить его приводным двигателем и
определить тип приводного устройства (непос-
3.1.1. КОМПРЕССОРЫ И ИХ ПРИВОД
707
Таблица 3.1.1-21
Сравнение основных характеристик четырех типов компрессоров
Свойство	Тип компрессора			
	Поршневые	Пластинчатые	Винтовые	Турбокомпрессор
Принцип работы	Объемный, движение поршня возвратно- поступательное	Объемный, движение поршня вращательное	Объемный, винто- образное движение	Лопаточный
Сжатие	Статическое	Статическое	Статическое	Динамическое
Цилиндры	Геометрически опре- деленные	Геометрически опре- деленные	Геометрически определенные	В зависимости от про- тиводавления
Объемный расход при изменении давления	Практически постоян- ный	Практически постоян- ный	Практически посто- янный	Значительно меняется
Нагнетание	Циклическое	Почти непрерывное	Почти непрерывное	Почти непрерывное
Диапазон объемных расходов, м3/ч	до 1500	от 350 до 5600	от 500 до 5000	от 800 до 45000 и более
Степень сжатия в од- ной ступени	от 8 до 10	от 5 до 6	от 25 до 30	около 3,5-4,0
Изменение производи- тельности	Ступенчатое, ограни- ченное	Очень ограниченное, сложно реализуемое	Плавное и неогра- ниченное	Плавное, ограниченное зоной помпажа
Масляный контур	Есть11	Есть	Есть	Нет
Чувствительность к жидкости на входе	Есть	Есть	Нет	Небольшая
Неуравновешенные подвижные массы	Есть	Нет	Нет	Нет
Вибрации	Есть	Нет	Нет	Нет
Износ органов сжатия	Есть	Есть	Нет	Нет
Уровень шума на рас- стоянии 1 м без двига- теля, дБ	От 65 до 90 на средних частотах	От 80 до 90 на средних частотах	От 85 до 95 на средних частотах	От 88 до 100 на высоких частотах
° Сухие компрессоры.
родственная передача типа муфты или ремен-
ная). Иногда, например в случае открытых ком-
прессорных агрегатов, компрессорно-конденса-
торных агрегатов или охладителей жидкости,
производитель поставляет открытый компрес-
сор вместе с двигателем и приводным устрой-
ством (муфтой или ременной передачей). Муф-
та используется в тех случаях, когда валы ком-
прессора и двигателя могут располагаться на
одной оси в продолжение друг друга, а для ком-
прессора не требуется изменение числа оборо-
тов или такое изменение может быть обеспече-
но изменением числа оборотов двигателя. При-
водное устройство на основе ременной переда-
чи, хотя и более громоздкое, позволяет легко
менять число оборотов компрессора.
3.1.1.8.2.	Приводное устройство открытого
компрессора на основе упругой муфты
Упругое соединение включает упругий ре-
зиновый элемент с внутренней и внешней ос-
насткой, две полумуфты из стали и часто два
фланца, также стальных (рис.3.1.1-78). Пре-
имущества упругого соединения заключаются
в возможности сглаживать пульсации момента
сопротивления и вращающего момента, устра-
нять критические режимы, допускать неболь-
шую несоосность, продольное поперечное и
угловое смещение соединяемых валов и устра-
нять недостатки, присущие жесткому соедине-
нию. Кроме того, выполненное без зазоров уп-
ругое соединение бесшумно, не имеет трущих-
ся деталей и не требует смазки.
Определение типа упругого соединения
предполагает установление таких параметров,
как:
-	номинальный передаваемый вращающий
момент;
-	номинальный момент муфты, равный но-
минальному вращающему моменту, умножен-
ному на коэффициент запаса;
-	жесткость, угловая и линейная несоос-
ность;
708
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
-	температура и внешние воздействия окру-
жающей среды.
а) Расчет номинального передаваемого враща-
ющего момента
Момент С, выражаемый в даН-м, зависит от
номинальной передаваемой мощности Р и чис-
ла оборотов N и определяется по формуле
п_ 973,5 хР
с-----— - даН-м,
где мощность Р измеряется в кВт, a N - в об/
мин. При этом число оборотов должно быть
тиж допустимого для данного соединения (как
правило, 10 000 об/мин.).
Хотя расчеты по приведенной формуле
очень просты, существуют номограммы, позво-
ляющие сразу выбрать тип соединения в зави-
симости от различных критериев. Одна из та-
ких номограмм представлена на рис.3.1.1-79.
б) Определение коэффициента запаса
Коэффициент запаса равен произведению
трех коэффициентов:
x=xfx2-x3.
где А-] - коэффициент, учитывающий степень
неуравновешенности приводного двигателя и
приводимого механизма; К2 - коэффициент,
учитывающий частоту циклов “пуск-останов-
ка”; К3 - коэффициент, учитывающий время
ежедневно наработки в часах (табл.3.1.1-22).
Отметим, что избыточное значение коэффи-
циента запаса приводит к выбору переразме-
ренного и слишком жесткого соединения.
в) Расчет номинального вращающего момен-
та передачи
Номинальный вращающий момент переда-
чи равен номинальному передаваемому момен-
ту, умноженному на коэффициент запаса
г) Другие параметры
После того как определен номинальный мо-
мент передачи, учитывают различные жестко-
сти, т. е. возможность деформации четырех ви-
дов: осевой, радиальной, угловой и скручива-
ния. Эти жесткости обусловливают поведение
передачи при появлении возможных деформа-
ций. Передача способна тем лучше устранить
монтажные ошибки выравнивания, чем выше
ее гибкость (т. е. чем слабее жесткость) Прн
упругих соединениях выставка осей в одну ли-
нию не требует такой высокой точности, не яв-
ляется кропотливой операцией, как в случае
жестких соединений. Расчет различных жест-
костей производится, как показано на рис.
3.1.1-80. после чего проверяется соответствие
полученных значений заводским данным выб-
ранного типа передачи, Дат/ее остается учесть
размеры (диаметр и длину) посадочных концов
осей, на которые будут установлены соедини-
тельные муфты, с тем чтобы их габаритные раз-
Рис.3.1.1-78. Элементы упругого соединения (модель Radiaflex RTP, Paulstra):
1 упругий зажим; 2 - резиновая отливка в форме усеченного конуса; 3 - внутренняя вставка, прилегающая к резине;
4 ввертная шпилька; 5 - наружная вставка, прилегающая к резине; 6 - болт с резьбой, приваренный к наружной вставке;
7 - цилиндрический металлический колпак 8 - два одинаковых фланца прикрепляемых болтами к муфтам 10, с прорезя-
ми 9, в которые вставляются упругие зажимы 1
3.1.1. КОМПРЕССОРЫ И ИХ ПРИВОД
709
Номин; переда мощь л.с. 1000 - 800 - •00 - 500 - 400 - 300 - 250 - 200 - >50 - 100 * 80- 60 - 60 - 40 - 30 - 25 - 20 - 15 - 10 - 9 - 8 - 7 - 6 - 5 - 4 -	шьная ваемая ость кВт Хорошо ура со слаб< “ 800	Пример: э ционный нас - 600 - 500 -400 - 300 - 250 - 200 - 150 -100 - 80 - 60		BHOI эй н< лект ос. й ж !<>i й г	*еш€ эрав род! Соэс| И £v; г Ч-i	5ННЫ НОМ ЭИГЭ1 ХрИ1 L/Й й ЛЬ gg Ь;' ' О»	емс врио гель дон И и 1 f . ЙЙ &*Й ЙЙ	Номин передавав! да жанизмы стъю. и рота- т запаса 1	ильный лый момент. Нм _	Ург - 10.000	С| - 8.000	Пр - 6.000  5.000 - 4.000 - 3.000 - 2.500 - 2.000 - 1.500 -1.000 - 800 - 600 - 500 - 400 - 300 - 200 - 150 - 100 - 80 - 60 - 50	IBHOI редн име| СП Ко: Ж й й ц	веш< 1ей н >:дв ораь >ФФ 1	Число оборотов, об/мин -- 60 - - то энные механизмы со	- - во еравномерностью.	ш игатель внутреннего	.. юо 1ия и редуктор. ициент запаса 2 - - 150 - - 200 -- 250 -- 300 1	-- 400 -- 500 -- 600 800 - - 1 000 ЙЙ	1500 —	► Vi- ;’	- - 2.000 i В	-- 3 000 - - 4.000 13	“ 5 «Ю ЙК	- “ «л» И - - 8.000 :М;	• • Ю.000 i 'HjC
	- 50		 - 40 - 30 - 25 -20 - 15 • 10 - 9 - 6 - 7 - 6 8 -3	га? • •						- 25 - 20 - 15 - 10 - в - 6 - 5 - 4 •- 3 - 1.5 • 1 г- 0.5 - 0.4 -ОД - 0.25 -0.2 -0.12 -0			
Рис. 3.1.1-79. Номограмма определения номинального вращающего момента, передаваемого приводным двигателем,
и типа соединения (Paulstra)
710
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Таблица 3.1.1-22
Коэффициенты запаса Кз, Кг и Кз, необходимые для расчета номинального вращающего момента передачи
(Paulstra)
Коэффициент К\
Приводной механизм			Приводимый механизм	Примеры приводимых механизмов
Электро- или газо- турбин- ный двигатель	Поршневой двига- тель			
	От 4 до 6 цилинд- ров	Or 1 до 3 цилинд- ров		
1	1,2	1,4	(1) Плавный ход, очень слабый дисбаланс	•Промежуточные валы •Осветительные генераторы • Валопроводы •Центробежные насосы «Центробежные вентиляторы
1,2	1,4	1,7	(2) Неровный ход, слабый дисбаланс	•Смесители жидкостей •Ленточные конвейеры • Подъемники •Деревообрабатывающие или металлорежущие станки с вращением дета- лей •Легкие ткацкие станы «Фальцевальные машины «Шестеренные насосы •Пластинчатые насосы «Вентиляторы
1.4	1,7	2	(3) Неровный ход, средний дисбаланс	•Смесители тяжелых жидкостей* Ротационные компрессоры«Роликовые конвейеры •Дробильные вальцы «Вращающиеся печи* Деревообделочные станки (обтесывающие, распиловочные, строгальные) • Печатные станки «Смеси- тели •Грузовые подъемники • Штампы • Центробежные насосы для тяжелых жидкостей
1,7	2	2,4	(4) Неровный ход, средний дисбаланс, средние динамические удары	•Бетоноукладчики «Стержневые мельницы «Шаровые мельницы •Поршневые компрессоры с маховиками «Цепные конвейеры •Подъемные краны «Прокатные станы для легких металлов • Мукомоль- ные машины •	Вертикальные молоты «Ткацкие станки «Поршневые насосы с маховика- ми •	Строгальные металлорежущие станки «Лебедки «Горные вентиляторы
2	2,4	2,8	(5) Неровный ход, большой дисбаланс, значитель- ные динамические удары	•Молотковые мельницы • Прокатные валки (резина, текстиль) •	Поршневые компрессоры с небольшими маховиками • Машины для изготовления щепы •	Экскаваторы «Прокатные станы • Поршневые иасосы с небольшими маховиками •	Ковочные прессы • Бумажные прессы • Виброгрохоты
2,4	2,8	3,3	(6) Неровный ход, очень большой дисбаланс, очень сильные динамические удары	•Поршневые компрессоры без маховиков «Камнедробилки •Сварочные генераторы «Тяжелые прокатные станы • Брикетировочные прессы • Поршневые насосы без маховиков
Коэффициент Кг
В зависимости от приводного двигателя и приводимого механизма См. таблицу Ki	Число запусков в час				
	1	10	30	60	120
(1)	1	1,2	1,3	1,5	1,6
(2)(3)	1	1,1	1,2	1,3	1,4
	:	ФПф		1	1,05	1,1	1,2	1,2
Коэффициент Кз
Ежедневная наработка, ч	0—2	2—8	8—16	16—24
Коэффициент	0,9	1	1,1	1,2
3.1.1. КОМПРЕССОРЫ И ИХ ПРИВОД
711
Поперечное усидте
Соответствуют» несоосностъ
Осевое усилие	Л
Осевой сдвиг	х
% _ ИвтибаюирО момент
* Угловое отхлонеяе а
Выражается в кН м/рад
Момент скручив—ш
Угол округам
Выражается в кН-м/рад
Выражается в даН/мм
Выражается в даН/мм
Рис.3.1.1-80. Расчет жесткости упругих муфт (Paulstra)
меры соответствовали располагаемому про-
странству (диаметру и длине) для установки
передачи. Наконец, нужно удостовериться, что
условия работы передачи будут такими, чтобы
окружающая температура не превышала 70 °C
и отсутствовали воздействия на нее кислоты,
углеводородов и других агрессивных сред, в
противном случае следует предусматривать ис-
пользование специальных моделей.
Пример
Пусть нужно выбрать передачу для приво-
да следующего механизма:
-	двухцилиндровый компрессор с маховым
колесом;
-	наконечник вала имеет диаметр 60 мм и
длину НО мм;
-	в час меньше одного запуска;
-	8 часов работы в день
при следующих характеристиках приводного
двигателя:
-	электромотор стандартный 200 L;
-	мощность 30 кВт;
•	частота вращения 1500 мин-1;
- наконечник вала имеет диаметр 55 мм и
длину НО мм.
Решение
С помощью номограммы рис. 3.1.1-79 оп-
ределим номинальный передаваемый момент.
Получим 19 даН-м (не обращайте внимания на
штрихпункгирные линии, относящиеся к дру-
гому примеру), величину, которую можно про-
читать на центральной оси номограммы пос-
ле соединения прямой линией точек на левой
(30 кВт) и правой (1500 об/мин) осях. Сразу
после этого можно установить, проведя гори-
зонталь из точки 19 даН-м влево и вправо, что
нам подойдет передача Juboflex (марка компа-
нии Paulstra).
Теперь определим коэффициент запаса К.
Исходя из того, что приводимый механизм яв-
ляется поршневым компрессором с маховиком,
т.е. относится к типу 4 (см. табл. 3.1.1-22), а
приводной механизм - электродвигателем, по-
лучаем значение Кх=1,7. В той же таблице при
частоте циклов “пуск-остановка” до 1 в час и
ежедневной наработке до 8 часов находим, что
К2=1 иК3=1, т. е.
К=КХ *К2хК3= 1,7х 1 х 1=1,7.
Отсюда номинальный момент передачи ра-
вен 19x1,7=32 даН-м.
Исходя из заданного типа приводимого ме-
ханизма необходимо иметь большую упругость
скручивания, чтобы сглаживать циклическую
неравномерность. Обратившись к рис. 3.1.1-81,
на котором даны характеристики муфт Juboflex,
и убедившись, что размеры концов валов дви-
гателя и компрессора соответствуют муфте,
24—1369
712
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Ф
Муфты стальные (кроме 632230)	Муфты чугунные: арт.632230
Номинальный вращающий момент, даН-м	Максимальный вращающий момент, даН-м	Максимальная скорость, об/мин	Диаметр отверстия С, мм		А, ММ	В, мм	D, мм	Е, мм	Артикул (без защиты)	F, мм	мм	н, мм	J, мм	к, мм	U мм	М, мм	Х’\ мм	Мас- са, кт
			min	max														
4 9 16 25 35 50 70 120	12 27 48 75 105 150 210 360	6000 5000 4500 3500 3000 2800 2400 2400	60	30 40 48 60 70 75 80 100	91 117 142 181 202 232 263 280	128 172 196 247 284 322 346 486	42 56 68 90 105 115 122 156	47 66 70 93 109 124 133 172	632027 632023 632017 632029 632031 632043 632025 632320	28 32 46 51 54 62 68 78	65 85 100 132 150 170 190 210	50 60 80 93 96 108 116 222	8 10 12 14 18 20 20 20	87 113 135 172 196 225 246	11 14 17 21 21 23 24 52	50 70 75 98 115 130 139 204	23 35 40 63 68 75 82 110	2 3 5 12 18 25 32 57
1 Проходной диаметр упругого элемента при моменте 2 даН-м (1кгс'м).
Номинальный вращающий момент, даН*м	Угол закрутки при номинальном моменте, град	Жесткости			
		осевая, даН/мм	радиальная, даН/мм	скручивания, кН-м/рад	угловая, кН-м/рад
4	8	6	20	0,285	0,04
9	8	8	30	0,57	0,057
16	8	11	45	1,14	0,143
25	7	11,5	30	2,12	0,57
35	7	10	30	2,75	0,57
50	7	11	30	4,3	0,57
70	8	12	35	4,5	0,86
120	6,5	15	60	10,6	1,14
Рис.3.1.1-81. Основные характеристики упругих муфт Juboflex (Paulstra).
1 - предварительно напряженная натуральная резина; 2 - вклеенная металлическая арматура; 3 - пояс предваритель-
ного натяжения (удаляется после сборки); 4 - стальная муфта (штампованная)
3.1.1. КОМПРЕССОРЫ И ИХ ПРИВОД
713
окончательно останавливаемся на варианте
632031 с номинальным моментом 35 даН-м. На
рис. 1.3.6-64 читатель найдет пример компрес-
сора открытого типа, приводимого в действие
с помощью соединительной муфты.
3.1.1.8.3.	Приводное устройство открытого
компрессора на основе ременной передачи
В п. 3.1.1.8.1 мы уже указали на преимуще-
ства этого типа передачи. Прн выборе переда-
чи ременного типа необходимо определить, во-
первых, характеристики ремней (сечение, дли-
ну, число) и, во-вторых, характеристики шки-
вов, насаживаемых на ведущий и ведомый
валы.
Так как в интересующей нас области чаще
всего используются клиноременные передачи,
у которых ремни имеют трапецеидальное сече-
ние, именно такие передачи мы и рассмотрим
(рис.3.1.1-82). Прочно соединенные методом
вулканизации различные элементы этого типа
ремней обеспечивают каждый свою особую
функцию:
-	тканевая оболочка обеспечивает сцепление
со шкивом, защищает от внешней среды и при-
дает износостойкость;
Рис. 3.1.1-82. Узкий ремень трапецеидального сечения
с матерчатой оболочкой и слоем армирующих нитей
(структура “Монокорд”, Kleber Industrie)
-	внутренний наполнитель преобразует ка-
сательные напряжения на боковых стенках в
продольные усилия в армировке,
-	армировка ремня типа “монокорд” пред-
ставляет собой полимерные нити специальной
обработки, обладающие высокой прочностью;
она способна выдерживать растягивающие и
сжимающие напряжения, а также случайные и
циклические перегрузки.
Преимущества ремней такого типа много-
численны. Высота боковых стенок увеличива-
ет поверхность сцепления, повышая мощность
Таблица 3.1.1-23
Основные физические характеристики узких ремней трапецеидального сечения, стандарт NFT47-141
(Kleber Industrie)
Lp - основная длина
te - внешняя длина
Стандартное сечение	SPZ	SPA	SPB	SPC
Номинальные размеры WxT, мм	9,7x8	12,7 х 10	16,3 X 13	22 х 18
Основная ширина W,, мм	8,5	11	14	19
Погонная масса, кг/м	0,068	0,120	0,194	0,375
Минимальный диаметр шкива, мм	71	90	140	200
Основная окружность, мм	300	450	600	1000
Раздвигающее усилие F, даН	36	56	90	150
Разность между внешней н основной длинами Lt~Lp, мм	13	18	22	30
Максимальная линейная скорость, м/с	40	40	40	40
714
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Таблица 3.1.1-24
Обозначения, единицы измерения и формулы, используемые при расчетах шкивов и ремней (Kleber Industrie)
D - основной диаметр большого шкива, мм;
nD - скорость большого шкива, об/мин;
d - основной диаметр малого шкива, мм;
nd- скорость малого шкива, об/мин;
Я - передаточное число;
V- линейная скорость ремня, м/с;
Е - действительное межосевое расстояние, мм;
Е' - желаемое межосевое расстояние, мм;
£а - теоретическая основная длина, мм;
£ - основная длина ремня, мм;
Р - номинальная мощность двигателя или потребляе-
мая мощность приводимого механизма, кВт,
S - показатель условий работы;
Рс - расчетная мощность, кВт,
Ро- собственная мощность передачи, кВт,
CL - поправочный коэффициент длины ремня;
а - длина дуги контакта ремня с малым шкивом, град;
а - поправочный коэффициент дуги контакта;
N - потребное число ремней.
Формулы
•	Передаточное число R = — = — всегда >1 (в повышающей передаче: большой диск на оси
,	По d
двигателя).
•	Линейная скорость: V =	.
и 19100 19100
•,Межосевое расстояние:
- рекомендуемое: 0,1 (D+d) < Е < 2(D+dy,
т „ L-1,57(2?+<7)	(D-d}2
- расчет исходя из 2,: Е =-------------------------------•
Н	2	4[L -1,57(2? + <7)] ’
- если R<, 3, то Е = Е' + ~.
2
•	Длина ремня 2,th = 2£”+1,57(2?+rf) +
•	Поправочный коэффициент а: см. таблицу в зависимости от ———, взятого для каждого сече-
15
ния.
•	Поправочный коэффициент С : см. таблицу для каждого сечения.
TT	“ P'S P(J
•	Число ремней N =-------=-------—.
Ро'а'Сь Po'Q'Cl
3.1.1. КОМПРЕССОРЫ И ИХ ПРИВОД
715
передачи и ее надежность; в большинстве слу-
чаев клиноременная передача не требует высо-
кой точности при сборке приводного и приво-
димого меанизмов. Кроме того, она снимает
статическое электричество, хорошо сопротив-
ляется действию минеральных масел и темпе-
ратуры в диапазоне от -40 до +80 °C. Наконец,
клиновые ремни могут работать при высоких
линейных скоростях, так как при равной высо-
те их масса меньше, чем масса плоских рем-
ней, что снижает действие центробежной силы.
Еще одно, иногда очень важное преимущество
клиноременной передачи заключается в том,
что она имеет сравнительно небольшие габа-
риты. Передача вращающего момента с помо-
щью ремней приводит к появлению в каждой
нити ремня растягивающих усилий различной
природы:
-	усилие, связанное с величиной передава-
емого момента;
-	центробежное усилие, стремящееся вы-
дернуть ремень из его желоба;
-	усилие предварительного натяжения, обус-
ловленного необходимостью предотвратить
проскальзывание ремня при работе;
-	усилие постоянного изгиба ремня в момен-
ты, когда он заходит в желоб шкива и выходит
из него.
Циклическое повторение этих растягиваю-
щих усилий вызывает усталостные разрушения,
степень которых должна учитываться при оп-
ределении величины допустимых передавае-
мых моментов.
Считается, что за время своей работы ре-
мень определенной длины должен обеспечить
определенный пробег при заданной скорости.
Вводят также понятие скорости износа, или
мнимой скорости, с которой изнашивается ре-
мень определенной длины.
Исходя из этой скорости и известного про-
бега определяется продолжительность пробега,
или, другими словами, теоретический срок
службы ремня. Таблицы передаваемых мощно-
стей, которые прилагаются изготовителями
ремней, как правило, составлены для срока
с лужбы 24 000 часов с той оговоркой, что ре-
мень установлен в передаче, спроектированной
и собранной с соблюдением предписанных из-
готовителем требований.
Стандарт NFT47-141 (ISO484)1 дает четы-
ре типа сечений ремией (SPZ, SPA, SPB и SPC),
характеристики которых приведены в табл.
3.1.1-23. Диапазоны длин каждого из типов
следующие:
SPZ: от 500 до 4 000 мм;
SPA: от 750 до 10 000 мм;
SPB: от 1 250 до 10 000 мм;
SPC: от 2 000 до 15 000 мм.
Чтобы читатель смог познакомиться с кон-
кретным расчетом ременной передачи, приве-
дем пример, предварительно не уточняя необ-
ходимые для этого сведения, которые представ-
лены в табл, с 3.1.1-24 по 3.1.1-29 и рис. 3.1.1-
83.
Пример
Требуется определить размеры ремней и
шкивов клиноременной передачи, зная, что в
качестве приводного двигателя используется
электромотор с потребляемой мощностью 45
кВт и частотой вращения и^=1455 мин-1, а при-
водимым механизмом будет центробежный ком-
прессор с частотой вращения wD=1300 мин-1.
Уточним, что компрессор работает 16 часов в
день в нормальных условиях, а желаемое ме-
жосевое расстояние Е=600 мм.
Решение
а)	Выбор сечения ремня
Вначале определим показатель условий ра-
боты S. Для электромотора, работающего 16
часов в день и имеющего неизменный момент
сопротивления (случай центробежных компрес-
соров) из табл. 3.1.1-26 получаем S=l, 12.
Далее вычислим так называемую “расчет-
ную мощность” Р по формуле
pc=p-s.
Следовательно, в нашем случае имеем
^=45x1,12=50,4 кВт.
Исходя из этой величины и частоты враще-
ния малого шкива (шкива приводного двигате-
ля), т. е. wd=1455 мин-1, найдем на рис. 3.1.1-
1 NFT47-141 “Длины нормальных и узких трапецеи-
дальных ремней”.
716
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Таблица 3.1.1-25
Динамические свойства механизмов, встречающихся в холодильной технике (для использования
в табл.3.1.1-26)
U — неизменный момент, V — момент меняется; TV — момент сильно меняется.
Механизм	Признак
Компрессоры:	
- поршневые одноцилиндровые	TV
- поршневые многоцилиндровые	V
- центробежные	и
Насосы:	
- поршневые простые (1-2 цилиндра)	TV
- поршневые простые (3 и более цилиндра)	TV
- поршневые двойного действия (1 цилиндр)	V
- поршневые двойного действия (2 н более цилиндра)	V
- центробежные	и
- шестеренные и пластинчатые	и
Вентиляторы:	
- промышленные центробежные	и
- холодильные	TV
Таблица 3.1.1-26
Показатель условий работы У для ременной передачи (Kleber Ind.)
Тип приводного двигателя и условия его работы	Показатель 5 при условиях работы								
	8 часов/день			1 б часов/день			24 часа/день		
	Неизмен- ный момент и	Момент меняется V	Момент сильно меняется TV	Неизмен- ный момент и	Момент меняется V	Момент сильно меняется TV	Неизмен- ный момент и	Момент меняется V	Момент сильно меняет- ся TV
Обычный электродвигатель с нормальным пусковым моментом Частые запуски или из- менения направления вращения	1	1.12	1.25	1,12	1,25	1,40	1,18	1,32	1,50
	1.12	1.25	1,40	1,25	1,40	1,60	1,32	1,40	1,70
Синхронный электродвига- тель или двигатель с повы- шенным пусковым момен- том. Дизельный одно- или двухцилиндровый двига- тель Частое изменение на- правления вращения или частые запуски, мо- тор с высоким пусковым моментом	1,18	1,32	1,50	1 32	1,50	1,70	1,40	1,60	1,80
	1.32	1,50	1,70	1,50	1,70	1,90	1,60	1,80	
3.1.1. КОМПРЕССОРЫ И ИХ ПРИВОД
717
Таблица 3.1.1-27
Диаграмма выбора шкивов (SPB, Kleber Industrie)
! EMM ЕЕ CD El BE QI £1SE SE 2E SE EE S£ SX SE S3 3 M       
1 ££ EC ED E£ Q DC Q EE SE EE EE EE ZE EE ZE El BE Q xD SE EE SE SE 3  EE
'UAMEDEEEEaiEE&DQiSQKEQIKCSEEXaEElESEEEEEEaaQSsE
U-MM      a EE EE a KE EE EE EE Q IE KI KE EE EE SE Q EE EE  IEE
Линейные скорости ремня, м/с
I I Рекомендуемая линейная скорость
Коэффициент дуги а		
D-d Е	ос	а
0.00	160	
		1.00
0.04	178	
		0.99
0.11	173	
		0.96
0.19	169	
		0.97
0.26	165	
		0.96
0.32	161	
		0.95
0.39	158	
		0.94
0.45	154	
		0.93
0.51	151	
		0.92
0.56	147	
		0.91
0.62	144	
		035
0.67	141	
		0.69
0.72	138	
		0.66
0.77	135	
		0.87
0.82	132	
		0.86
0.16	12&	
		0.85
0.91	126	
		0.64
0.95	Т2Э	
		0.83
5^9	121	
		0.62
1.03	118	
		0.61
1.07	116	
		0.80
1.10	тп	
		079
1.14	111	
		0.78
1.17	108	
		0.77
1.21	106	
		0.76
1.24	104	
1.27	101	0.75
		0.74
1.30	99	
		0.73
1.32	97	
		0.72
1.35	95	
		0.71
1.38	93	
1.40	91	0.7Q
1.43	69	0.69
		0.68
1.45	87	
		0.67
1.48	65	
		0.66
T3S	631	
1.52	811^	
Шкивы SPB. Характеристики (согласно NF Т 47-140 и ISO 4183)
100	106	112	118	125	132	140	150	160	170	180	190	200	212	224	236
250	265	280	300	315	335	355	400	450	500	560	630	£10	800	1000	
Основше диаметры (стандартные)
Размеры: стороны в мм, ос в град
	е	f	6ffl|n	httin	aa		
14	19 ±0,4	124Г1	34	14	«НО *190	"ЗГ 38	16.14 16,41
* Основная ширина и основной диаметр (da) ранее были
обозначены как wp и dB;
VP2L — стандартная основная длина, мм
1250 I 1400 1 1600 I 1ВОО I 2000 I 2240 I 2300 I 2720 I 3000 I 3350 I 3750 I 4250 I 4730 I 5600 I 7100
!МИДВЦЕаВЕЕДМ1ЕЛЕЗ!аЕВВЕ£ЛЕИВКа1КД5ВЕВЖКЗаКДа1Е2Э1Юад|
I 1320 I 1500 I 1700 I 1900 I 2120 I 2360 ] 25В0 I 2840 I 3150 I 3550 | 4000 | 4500 I 5000 I 6300 | 8000
I 1360 I 1550 | 1750 I 195Ь | 2180 I 2430 | 2650 I 2900 I 3250 I 3650 | 4120 | 4620 | 5300 | 6700 |
CSE L — стандартная основная длина, мм
1250	1500	1600	2lM	2500	3000	3550
1320	1600	1900	2240	2650	3150	
1400	1700	2000	2360	2600	3350	
Артикулы соответствуют действительной основной длине (мм), замеренной при натяжении согласно стандартам NFT47-141 и ISO4184
718
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Таблица 3.1.1-28
Выбор длины ремня (SPB, Kleber Ind.)
Артикул ремня С ДЛИНОЙ Дь мм	Наружная длина L„ + 22, мм	Артикул ремня с длиной Lp, мм	Наружная длина L„ + 22, мм	Артикул ремня с длиной мм	Наружная длина Lp + 22, мм
1250 SPB	1272	2 240 SPB	2262	3 750 SPB	3772
1280 SPB	1302	2 300 SPB	2322	3 870 SPB	3892
1320 SPB	1342	2 360 SPB	2382	4 000 SPB	4022
1360 SPB	1382	2 430 SPB	2452	4120 SPB	4142
1400 SPB	1422	2 500 SPB	2522	4 250 SPB	4272
1450 SPB	1472	2 530 SPB	2552	4 370 SPB	4392
1500 SPB	1522	2 580 SPB	2602	4 500 SPB	4522
1550 SPB	1572	2 650 SPB	2672	4 620 SPB	4642
1600 SPB	1622	2 720 SPB	2742	4 750 SPB	4772
1650 SPB	1672	2 800 SPB	2822	4 870 SPB	4892
1700 SPB	1722	2 840 SPB	2862	5 000 SPB	5022
1750 SPB	1772	2 900 SPB	2922	5 300 SPB	5322
1800 SPB	1822	3 000 SPB	3022	5 600 SPB	5622
1850 SPB	1872	3 070 SPB	3092	6 000 SPB	6022
1900 SPB	1922	3150 SPB	3172	6 300 SPB	6322
1950 SPB	1972	3 250 SPB	3272	6 700 SPB	6722
2000 SPB	2022	3 350 SPB	3372	7100 SPB	7122
2060 SPB	2082	3 450 SPB	3472	7 500 SPB	7522
2120 SPB	2142	3 550 SPB	3572	8 000 SPB	8022
2180 SPB	2202	3 650 SPB	3672		
83 ремень сечением SPB (16,3x13 мм согласно
табл. 3.1.1-23).
б)	Выбор диаметра шкивов
Начнем с расчета передаточного числа:
R=ndlnD или R=D/d.
В нашем случае R= 1455/1300 = 1,119 ® 1,12.
Исходя из этого обратимся к табл. 3.1.1-27
и в первую очередь выберем диаметр d малого
шкива, чтобы максимально возможно умень-
шить число желобков. Предположим, что мы
можем выбрать <7=180 мм. Тогда найдем
D= 190мм. Далее убедимся, что линейная ско-
рость ремня ие превосходит предельную вели-
чину 40 м/с.
Эта линейная скорость имеет величину
d-nd _ D-nd
19100 19100’
В нашем примере найдем
180x1455
19100
м/с.
в)	Выбор длины ремней
Вначале рассчитаем теоретическую основ-
ную длину ремня по формуле
U = 2Е' + 1,57(£>+d) + (D~^2.
В нашем случае для £=600 мм
£Ш = 2 х 600 +1,57(180 + 190)+	=
= 1780 мм.
Подберем теперь стандартную основную
длину L, наиболее близкую к рассчитанной.
Табл. 3.1.1-28 дает L= 1800мм.
Рассчитаем действительное межосевое рас-
стояние по формуле
£-1,57(£> + <7)	(D-d)2
2	4[Z-1,57(Z)+ </)]’
Или просто
£ = £' + ^>..
3.1.1. КОМПРЕССОРЫ И ИХ ПРИВОД
719
Таблица 3.1.1-29
Определение собственной мощности при определении числа ремней в передаче (Kleber Industrie)
Pt,— собственная мощность передачи, кВт, для£=5000 мм и а=180°(дуга контакта)		
Па, мин-1	R=D/d	d, мм
		200	212	224	236	250	265	280	300	315	335	355	400	450	500	560	630
200	Ж1,06 от1,06до1,11 от!,12до1Д4 от!,25до1^9 1,6<Я	2,9	3,2	3,6	4,0	4,5	4,9	5,4	6,0	6,5	7,1	7,7	9,1	10,6	12,2	14,0	16,0 3,0	33	3,7	4,1	4,6	5,0	5,5	6,1	6,6	7,2	7,8	9,2	10,8	123	Н,1	16,1 3,0	3,4	38	42	4,6	5,1	5,6	6 3	6,7	7 3	79	93	Ю,8	12,4	141	163 3,1	3,5	33	43	4,7	53	5,7	63	6,8	7,4	8,0	9,4	11,0	12,5	143	16,4 3,1	3,5	33	43	4,8	53	5,8	6,4	63	7,5	83	9,6	11,1	12,7	14,5	16,6
400	Ж1.06 от 1,06 до 1,11 от 1,12 до 1,24 от 1,25 до 1,59 1,6<Я	5,1	53	6,6	7 3	8 3	9,1	10,0	11,1	12,0	133	14,4	17,0	19,8	22,6	253	29, t 53	6,1	6,8	73	8,4	9,3	10,2	ИЗ	12,2	13,4	14.6	17,2	20,0	22,8	263	30,0 5,4	63	63	7,7	8,5	9,4	103	Н,5	12,4	13,6	14,7	173	203	23,0	263	30,1 5,6	6,3	71	7,8	8,7	9,6	10,5	11,7	12,6	13,8	15,0	17,6	20,5	23,3	26,6	30,4 5,7	6,4	73	 8,0	8,8	9,8	10,7	11,9	12,8	14,0	15,2	173	20,8	23,6	27,0	30,8
730	Ж1.06 от 1,06 до 1,11 от 1,12 до 1Д4 от 1,25 до 1,59 1,6<Л	83	9,6	10,9	12,1	13,6	15,1	16,6	18,7	20,2	22,1	24,1	28,4	33,1	37,6	42,8	48,6 8,7	10,0	ИЗ	12,5	133	15.5	17,0	19,0	20,5	22,5	24,5	28,8	33,5	38,0	433	49,0 83	103	И.5	12,7	14,2	15,7	173	193	20,8	22,8	24,8	29,1	33,8	383	43,6	493 93	ЮЗ	Н,8	130	14,5	16,1	17,6	19,7	213	233	253	29,5	343	38,8	44,1	499 9,4	10,7	12,0	133	14,8	16,4	18,0	20,0	21,6	23,6	25,6	30,1	34,8	39,4	44,8	50,6
970	Ж1.06 от 1,06 до 1,11 от 1,12 до 1,24 от 1,25 до 1,59 1,6$R	10,4	12,0	13,6	153	17,1	19,0	20,9	233	25,4	27,8	303	35,6	413	46,5	52,5	58,8 10,9	12,5	14,1	15,7	17,6	19,5	21,4	24,0	25,9	28,4	30,8	36,1	41,7	47,1	53,0	593 113	12,8	14,4	16,0	17,9	19,9	21,8	24,4	26,2	28,7	31,2	36,5	42,1	47,5	53,4	59,7 11,5	13,2	14,8	16,4	18,3	20,3	22,3	24,9	26,8	293	31,7	37,1	42,8	48,1	54,1	60,4 11,7	13,4	15,1	16,8	18,7	20,7	22,7	253	27,3	29,8	323	37,8	43,5	49,0	55,0	61,4
1165	Ж1.06 от 1,06 до 1,11 от 1,12 до 1,24 от 1,25 до 1.59 1,6^?	11,9	13,8	15,6	17,5	19,6	21,9	24,1	27,0	29,2	32,0	34,7	40,6	46,7	52,3	[583[	И 12,4	14,3	16,2	18,1	20,2	22,5	24,7	27,6	29,8	32,6	35,3	41,2	47,3	52,9	|ЙЗ 12,8	14,7	16,6	18,5	20,6	22,9	25,1	28,1	30,2	33,0	35,8	41,7	47,8	53,4	ЕГЭ 13,2	15,2	17,1	19,0	21,1	23,4	25,7	28,6	30,8	33.7	36,4	42,4	48,6	54,2	gjj 13,5	15,5	17,4	19,3	21,6	23,9	26,2	29,2	31,4	34,3	37,2	43,2	49,5	55,2	|б1Д	[бтД
1455	Ж1.06 от 1,06 до 1,11 от 1,12 до 1,24 от 1,25 до 1,59 1,6<Л	13,8	16,0	18,3	20,5	23,0	25,6	28,2	31,5	33,9	371	40,1	46.5	[ЙЗ	|58/j| 14,5	16,8	19,0	21,2	23,7	26,3	28,9	32,3	34,7	37,9	40,9	47,2	gjT]	[53g 15,0	17,2	19,5	21,7	24,2	26,9	29,5	32,8	35,3	38,4	41,5	47,8	gj[ 15,5	17,8	20,1	22,3	249	27,5	30,2	33,6	36,0	39.2	423	48,7	|боД 15,8	18,2	20,5	22,8	25,4	28,1	30,8	34,3	36,8	40,1	43,2	49,7	|5бЗ	И
1745	Ж1,06 от 1,06 до 1,11 от 1,12 до 1,24 от 1,25 до 1,59 1,6<Я	15,4	17,9	20,4	22,9	25,7	28,6	31,4	35,0	37,6	40,9	Що| 16.2	18,8	21,3	23,8	26,6	29,5	323	35,9	38,5	41,8	gijl 16,8	19,3	21,9	24,4	27,2	30,1	33,0	36,6	39,2	42,5 17,4	20,0	22,6	25,1	28,0	30,9	33,8	37.5	40,1	43,4	В2З 17,8	20,5	23,1	25,7	28,6	31,6	34,6	38,3	41,0	44,5	р73|	|Щ]
2400	Ж1,06 от 1,06 до 1,11 от 1,12 до 1,24 от 1,25 до 1,59 1,6<Л	17,4	20,4	23,3	26,1	29,2	[323I	[38/j	|S3 18,6 21,6 24,5 27,3 30,4	^бД	E3 19,3	22,4	253	28,1	31,3	gjjg	^j| 20,2 233 263 29,1 323	|цД 20,7	23,9	27,0	29,9	33,2	[S3	[S3	|«3	р53
2910	Ж1.06 от 1,06 до 1,11 от 1.12 до 1,24 от 1,25 до 1,59 I,6ifi	17,4	га	га	га	га	га i8-g	га	га	га	та	га 19-7	га	га	га	га	га 20,7	га	га	га	га	га 21,4	га	га	га	га	га
3600	Ж 1,06 от 1,06 до 1,11 от!,12до1Д4 от 1,25 до 1,59 1,6<Я	га га [19^	I | линейная скорость выше 32 м/с, требуется ~|	уравновешивание шкивов га га га га
L	2000	2240	2500	2800	3150	3550	4000	4500	5000	5600	6300	7100	8000	9000	10000	11200	12500
С{	0,83	0,85	0,88	0.90	0,93	0,95	0,97	0,98	1,00	1,02	1,04	1.05	1,07	1,09	1.Н	1.13	1,14
720
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Рис.3.1.1-83. Диаграмма выбора сечения ремня (Kle-
ber Industie)
Находим.
1800-1,57(190 + 180)
_	(190-180)2	_
4 х [1800 —1,57(190+ 180)J	’ ММ
Или
„	1800-1780
Е = 600+----------
2
-610 мм.
г)	Расчет числа ремней
Рассчитаем собственную мощность ремен-
ной передачи, т. е. Ро, в зависимости от d, R и
nd для а=180° и базовой основной длины.
Табл. 3.1.1-29 дает нам в зависимости от всех
этих элементов
Ро=1О,4 кВт.
Найдем коэффициент дуги а в зависимости
D-d
от ———, т. е. для нашего примера
1^2=o,oi6,
609,53
откуда коэффициент дуги (табл. 3.1.1 -27) а= 1.
После нахождения коэффициента длины CL
в зависимости от L, т. е. Сг=0,88 (внизу
табл.3.1.1-29), можно рассчитать число ремней.
Имеем:
=	=	Рс...
Po‘a'Ci Po'a'Ci ’
что в нашем случае дает
..	50,4
N -------------= 5,51, т. е. 6 штук.
10,4x1x0,88
Таким образом, в состав нашей передачи
входят:
-	ведущий шкив SPB с 6 желобками и диа-
метром 180 мм;
-	ведомый шкив SPB с 6 желобками и диа-
метром 190 мм;
-	6 ремней SPB длиной 1800 мм.
По поводу этого примера и вообще опреде-
ления параметров клиноременной передачи за-
метим:
-	особое внимание необходимо уделять пра-
вильному выбору показателя условий работы в
зависимости от характера передаваемого мо-
мента (табл.3.1.1-26), так как именно он учи-
тывает переход от теории к практике: это обоб-
щающий показатель совокупности особых ус-
ловий, в которых работает рассмотренная пе-
редача (частота пусков, неравномерность режи-
мов, внешняя среда и т.д.).
-	нужно помнить, что изгибающее усилие
при проходе ремня через малый шкив (или из-
гиб) особенно вредно сказывается на длитель-
ности работы ремня, поэтому диаметры малых
шкивов нужно принимать настолько большими,
насколько позволяют габариты.
Дополнительный расчет клиноременной пере-
дачи
Этот расчет определяет статическое напря-
жение в ремне, в опоре, стрелу прогиба ремня,
11.1. КОМПРЕССОРЫ И ИХ ПРИВОД
721
Рис.3.1.1-84. Обозначения, используемые для опреде-
ления натяжения ремня и усилий для этого натяжения:
Т - статическое напряжение в нити, даН; а - поправоч-
ный коэффициент дуги; Р - расчетная мощность, кВт, N -
число ремией; V- линейная скорость, м/с; к - коэффициент
погонной массы; L - длина опоры, мм; Е - межосевое рас-
стояние, мм; f- стрела прогиба, мм; F - изгибающее уси-
лю, даН; Я, - статическая реакция иа валу, даН; р - угол
-асклиниваиия, град; а - длина дуги контакта ремня на ма-
'эм шкиве, град
к = 0,012 для ремня SPA;
к = 0,019 для ремня SPB;
к = 0,038 для ремня SPC.
В нашем примере находим
Т = 50(2,5 -1) х 50,4 + 0 0 т 9 х} 3 72 = 49 6 даН
1x6x13,7
б)	Расчет опоры
Проводится по формуле
L = Е  sin — = Е • cos В
2
или
L = E-
ifD-J?
1 81 Е I
Следовательно, для нашего случая:
усилие изгиба и реакцию на оси (рис.3.1.1-84).
Расчет приведен в форме примера.
Пример
Исходим из результатов расчета предыдуще-
го примера:
-	электромотор, Ре=50,4 кВт;
-	центробежный компрессор, nD=1300
мин1;
-	межосевое расстояние Е=609,53 мм,
-	поправочный коэффициент дуги а=1;
-	диаметр ведущего шкива <7=180 мм;
-	диаметр ведомого шкива 79=190 мм;
-	линейная скорость И=13,7м/с;
-	заказанное число ремней У=6, SPB 1800.
Расчет следует проводить по статическому
напряжению в каждом ремие, в опоре, по стре-
ле прогиба, по изгибающему усилию и по ре-
акции на валах.
Решение
1/ Расчет статического напряжения в ремне
Проводится по формуле
г = 50(2,5-а).рс+ь
a-N-V
где коэффициент к связан с погонной массой
ремня и принимает следующие значения:
к = 0,007 для ремня SPZ;
г = 609 S3 1 ф90-180У
L 60 ’5	8, 609,53 I
= 609,51 мм.
в)	Расчет стрелы прогиба
Имеем
/= L /100,
следовательно./=6 мм.
г)	Расчет статической реакции на валу
Для величины Rs имеем
R- 2,V-7cos[i при р=90-ос/2.
Поскольку а = j\ —-— , а ранее мы на-
I Е I
шли, что —-— = 0,016, соответствующий угол
Е
а. согласно данным табл. 3.1.1-27 лежит меж-
ду 178° и 180°. Принимаем ос=18О°, откуда сле-
дует [3=90 - 179/2 = 0,5° и 0 = cos 0,5 =
= 0,999962.
Таким образом, реакция на валах равна
R = 2x6x49,6x0,999962 = 595 даН.
Подгонка боковых стенок ремня к желобку
шкива, так же как прижатие внутренней обра-
зующей, приводит к эффекту уменьшения на-
чального натяжения. Во время первых минут
работы появляется кажущееся удлинение рем-
ня, превышающее действительное удлинение
722
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
армирующих волокон. По мере вращения это
удлинение уменьшается за счет подгонки рем-
ня н приходит к стабильной величине, равной,
в зависимости от типа ремня, 60-70% началь-
ной величины. После периода обкатки, состав-
ляющего несколько часов, следует вновь под-
тянуть ремни, прикладывая усилие натяжения,
составляющее от 50 до 60% первоначально ус-
тановленной величины. После этого быстро
появится новое падение натяжения, а затем на-
ступит стабилизация величины желаемого эф-
фективного удлинения. Вновь натяжение рем-
ня следует проверить после 24-48 часов рабо-
ты и при необходимости подтянуть их.
Несколько дополнительных рекомендаций:
• желательно предусматривать регулировку’ ме-
жосевого расстояния (например, двигатель ус-
танавливать на салазках), чтобы облегчить про-
цедуру натяжения ремней, в противном случае
нужно использовать натяжной ролик;
•	когда в передаче используется несколько рем-
ней, все они должны быть одинаковой длины,
практика показала, что если один ремень под-
лежит замене, остальные также необходимо
менять (устанавливать комплект новых рем-
ней);
•	в желобках ремни должны быть правильно
установлены н как следует выровнены;
•	для проверки натяжения ремней следует про-
изводить (рис.3.1.1-85):
- контроль стрелы прогиба для передач с
малой мощностью или небольшим межосевым
расстоянием. Для того чтобы ремни были пра-
вильно выровнены, двигатель отодвигают на-
столько, чтобы с обеих поверхностей ремней
убралась видимая стрела прогиба. Ремни натя-
гивают постепенно (между каждым натягива-
нием нужно провернуть передачу на несколько
Рис.3.1.1-85. Проверка иатяжеиия ремня контролем
стрелы прогиба
оборотов), постоянно измеряя стрелу прогиба
на ремне, расположенном в центре слоя. Натя-
жение продолжают до тех пор, пока в середине
прямолинейной нити не будет достигнуто зна-
чение стрелы прогиба, соответствующее стре-
ле ранее рассчитанного и прилагаемого перпен-
дикулярно нити усилия;
- контроль удлинения для передач большой
мощности со значительным межосевым рассто-
янием или использующих двойные ремнн. На-
чинают натяжение так же, как и в предыдущем
случае, т. е. когда шкивы выровнены, отодви-
гают двигатель настолько, чтобы с поверхнос-
тей исчезла заметная стрела прогиба. Далее
действуют по-другому. На лицевую сторону
ремня, расположенного в центре слоя, наносят
две поперечные тонкие черты, помещая их как
можно дальше друг от друга на прямолинейном
участке нитей ремня. После этого постепенно
натягивают ремни (проворачивая передачу на
несколько оборотов между каждым натягивани-
ем) до тех пор, пока расстояние между метка-
ми не возрастет на величину, приведенную в
табл. 3.1.1-30. Например, начальное расстояние
между отметками в 1000 мм должно в резуль-
тате натяжения вырасти до 1006 мм для неиз-
менных вращающего момента и момента со-
противления.
Таблица 3.1.1-30
Проверка натяжения ремня контролем относительного среднего удлинения (для узких ремней SPZ, SPA, SPB
и SPC)
Приведены рекомендуемые значения средних удлинений, так как иа практике каждую передачу нужно изучать
специально, чтобы получить оптимальные значения.
	Вращающий момент и момент сопротивления неизменны	Вращающий момент или момент сопротивления меняется	Вращающий момент или момент сопротивления сильно меняется
Среднее относительное удлинение, %	0,6	0,8	1,0
3.1.1. КОМПРЕССОРЫ И ИХ ПРИВОД
723
Добавим, что существуют также трапецеи-
дальные узкие ремни с боковыми стенками без
покрытия и насечкой (ремни марки X). Насеч-
ка обеспечивает тройное преимущество: позво-
ляет работать ремню с уменьшенными диамет-
рами шкивов, снижает нагрев ремней на кри-
волинейных участках и в результате повышает
передаваемую мощность.
3.1.1.8.4.	Использование моментных муфт
В тех случаях, когда непосредственный за-
пуск двигателя обычным порядком невозможен
или затруднителен, например когда выход дви-
гателя на режим будет очень продолжительным
и приведет к его перегреву, между двигателем
и приводимым механизмом можно установить
специальную передачу, называемую моментной
муфтой, которая позволяет двигателю набирать
число оборотов постепенно, а сам запуск дви-
гателя производит практически вхолостую.
Как видно из рис.3.1.1-86, моментные муф-
ты могут устанавливаться как с приводом пря-
мого типа и обычной муфтой, так и с приво-
дом типа ременной передачи. В зависимости от
принципа работы моментные муфты могут
быть двух типов - гидравлические и центро-
бежные. Главное преимущество моментных
муфт состоит в том, что при их использовании
передаваемый вращающий момент двигателя
является параболической функцией числа обо-
ротов, другими словами, момент двигателя до-
стигает максимума только тогда, когда число
оборотов двигателя достигает номинального
значения. Поскольку при этом время выхода
двигателя на режим лишь немного выше вре-
мени запуска вхолостую, электросеть не пере-
гружается высоким значением пускового тока
в течение длительного времени, что позволяет
использовать моментную муфту, чтобы напря-
мую запускать двигатель с короткозамкнутым
ротором типа “беличья клетка”.
В отличие от гидравлических, центробеж-
ные муфты, как правило, не допускаются к ис-
пользованию во взрывоопасной атмосфере.
При повышенной частоте циклов “пуск-оста-
новка” следует также отдавать предпочтение
гидравлическим муфтам, поскольку они погло-
щают часть передаваемой энергии и легко рас-
сеивают ее.
а)	Гидравлические муфты
Гидравлические муфты называют также ди-
намическими, так как в процессе их работы
создается постоянный поток жидкой среды
(масла) от ведущей части (первичный полугор
А, работающий в режиме центробежного насо-
са) к ведомой части (вторичный полугор Т, ра-
ботающий в режиме турбины, приводимой в
движение частью А) (рис.3.1.1-87).
Между двумя частями имеется проскальзы-
вание по числу оборотов, величина которого тем
больше, чем выше передаваемый момент. При
постоянном числе оборотов наступает равнове-
сие между скоростью вращения и передавае-
мым моментом.
Эти муфты используются главным образом
для трехфазных асинхронных двигателей с ко-
роткозамкнутым ротором, так как они очень хо-
рошо подходят для того, чтобы обеспечивать
мягкий запуск даже при высокой нагрузке. Вме-
сте с тем такие муфты не в состоянии поддер-
живать одинаковые скорости вращения при пе-
ременном моменте двигателя.
Рис. 3.1.1-86. Электродвигатель, оборудованный муф-
той с ременной передачей (А) или без нее (Б)
Рис,3.1.1-87. Принципиальная схема гидравлической
муфты
724
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Меняя степень заполнения маслом корпуса
муфты, можно менять число оборотов приво-
димого устройства в пределах от 20 до 25%, что
в некоторых случаях может представлять зна-
чительный интерес.
б)	Центробежные муфты
Центробежные муфты - это устройства, в
которых используется сила, прижимающая в
результате центробежной инерции подвижные
шариковые или роликовые элементы (в случае
барабанной центробежной муфты), находящи-
еся между спицами ведущей части муфты
(рис.3.1.1-88), к ведомой части, приводя ее та-
ким образом в движение.
Расположенные между спицами элементы
муфты находятся под действием прижимающей
силы F, рассчитанной так, чтобы повышение
момента сопротивления на валу не приводило
к перегрузке двигателя, поэтому такие муфты
называют и предохранительными муфтами.
3.1.1.8.5.	Приводные электродвигатели
3.1.1.8.5.1.	Выбор электродвигателя
а) Типы электродвигателей
Одним из основных электродвигателей в
современной промышленности является асин-
хронный трехфазный индуктивный двигатель.
Потребитель может сделать выбор между та-
кими тремя типами двигателя, как:
Рис.3.1.1-88. Принципиальная схема центробежной
муфты
•	наиболее широко используемый двигатель
с короткозамкнутым ротором “беличья клетка”,
обозначаемый аббревиатурой CAG;
•	двигатель с фазным ротором и контактны-
ми кольцами, обозначаемый аббревиатурой
BAG;
•	двигатель со смешанным ротором и авто-
матическим пускателем на основе центробеж-
ной муфты, обозначаемый аббревиатурой CPL.
Преимущества двигателей с короткозамкну-
тым ротором заключаются в следующем: про-
стота, надежность, небольшие габариты, мини-
мальное обслуживание и контроль, очень про-
стое управление в случае запуска напрямую и
самая низкая стоимость из всех двигателей с
самовозбуждением.
В качестве недостатков следует отметить
высокое значение пускового тока и отсутствие
возможности регулирования числа оборотов, а
также то, что этот тип двигателя не допускает
длительного выхода на режим.
Преимущества двигателей с фазным рото-
ром и контактными кольцами заключаются в
следующем: возможность получения пусково-
го момента, приспособленного к моменту со-
противления ведомого механизма; максималь-
ное снижение пускового тока; возможность дли-
тельного выхода на режим или частых запус-
ков с помощью соответствующих реостатов;
возможность при необходимости регулирования
числа оборотов при помощи ползункового рео-
стата.
Что касается недостатков, следует упомянуть
о повышенной чувствительности фазного рото-
ра к центробежным механическим напряжени-
ям, в отличие от ротора “беличья клетка”; по-
вышенной опасности короткого замыкания и
замыкания на массу из-за наличия графитово-
металлической пыли от щеток; необходимости
контроля и технического обслуживания щеток
и колец (обязательно нужна притирка); необхо-
димости иметь пусковой реостат; более значи-
тельных габаритах, чем у двигателя с коротко-
замкнутым ротором и более высокой стоимос-
ти, чем у двигателей с короткозамкнутым ро-
тором и двигателей с пускателем.
3.1.1. КОМПРЕССОРЫ И ИХ ПРИВОД
725
Преимущества двигателей с центробежным
пускателем следующие: пониженные значения
пускового тока; простота аппаратуры управле-
ния; несложное обслуживание; габариты про-
межуточные по сравнению с двумя типами дви-
гателей, описанных выше.
Из недостатков следует отметить меньшую
прочность ротора; непригодность для продол-
жительных или частых запусков; ограничения
на инерционность и момент сопротивления
приводимого механизма, особенно в начале за-
пуска; отсутствие возможности регулирования
числа оборотов; необходимость перед каждым
запуском ждать полной остановки двигателя.
5) Критерии выбора электродвигателя
Если в качестве приводного двигателя ре-
шили использовать электродвигатель, далее
необходимо определить его характеристики на
основе различных критериев, которые мы рас-
смотрим ниже.
Какой бы ни была выбранная в данном се-
мействе модель, никогда нельзя упускать из
виду, что любой электродвигатель только тогда
имеет наилучшие значения КПД и коэффици-
ента мощности (cosep), когда ои работает с мощ-
ностью, близкой к номинальной. Поскольку при
работе с пониженной мощностью КПД и коэф-
фициент мощности двигателя невелики, было
бы неразумно выбирать его мощность со слиш-
ком большим запасом и заставлять его рабо-
тать, например, с половиной номинальной
мощности. В этом случае потребовалось бы
поглощать увеличенную реактивную составля-
ющую мощности, которая имела бы явно не-
выгодное значение ЭДС или которую пришлось
бы компенсировать установкой конденсаторной
батареи. Известно, что чем выше число оборо-
тов двигателя, тем лучше его КПД и cos<p, по-
этому всегда, когда это возможно, следует ис-
пользовать двигатели с синхронной скоростью
1500 об/мин, т. е. двигатели классической кон-
струкции.
Для экономии электроэнергии нужно, сле-
довательно, соразмерять мощность двигателя с
мощностью приводимого механизма.
При выборе электродвигателя в расчет при-
нимаются следующие факторы.
61)	Условия работы (окружающая среда)
Любой электродвигатель может оказаться в
особых окружающих условиях, например при
повышенной влажности, жарком климате, по-
вышенном содержании пыли, песка, коррози-
онно-активной среде и т.д. Поэтому разработ-
чиками предусматриваются различные герме-
тизирующие и специальные защитные устрой-
ства, перечень которых, характеризующий сте-
пень защиты, имеет соответствующие обозна-
чения в виде двух букв IP и следующих за ними
двух, а при необходимости и трех цифр, озна-
чающих то или иное защитное устройство.
Первая цифра означает степень защиты от
контакта с деталями, находящимися под напря-
жением, и подвижными деталями, находящи-
мися внутри корпуса, а также защиту конструк-
ции от проникновения инородных твердых ча-
стиц и пыли.
Вторая цифра характеризует конструкцию
защиты от проникновения вредной влаги
(воды).
Третья цифра, при необходимости, указыва-
ет степень защиты от механических поврежде-
ний.
Добавление буквы S означает, что испыта-
ния на стойкость к проникновению воды были
проведены на остановленном двигателе.
Наконец, буква W, расположенная между IP
и группой цифр, говорит о наличии защиты от
дождя или снега.
Наиболее употребительные из многочислен-
ных степеней механической защиты электро-
двигателей представлены в табл. 3 1.1-31.
Другие параметры внешних условий рабо-
ты, которые нужно учитывать:
-	возможность охлаждения двигателя окру-
жающим воздухом, так как в случае плохой
проветриваемое™ нужно специально предус-
матривать организацию притока свежего воз-
духа;
-	окружающая температура, так как если
оиа превысит +40 °C, нужно будет либо пре-
дусматривать применение высшего класса изо-
ляции, либо отказаться от использования элек-
тродвигателя;
726
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Таблица 3.1.1-31
Основные типы механической защиты электродвигателей (NF С 5-115)
Обозначение (согласно NFC 51-115)	Внешняя защита. Защита от случайных контактов	Защита от проникновения инородных твердых тел н пыли	Защита от падающей воды
IP23S	От контакта с пальцами	От проникновения твердых тел 0>12мм	От дождевых капель, па- дающих вертикально и с отклонением до 60° от вертикали
IP44	От контакта с инструментом, проволокой и аналогичными предметами толщиной >1мм	От проникновения твердых частиц 0>1мм	От водяных брызг по всем направлениям
IP55	Полная защита от контакта со всеми частями, находящимися под напряжением	От вредного накопления пыли	От воды, льющейся во всех направлениях
-	высота над уровнем моря, так как выше
1000 м мощность двигателя падает.
62)	Параметры электросети
Основными параметрами, принимаемыми в
расчет, являются напряжение сети и пределы
его изменения, допустимый ток и частота. Син-
хронная частота вращения N, мин-1, связана с
частотой f Гц, и числом пар полюсов Р следу-
ющим соотношением:
У=60/7Р.
Результаты расчетов по этому соотношению
приведены в таблице 3.1.1-32. Однако из дан-
ных этой таблицы не следует делать вывод, что
можно, например, без проблем обеспечить пе-
реход двигателя, предназначенного для работы
на скорости 1500 об/мин при данном напряже-
нии и частоте 50 Гц, на скорость 3000 об/мин
при частоте 100 Гц, даже если напряжение ос-
талось тем же. Прежде всего следует удостове-
риться, что механическая конструкция и элект-
рическая схема двигателя позволяют обеспе-
Таблица 3.1.1-32
Соотношения между числом оборотов двигателя N,
частотой в сети и числом полюсов
Число полю- сов	Число оборотов при частоте, Гц				
	5	10	50	60	100
2	300	600	3000	3600	6000
4	150	300	1500	1800	3000
6	100	200	1000	1200	2000
8	75	150	750	900	1500
10	60	120	600	720	1200
12	50	100	500	600	1000
16	37,5	75	375	450	750
чить такой переход. Из этой таблицы можно
лишь заключить, что изменение частоты позво-
ляет менять скорость вращения двигателя.
63)	Вид приводимого механизма
Задача асинхронного электродвигателя за-
ключается в преобразовании электрической
мощности, подведенной от сети питания, в ме-
ханическую мощность в виде числа оборотов
и момента на валу, т. е. вращающего момента
двигателя.
Действительно, электродвигатель должен
преодолеть момент сопротивления на валу при-
водимого механизма и разогнать до требуемой
скорости его инерционные массы. Следователь-
но, для нас будет представлять интерес номи-
нальный вращающий момент на валу электро-
двигателя. Этот момент зависит от мощности
и числа оборотов двигателя следующим обра-
зом:
с= 60-Р
2л-N ’
где С - вращающий момент, Н м;
Р - мощность, Вт;
У - частота вращения, мин-1.
Продолжительность разгона до номиналь-
ной скорости и частота запусков двигателя дол-
жны быть ограничены, чтобы не превышалась
максимальная температура, допускаемая изоля-
цией двигателя.
Обычно стандартные двигатели могут вы-
держать, в зависимости от мощности, от 3 до
5 запусков, в час с продолжительностью выхо-
да на режим максимум до 5 с. Набор номиналь-
3.1.1. КОМПРЕССОРЫ И ИХ ПРИВОД
727
ной скорости требует, следовательно, некоторого
времени, которое можно рассчитать по упро-
щенной формуле
_MD2 N
40 10-С^’
где t - время достижения заданного числа обо-
ротов, с;
MD2 - момент инерции всех вращающихся
деталей, кг-м2;
N - конечная частота вращения, мин-1;
- средний ускоряющий момент на валу,
даН-м.
64)	Характер эксплуатации
Различают два типа эксплуатации или ре-
жимов работы:
- непрерывная работа: двигатель запускает-
ся максимум шесть раз в час и выдает полную
мощность, указанную на маркировочной таб-
личке; речь идёт о работе на постоянном режи-
ме с длительностью, достаточной для достиже-
ния теплового равновесия;
- прерывистая работа: в час семь и более
запусков, в дальнейшем мы такой режим рас-
сматривать не будем, так как большая часть
двигателей, которые мы будем использовать,
принадлежит к категории непрерывно работа-
ющих.
65)	Способ запуска
При выборе способа запуска трехфазных
асинхронных двигателей с короткозамкнутым
ротором типа “беличья клетка” необходимо учи-
тывать следующие факторы: допускаемую элек-
тросхемой установки перегрузку по току, необ-
ходимый пусковой момент приводимого меха-
низма и допускаемую двигателем длительность
выхода на номинальный режим.
Запуск напрямую
Преимущества:
-	максимальная простота оборудования;
-	большой пусковой момент;
-	для двигателя с короткозамкнутым рото-
ром минимальное время выхода на режим.
Недостатки:
-	большой заброс тока;
-	резкий пуск.
Области использования:
-	случаи, когда двигатель с короткозамкну-
тым ротором и электросеть выдерживают зна-
чительный импульс тока, а приводимый меха-
низм допускает резкий пуск;
-	приводимый механизм, требующий боль-
шого пускового момента;
-	двигатели с форсированным пусковым ре-
жимом (специальные двигатели);
-	миогополюсные двигатели (в результате
чего заброс тока, как правило, уменьшается).
Запуск изменением схемы подключения обмо-
ток со звезды на треугольник
Преимущества:
-	снижение на треть величины заброса тока
по сравнению с запуском напрямую;
-	небольшое усложнение пусковой аппара-
туры.
Недостатки:
-	момент на валу падает по меньшей мере
на треть по сравнению с его величиной при за-
пуске напрямую;
-	переключение схемы со звезды на треу-
гольник сопровождается переходными явлени-
ями;
-	переход со звезды на треугольник должен
происходить на скорости, близкой к синхрон-
ной, иначе появляется значительный импульс
тока.
Область использования:
-	ограничена механизмами, запускаемыми
вхолостую или почти без нагрузки (например,
центробежные компрессоры, запускаемые прн
закрытом вентиле всасывания).
Запуск с активным сопротивлением в цепи
статора
Преимущества:
-	позволяет произвольно выбрать значения
пускового момента и пускового тока;
-	переход с одной ступени выхода на режим
на другую осуществляется плавно, стоимость
невысокая.
Недостатки:
-	если импульс пускового тока понижается
в К раз, то пусковой момент падает больше чем
в А? раз;
728	3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Таблица 3.1.1-33
Сравнительная стоимость различных типов электродвигателей, включая пусковую аппаратуру
CAG - синхронный трехфазный двигатель с короткозамкнутым ротором типа “беличья клетка”;
BAG - асинхронный трехфазный двигатель с фазным ротором и контактными кольцами;
CPL - асинхронный трехфазный двигатель с ротором смешанного типа и автоматическим пускателем на основе
центробежной муфты (Leroy-Somer).
Тнп двига- теля	Относи- тельная стоимость	Тип пусковой аппаратуры	Относи- тельная стоимость	Полная отно- сительная стоимость
CAG	1	Трехполюсный контактор запуска напрямую	0,2	1,2
CAG	1	Трехполюсный контактор запуска “звезда-треугольиик”	0,4	1,4
CAG	1	Трехполюсный контактор с сопротивлением в цепи статора и запуском в 3 приема	0,66	1,66
CPL	1,5	Трехполюсный контактор запуска напрямую	0,2	1,7
BAG	1,7	Трехполюсный контактор с масляным реостатом нормального пуска DN	0,42	2,12
BAG	1,7	Трехполюсный контактор с жидкостно-паровым пусковым реостатом DN	0,62	2,32
-	потребление энергии при запуске не па-
дает, избыток рассеивается на активном сопро-
тивлении;
-	при высокой частоте запусков не исполь-
зуется.
Область использования:
-	механизмы с небольшим пусковым момен-
том, который в процессе выхода на режим мо-
жет возрастать (например, насосы и вентиля-
торы).
Запуск с реактивным сопротивлением в цепи
статора
Аналогично предыдущему, но избыток энер-
гии на запуске рассеивается на реактивном со-
противлении.
Запуск с автотрансформатором и отключе-
нием нейтральной точки
Преимущества:
-	произвольный выбор начального пусково-
го момента;
-	понижение пускового тока почти пропор-
ционально понижению пускового момента;
-	нет прерывания тока.
Недостатки:
-	высокая стоимость, обусловленная необ-
ходимостью наличия автотрансформатора и
трех контакторов.
Области использования:
-	системы, где применение этого способа
дает наибольшие технические преимущества;
-	обычно используется для относительно
мощных механизмов.
Запуск напрямую с гидравлической муфтой
В некоторых особо трудных случаях между
электродвигателем и приводимым механизмом
устанавливают специальное устройство, кото-
рое обеспечивает постепенный набор числа
оборотов при запуске двигателя практически
вхолостую.
Система “двигатель с короткозамкнутым
ротором + муфта” в ряде случаев может успеш-
но заменить двигатель с контактными кольца-
ми. Продолжительность пика силы тока снижа-
ется, что допускает использование менее мощ-
ной электроаппаратуры и снижает перегрев
двигателя, позволяя повысить частоту пусков.
бб) Затраты на электрооборудование
Последним элементом, который принимает-
ся во внимание при выборе электродвигателя,
является величина капиталовложений.
Принимая стоимость двигателя с коротко-
замкнутым ротором за единицу, можно рассчи-
тать стоимость электрооборудования привода в
зависимости от типов двигателей и их соответ-
ствующей аппаратуры. В относительных едини-
цах эта стоимость приведена в табл. 3.1.1-33.
3.1.1. КОМПРЕССОРЫ И ИХ ПРИВОД
729
Рис.3.1.1-89. Асинхронный трехфазный электродвигатель с короткозамкнутым ротором типа “беличья клетка” в разоб-
ранном виде (модель LS250, Leroy-Somer):
1 - статор с обмоткой; 3 - ротор; 5 - фланец со стороны муфты (передачи); 7 - вентилятор или турбина; 8 - шпонка
турбины или вентилятора; 9 - стопорное кольцо турбины или вентилятора; 13 - крышка вентилятора; 14 крепежные
шпильки; 15 - гайки крепежных шпилек; 16 - шайба пружинная AZ; 21 - шпонка конца вала; 22 - шайба конца вала; 23 -
винт затяжки шайбы; 24 - шайба пружинная AZ; 30 - опорный подшипник; 32 - наружная крышка; 33 - внутренняя
крышка; 34 — неподвижная часть смазочной втулки; 35 - подвижная часть смазочной втулки; 36 - стопорный вннт, 40
винт крепления крышки; 41 - шайба пружинная AZ; 42 - масленка; 50 - подшипник; 52 - наружная крышка; 53 - внут-
ренняя крышка; 55 - неподвижная часть смазочной втулки; 56 — подвижная часть смазочной втулки; 57 - стопорный вннт,
62 - винт крепления крышки; 63 - шайба пружинная AZ; 64 - масленка; 65 - удлинитель масленки; 69 - прокладка бурти-
ка; 70 - корпус клеммной коробки; 72 - винт крепления корпуса; 73 - шайба пружинная AZ; 74 - крышка клеммной короб-
ки; 75 - вннт крепления крышки; 76 - шайба пружинная AZ; 77 - прокладка крышки; 78 - уплотнение; 84 - клеммная
плата; 85 - вннт крепления платы; 86 - шайба пружинная AZ; 114 - защитная решетка вентилятора; 324 - встроенная
турбина; 325 - стопорное кольцо турбины; 326 - шпонка турбины
в) Резюме относительно выбора типа асинх-
ронного двигателя
В табл. 3.1.1-34 наглядно представлен под-
ход к решению вопроса о выборе типа двига-
теля, который применяют в большинстве слу-
чаев на практике.
3.1.1.8.5.2. Характеристики электродвигателей
а) Состав электродвигателей
Любой электродвигатель создается на осно-
ве нескольких элементов, которые кратко пред-
ставлены на рис.3.1.1-89.
Корпус двигателя может иметь охлаждаю-
щие ребра, отлитые из алюминиевого сплава,
а также ребра жесткости (стрингеры) из алю-
миниевого сплава или стального листа.
Фланцы подшипников литые, жесткие. По
центру фланцев выточены гнезда для шарико-
подшипников. Подшипники выбраны с боль-
шим запасом по ресурсу, при расчетной нагруз-
ке они обеспечивают работу в течение 15 000
часов без замены заводской смазки, которая
часто изготавливается на основе лития, имеет
высокую точку плавления и полностью смазы-
730
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Таблица 3.1.1-34
Сводная таблица правил выбора асинхронного двигателя в зависимости от приводимого механизма
(Leroy-Somer)
Приводимый механизм				Асинхронный двигатель	
Тип	Условия запуска	Порядок величины мощности	Необходимый пусковой момент Со по отношению к номинальному Сц	Тип ротора	Допустимый способ запуска н исполнение
Компрессо- ры для небольших холодиль- ных аппара- тов		Малая	Со = от 2 до 2,5 Ск	CAG	Напрямую
Поршневые компрессо- ры	Без сброса давления,' без маховика (или с небольшим маховиком)	Малая Средняя Средняя Средняя Большая Большая	Со > 1,5 С„ CD>\,5C„ СО>1,5С„ Со >1,5 Сц Со>1,5С„ СО>1,5С„	CAG CAG CPL BAG CAG BAG	Напрямую Напрямую Необходимо предварительное изучение Сопротивление в цепи ротора DLi Напрямую Сопротивление в цепи ротора DLj
	Без сброса давления с маховиком Trf>8c Trf>10c	Малая Средняя Большая	Со > 1,5 Cw Cd > 1,5 Cf/ Cd > 1,5 CN	CAG , CAG ’ BAG	Необходимо предварительное изучение Сопротивление в цепи ротора DL?
	Со сбросом давления без маховика	Малая Средняя Средняя Средняя Большая Большая Большая	Cd^ck 0,6 ДО 1 Си CD = vr 0,5 до 0,8 Cn Cd~ot 0,5 до 0,8 Си Cd = от 0,5 до 0,8 CN Cd = vt 0,5 до 0,8 CN CD~ar 0,5 до 0,8 Cn Со~<уг 0,5 до 0.8 CN	CAG CAG CPL BAG CAG CPL BAG	Напрямую а) Напрямую б) Сопротивление в цепи статора Напрямую Сопротивление в цепи ротора DN а) Напрямую б)Сопротивление в цепи статора в) Автотрансформатор Напрямую Сопротивление в цепи ротора DN
	Без сброса давления с маховиком 7>8с Trf>10c	Малая Средняя Большая	CD = or 0,5 до 0,8 CN CD~&r 0,5 до0,8 CN Cd~ or 0,5 до 0,8 CN	CAG , CAG ’ BAG	Необходимо предварительное изучение Сопротивление в цепи ротора DLj
Ротацион- ные компрессо- ры		Малая Средняя Средняя Средняя Большая Большая	Q	Q Ъ c> о о о о 1! И II II II II ',A <Zi U, U, >Уг V»	CAG CAG CPL BAG CAG BAG	Напрямую Напрямую Напрямую Сопротивление в цепи ротора DLj Напрямую Сопротивление в цепи ротора DLi
Центро- бежные насосы	Вентиль закрыт, MD2 малый	Малая Средняя Средняя Средняя Большая Большая Большая	Co ~ 0,5 CN Co = 0,5 C„ Co = 0,5 Си Co = 0,5 C„ Co = 0,5 Cfi CD = 0,5 CN CD = 0,5 CN	CAG CAG CPL BAG CAG CPL BAG	а)	Напрямую б)	Звезда-треугольник а)	Напрямую б)	Звезда-треугольник в)	Сопротивление в цепи статора Напрямую Сопротивление в цепи ротора DN а)	Напрямую б)	Звезда-треугольник в)	Сопротивление в цепи статора г)	Автотрансформатор Напрямую Сопротивление в цепи ротора DN
3.1.1, КОМПРЕССОРЫ И ИХ ПРИВОД
731
Окончание табл ,3.1.1 -34
Приводимый механизм				Асинхронный двигатель	
Тип	Условия запуска	Порядок величины мощности	Необходимый пусковой мо- мент Cd по отношению к номинальному Си	Тип ротора	Допустимый способ запуска и испол- нение
Центробеж- ные насосы	Вентиль открыт, МГ^малый	Малая Средняя Средняя Средняя Большая Большая Большая	л и и иии и и II II	II II II	II II Q О	q q Q	Q в и и иио о и	CAG CAG CPL BAG CAG CPL BAG	Напрямую а)	Напрямую б)	Сопротивление в цепи статора Напрямую Сопротивление в цепи ротора DN а) Напрямую б)	Сопротивление в цепи статора в)	Автотрансформатор Напрямую Сопротивление в цепи ротора DN
	Вентиль открыт или закрыт, MD2 значи- тельный	Средняя Большая	Св = от 0,5 до 1 Су Со = от 0,5 до 1 Су	CAG BAG	Необходимо предварительное изучение Сопротивление в цепи ротора DL2
Винтовые насосы, шестерен- ные и пластинча- тые насосы	Вентиль открыт	Малая Средняя Средняя Средняя Большая Большая Большая	Св = от 1 до 1,2 Cv Со = от 1 до 1,2 Су Со = от 1 до 1,2 Су Со = от 1 до 1,2 Су Со = от 1 до 1,2 Су Со = от 1 до 1,2 Су Со = от 1 до 1,2 Су	CAG CAG CPL BAG CAG CPL BAG	Напрямую а)	Напрямую б)	Сопротивление в цепи статора Напрямую Сопротивление в цепи ротора DLi а) Напрямую б)	Сопротивление в цепи статора в)	Автотрансформатор Напрямую Сопротивление в цепи ротора DLj
Вентилято- ры, воздухо- дувки, тур- бины	MD2 малый Td< 8с т;<1Ос Td< Юс Td< Юс Td< 10с	Малая Средняя Средняя Средняя Большая Большая	(о <1 II	II II II	к <5 С|	Cj Cj Q	CJ си ссс и	CAG CAG CPL BAG CAG BAG	Напрямую а)	Напрямую б)	Сопротивление в цепи статора Необходимо предварительное изучение Сопротивление в цепи ротора DN а)	Напрямую б)	Сопротивление в цепи статора в)	Автотрансформатор Сопротивление в цепи ротора DN
	MD2 значи- тельный Trf>8c 7У>10с Td>10c 7>10с	Малая Средняя Средняя Большая Большая	a q q а q ь ь ь ь ь II II II II	II асаас * г * *	CAG , CAG ’ BAG CAG BAG	Необходимо предварительное изучение Сопротивление в цепи ротора DLj Необходимо предварительное изучение Сопротивление в цепи ротора DL2
732
3. АГРЕГАТЫ. УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Таблица 3.1.1-35
Пример рекомендации изготовителя
электродвигателя по выбору приводного устройства
на основе клиноременной передачи
Тнп	Мощность, кВт	Минималь- ный диаметр шкива, мм	Рекомендуе- мое число трапецеи- дальных ремней
LS 160 М	И	112	5SPZ
LS 160 L	15	132	4 SPA
LS 180 МТ	18,5	150	5 SPA
LS 180 L	22	180	5 SPA
LS 200 LT	30	200	4 SPB
LS225 S	37	180	5 SPB
LS 225 М	45	200	6 SPB
LS 250 М	55	224	6 SPB
LS 280 ST	75	300	6 SPB
LS 280 S	75	250	5 SPC
LS 280 M	90	250	6SPC
LS315 S	ПО	280	6 SPC
LS315M	132	280	6 SPC
вает подшипники во время эксплуатации. В слу-
чае ременной передачи, когда на вал двигателя
действуют значительные изгибающие нагрузки,
со стороны установки шкивов предусматрива-
ются роликовые подшипники. В этом случае
подшипник с противоположной стороны кре-
пится неподвижно. Впрочем, изготовители
электродвигателей в своих каталогах часто
уточняют минимальный диаметр шкивов, так
же как число и тип допускаемых к использова-
нию ремней (табл. 3.1.1-35).
Обмотка серийных двигателей имеет по
меньшей мере класс В, что позволяет им рабо-
тать при температуре окружающей среды ниже
или, в виде исключения, равной 40°С.
Все обмотки защищены по-разному и мо-
гут иметь:
-	физическую защиту пропиткой огнестой-
ким составом до сердцевины проводов, которая
может работать как в вакууме, так и под давле-
нием;
-	защиту от конденсации влаги, осуществ-
ляемую электроподогревателями, закрепленны-
ми на концах обмоток;
- встроенную тепловую защиту, препятству-
ющую чрезмерному перегреву обмоток. Эта
защита выполнена в виде тепловых датчиков
на основе терморезисторов (СТР) или термо-
реле (РТО или PTF), внедренных в характер-
ные точки обмоток и предназначенных для вы-
дачи сигнала о недопустимом перегреве обмо-
ток или отключения электропитания двигателя.
б) Пример асинхронного трехфазного элект-
родвигателя с короткозамкнутым ротором
типа “беличья клетка”
В табл. 3.1.1-36 приведены наиболее общие
формы конструкции, а в табл. 3.1.1-37а - элек-
Таблица 3.1.1-36
Стацдартные формы конструкции электродвигателей
С креплением на лапах
вз
►
В7
►
С креплением на фланцах с гладкими отверстиями
7 Й ° ► ®
-
С креплением на фланцах с резьбовыми отверстиями
3.1.1. КОМПРЕССОРЫ И ИХ ПРИВОД
733
Таблица 3.1.1-37а
Электрические параметры асинхронного трехфазного двигателя с короткозамкнутым ротором
(модель LS-FLS, закрытое исполнение, класс защиты IP44/IP55, частота 50Гц, Leroy-Somer)
Мощность		Тнп	Потребляемый ток				Параметры при нагрузке						Ско- рость, мин-1	Гиро- скопиче- ский момент0 MD2, кг-м2	Масса, кг
			Номи- нальяый, А, при 380В	Пуско- вой/номи- нальный	Пусковой момент/ номиналь- ный момент	Макси- мальный момент/ номиналь- ный момент	кпд			Cos <р					
кВт	Л.С.						1/2	3/4	4/4	1/2	3/4	4/4			
				1500 мин-1 (4-полюсный двигатель)											
0,09	0,12	LS56	0Д8	2,89	1,8	1,85	41	48	54	0,48	0,58	0,67	1375	0,0008	4
0,12	0,17	LS63E	0,43	2,79	2	2	52	56	55	0,52	0,67	0,80	1350	0,0014	4.8
0,18	0,25	LS63E	0,60	3,50	2,10	2,10	56	60	63	0,57	0,68	0,78	1390	0,0019	5
0,25	033	LS63L	0,85	3,76	2,24	2,06	56	62	61	0,53	0,64	0,73	1400	0,0021	4
0,37	0,5	LS63L	U	4,17	2,5	2,44	59	64	64	0,51	0,61	0,73	1390	0,0029	6
0,25	0.33	LS71 L	0,82	3,90	1,8	2,4	50	57	61	0,51	0,64	0,75	1415	0,0027	6,4
0,37	0,50	LS71 L	1,1	436	1,85	2,5	58	65	67	0,51	0,66	0,76	1400	0,0034	7,3
0,55	0,75	LS80L	1,65	4,61	2,1	2,2	60	66	68	0,50	0,64	0,75	1400	0,0055	9
0,75	1	LS80L	2,1	4,76	2,4	2,4	66	71	72	0,57	0,70	0,75	1400	0,0072	10,5
0,9	1,25	LS80L	2,6	5.38	2,9	2,7	67	73	173	0,48	0,61	0,76	1415	0,0094	11,5
1,1	1,5	LS90S	2,7	5,67	2,2	2,4	74	76	77	0,60	0,74	0,82	1420	0,0127	14
1,5	2	LS90L	3,7	5,92	23	2,6	75	78	78	0,57	0,72	0,80	1420	0,0157	15
1,8	2,5	LS90L	43	5,65	2,1	2,3	78	80	79	0,62	0,75	0,82	1410	0,0196	17
2,2	3	LSI00L	5,25.	6,3	2,5	2,6	78	80,5	81	0,58	0.70	0,79	1435	0,0238	21
3	4	LS100L	7,1	6.35	2,8	2,8	78	81	81	0,60	0,72	0,79	1435	0,0298	23
4	5.5	LS112M	9,5	5,7	гз	2,4	79	81	82	0,56	0,70	0,78	1440	0,0538	28
4,5	6	LS112M	10,8	6,9	2,8	2,9	79	82	84	0.57	0,72	0,74	1450	0,0601	32,5
5,5	7.5	LS112MS	11,8	7,2	2,4	2,5	79	82	83	0,57	0,73	0,85	1435	0,0709	36
5,5	7,5	LS132S	11,8	7,25	2,4	2.5	79	82	83	0,57	0,73	0,85	1435	0,0845	45
7,5	10	LS132M	16	7,9	зд	3,1	81	84	85	0,66	0,77	0,83	1450	0,1338	56
9	12	LS132M	18,6	8,2	2,6	2,9	83	85	85	0,72	0,82	0,86	1445	0,1541	62
11	15	LS160M	22	5	2,1	2,1	86	87,5	87	0,80	0,85	0,87	1440	0,215	80
15	20	LS160L	293	5,8	2,4	2,5	88	89	89	0,76	0,83	0,86	1445	0,292	97
18,5	25	LS180MT	36,4	5,8	2,5	2,4	88	89	88,5	0,77	0,84	0,87	1450	0,354	113
22	30	LS180L	44,1	5,5	2,4	2.5	88	89	89	0,73	0,81	0,85	1455	0,488	135
30	40	LS 200 LT	60	6.3	2,5	2,4	87,5	89,5	89,5	0,74	0,81	0,85	1455	0,605	170
37	50	LS 225 ST	72	6,4	2,7	2,5	88,5	903	90,5	0,74	0,83	0,86	1460	1,027	210
45	60	LS225M	85,5	6	V	2,7	89,5	91	91	0,75	0,83	0,86	1460	2,426	275
55	75	LS250M	106	6,6	2,7	2,7	89	91,5	92	0,77	0,83	0,86	1470	4,43	315
75	100	LS280ST	145	7	3,1	2,9	90	91,5	92	0,78	0,82	0,85	1470	631	400
90	125	LS280M	173	7	3,1	2,7	90,5	92	92,5	0,77	0,83	0,85	1475	8,629	565
110	150	FLS 315 ST	211	7,4	3,4	2,6	90,5	92	93	0,75	0,81	0,85	1475	10,606	685
132	180	LS315MT	253	7,1	3,3	2,6	91,5	93	94	0,75	0,81	0,84	1480	11,868	750
160	220	FLS 315 MB	291	7,8	3,2	2,6	93	94	94	0,81	0,86	088	1485	23	1340
200	270	FLS 315 VL	358	8	3,2	2,8	94	94,5	94,5	0,82	0,88	0,89	1485	28,2	1460
225	305	FLSCB355S	407	5	0,6	2,1	92,7	94,1	94,5	0,84	0,88	0,89	1485	22,32	1670
250	340	FLSCB 355 MB	450	5	0,6	2,1	93,1	94,4	94,8	0,84	0,88	0,89	1485	23,76	1730
280	380	FLSCB355M	503	5	0,6	2,1	93,5	94,7	95	0,84	0,88	0,89	1486	24,2	1815
315	430	FLSCB 355 LR.	564	5	0,6	2,1	933	95	95,3	0,84	0,88	0.89	1486	25,8	1905
355	480	FLSCB 355 L	634		S2		0,6		2Л		94,2	953	95,6	0,84	0,89	0,89	1487	31	2020
n J (момент инерции) =MD2/ 4.
трические параметры одного из типов двига-
телей с короткозамкнутым ротором. Основные
размеры этого типа двигателей даны в табл.
3.1.1-376 н 3.1.1-37в.
в) Сведения, необходимые для заказа электро-
двигателя
Любой заказ электродвигателя должен быть
оформлен очень тщательно. Для его оформле-
ния требуется сообщить изготовителю полные
и точные сведения о заказываемом двигателе.
Пример такого заказа приведен в табл. 3.1.1-
38.
3.1.1.8.6. Другие типы приводных
двигателей
Кроме электродвигателей, о которых мы
только что рассказали, в качестве привода боль-
ших компрессоров в зависимости от распола-
гаемого источника энергии могут использовать-
ся двигатели внутреннего сгорания и паровые
машины, а также газовые и паровые турбины.
734
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Таблица 3.1.1-376
Посадочные размеры вала асинхронного электродвигателя (табл.3.1.1-37а)
Тип	Валы 4-, 6- и 8-полюсного двигателя							Валы 2-полюсного двигателя						
	F FA	GD GF	D DA	G GB	E EA	о OA	p pA	F FA	GD GF	D DA	G GB	E EA	О OA	p pA
LS56	3	3	9 j 6	7	20	4	10	3	3	9 j 6	7	20	4	10
LS63E	4	4	11 j 6	8,5	23	4	10	4	4	11 j 6	8,5	23	4	10
LS63L	5	5	14 j 6	11	30	5	12,5	5	5	14j 6	11	30	5	12,5
LS71	5	5	14 j 6	11	30	5	15	5	5	14 j 6	11	30	5	15
LS8O	б	6	19 j 6	15,5	40	6	16	6	6	19j 6	15,5	40	6	16
LS 90 SZL	8	7	24 j 6	20	50	8	19	8	7	24j 6	20	50	8	19
LS 100 L	8	7	28 j 6	24	60	10	22	8	7	28j 6	24	60	10	22
LS112M	8	7	28 j 6	24	60	10	22	8	7	28 j 6	24	60	10	22
LS 132 S/M	10	8	38k6	33	80	12	28	10	8	38 k 6	33	80	12	28
LS 160 M/L	12	8	42 k 6	37	110	16	36	12	8	42 k 6	37	110	16	36
LS 180 M/L	14	9	48 k 6	42,5	110	16	36	14	9	48 k 6	42,5	110	16	36
LS 200L	16	10	55 m 6	49	110	20	42	16	10	55 m 6	49	110	20	42
LS 225 S/M	18	И	60 m 6	53	140	20	42	16	10	55m6	49	110	20	42
LS 250 М	18	11	65 m 6	58	140	20	42	18	11	60 m 6	53	140	20	42
LS 280 МТ1’	18	11	65 m 6	58	140	20	42							
LS 280 ST/S/M	20	12	75 m 6	67,5	140	20	42	18	11	65 m 6	58	140	20	42
LS315S/M	22	14	80 m 6	71	170	20	42	18	11	65 m 6	58	140	20	42
FLS315M/VL	22	14	80 m 6	71	170	20	42	18	11	65 m 6	58	140	20	42
FLSCB 315	22	14	80 m 6	71	170	20	42	18	11	65 m 6	58	140	20	42
FLSCB 355	28	16	100 m	90	210	20	65	22	14	85 m 6	76	170	20	65
			16											
'* 2-й конец вала двигателя.
3.1.1. КОМПРЕССОРЫ И ИХ ПРИВОД
735
Габаритные размеры асинхронного электродвигателя (табл3.1.1-37а)
Таблица 3.1.1-37в
Тип	Основные размеры0																			P.E.’1 №
	A	AB	В	BB	C	X	AA	К	HA	e	H	AC	HD	LB	U	J	I	II	CA	
LS56	90	104	71	89	36			6	7	49	56	110	141	156	10	78	39	39	52	9
LS63E	100	115	80	96	40			7	8	52	63	124	154	172	21	78	39	39	55	9
LS63L	100	120	80	96	40		29	7	7	69	63	130	157	189	21	75	36	36	73	9
													(171)		(12)	(85)	(44)	(59)		
LS71	112	126	90	104	45			7	9	48	71	140	173	183	21	78	39	39	51	9
LS80	125	157	100	120	50		37	9	10	64	80	160	208	214	26	86	43	43	68	16
													(203)		(20)	(98)	(50)	(52)		
LS90S	140	172	100	120	56		39	10	11	62	90	178	228	218	26	86	43	43	67	16
													(223)		(20)	(98)	(50)	(52)		
LS90L	140	172	125	145	56		39	10	11	64	90	178	228	245	26	86	43	43	69	16
													(223)		(20)	(98)	(50)	(52)		
LS100L	160	196	140	164	63		47	12	13	75	100	196	243	278	33	86	43	43	81	16
													(238)		(27)	(98)	(50)	(52)		
LS112M	190	220	140	164	70		52	12	14	104	112	220	264	314	36	86	43	43	110	16
													(259)		(30)	(98)	(50)	(52)		
LS112MS	190	220	140	164	70		52	12	14	123	112	222	264	333	36	86	43	43	129	16
													(259)			(98)	(50)	(52)		
LS132S20	216	250	140	166	89		50	12	15	98	132	222	303	326	38	116	57	59	104	16
LS 132S30	216	250	140	166	89		50	12	15	122	132	222	303	351	38	116	57	59	128	16
LS 132 S	216	250	140	166	89		58	12	15	106	132	264	333	335	18	124	67	67	112	21
LS132M	216	250	178	208	89		58	12	15	120	132	264	333	387	18	124	67	67	126	21
LS160M	254	294	210	294	108	20	64	14	25	177	160	316	388	495	77	124	70	70	182	21
LS160L	254	294	254	294	108	20	64	14	25	133	160	316	388	495	77	124	70	70	138	21
LS 180 МТ	279	324-	241	285	121	22	79	14	28	133	180	316	420	495	38,5	202	100	95	138	29
LS 180 L	279	335	279	329	121	25	58	14	25	152	180	350	430	552	56	202	100	95	159	29
LS 200 LT	318	378	305	365	133	30	70	18	32	247	200	350	450	585	62	202	100	95	254	36
LS 200 L	318	388	305	375	133	35	65	18	35	181	200	390	470	619	69	202	100	95	194	36
LS 225 ST	356	431	286	346	149	30	60	18	35	190	225	390	495	625	75	202	100	95	203	36
LS 225 М	356	424	311	371	149	30	80	18	35	244	225	468	618	704	112	292	148	180	254	36
LS 250 М	406	480	349	417	168	34	94	22	35	218	250	510	666	735	63	292	148	180	228	48
LS 250 ML	406	480	349	417	168	34	94	22	35	268	250	510	666	785	63	292	148	180	278	48
LS 280 ST	457	530	368	470	190	65	94	22	64	227	280	510	696	785	63	292	148	180	237	
LS 280 S	457	527	368	495	190	38	117	22	35	367	280	586	746	925	98	292	148	180	379	
LS 280 M	457	527	419	495	190	38	117	22	35	316	280	586	746	925	98	292	148	180	328	
LS315ST	508	594	406	537	216	40	125	27	70	329	315	586	781	951	124	292	148	180	341	
LS315MT	508	594	457	537	216	40	125	27	70	278	315	586	781	951	124	292	148	180	290	
FLS315MR	508	608	457	577	216	60	103	28	40	386	315	690	837	1059	309	320	160	300	401	
FLS315VL/M	508	608	560	680	216	60	103	28	40	393	315	690	837	1169	390	320	160	300	408	
FLSCB 315 L	508	560	508	618	216	50	95	27	32	396	315	630	897	1120	491	390	185	455	502	
FLSCB 355 S	610	760	500	800	254	44	125	28	32	750	355	798	•	1490	•	•	•	•	743	
FLSCB 355 M	610	760	560	800	254	44	125	28	32	690	355	798	•	1490	•	•	•	•	683	
FLSCB 355 L	610	760	630	800	254	44	125	28	32	690	355	798	•	1490	•	•	•	•	613	
Цифры в скобках соответствуют размерам коробки с металлическими клешами. Для двигателей FLSCB двухполюсных к размерам
LB не добавить 190 мм.
2') Р.Е. — уплотнение.
• Размеры клеммной коробки меняются в зависимости от силы тока:
/<600А	HD=940	Ы=250	1=390	1=185	11=455
7>600A	HD=1026	LJ=170	J=550	1=260	11=500
Использование турбин обеспечивает высокую
экономичность процесса изменения числа обо-
ротов компрессора. Вместе с тем в продаже
имеются газовые турбины только начиная с по-
требляемых мощностей от 100 кВт, а паровые
турбины - от 500 кВт и более. Для небольших
потребляемых мощностей, порядка 50... 100
кВт, можно использовать паровые машины, ко-
торые превосходно ведут себя при частичных
нагрузках.
Кроме электродвигателей, для привода хо-
лодильных машин или тепловых насосов мож-
но использовать двигатели внутреннего сгора-
ния, причем во многих случаях тепло, выделя-
емое такими двигателями, можно использовать
для повышения экономичности установки в це-
лом.
В качестве наиболее широко используемых
в этом случае источников энергии могут выс-
тупать горючие газы, такие, например, как при-
736
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Таблица 3.1.1-38
Сведения, сообщаемые разработчику при заказе электродвигателя (пример каталога Leroy-Somer)
Обозначение двигателя		Дополнительные сведения	
Свойство	Пример	Характеристика	Пример
Тип	LS	Род тока	Переменный, трехфазный
Высота оси	56	Напряжение	220/380 В
	63	Частота	50 Гц
	71	Число оборотов	1500 об/мии
		Мощность	30 кВт
	450	Тип ротора	“беличья клетка”
Тип корпуса	S	Класс изоляции	F
	М	Форма конструкции	ВЗ
	L	Защита	IP55
Число полюсов	2	Условия работы	S1
	4	Направление вращения	Левое, глядя с торца посадочного конца вала
	6	Окружающая температура при работе	40°С
	8	Передача	Шкив 0140
родаый газ, метан, пропан, а также биологи-
ческие газы, выделяющиеся при очистке сточ-
ных вод.
Тепловой КПД газовых двигателей состав-
ляет 30-35 %, т.е. при расходе энергии от
10 000 до 12 000 кДж они, в зависимости от
мощности двигателя, дают до 1кВтч работы.
Следовательно, тепловые потери в этих двига-
телях заключены между 70 и 65% расходуемых
запасов энергии и складываются из:
-	потерь иа излучение - примерно 5 %;
-	потерь с выхлопными горючими газами -
от 15 до 20 %;
-	потерь на охлаждение цилиндров и мас-
ла - от 25 до 40 %.
При этом потери двух последних видов мо-
гут быть снижены за счет регенерации тепла
(см.п. 1.3.6.5).
3.1.2. Испарители
З.1.2.1.	Общие положения
В п. 1.3.6.2.1 мы ознакомились с работой
холодильной установки и, в частности, уточни-
ли, какова роль испарителя, представляющего
собой теплообменник. Общий расчет теплопе-
редачи в теплообменниках представлен в пп.
1.3.2.6.1.1 и 1.3.2.6.4. По поводу последнего
пункта заметим, что в нем приведена основная
формула
Q = K -А 	,
nt	nt7
определяющая количество тепла, передаваемо-
го в единицу времени в теплообменнике с ко-
эффициентом теплоотдачи Кт, поверхностью
обмена А и средней логарифмической разно-
стью температур Д/т.
Величины Кт и А для данного испарителя
экспериментально определены изготовителем в
зависимости от предполагаемых условий рабо-
ты. Что касается разности температур А/т, то
она принимается в расчет изготовителем напря-
мую, так как в своих каталогах он указывает
холодопроизводительность выпускаемых им ис-
парителей для некоторого значения Д(т, зави-
сящего от разности температур среды, цирку-
лирующей внутри и снаружи рассматриваемо-
го испарителя.
На стадии, которая нас интересует, т.е. в про-
ектной организации, определение размеров ис-
парителя представляет собой достаточно про-
стую операцию (см. п. 3.1.2.6), которая, одна-
ко, требует некоторых навыков. Читатель, же-
лающий углубить свои познания в этом вопро-
се, может обратиться к специальным статьям1.
Касаясь упомянутого выше коэффициента теп-
лоотдачи Кт, напоминаем, что речь идет о сред-
1 “К вопросу о производительности холодильных испа-
рителей. Проблемы точного расчета” (Reflexions sur la
puissance evaporateurs frigorifiques, les difficultes d’une
determination precise, G. Rigot, Revue General du Froid, mai
1988, p.264-269).
3.1.2. ИСПАРИТЕЛИ
737
нем коэффициенте теплоотдачи, который учи-
тывает среднее загрязнение стенок испарителя,
вызванное отложениями на внешних и внутрен-
них стенках труб. Эти отложения обусловлены
наличием минеральных примесей в воде (на-
кипь) и пыли в воздухе. Большинство произ-
водителей указывают в своих каталогах коэф-
фициент загрязнения, который они закладыва-
ли в расчет. Однако при выполнении точных
расчетов нужно исходить из холодопроизводи-
тельности, принимая во внимание не само по
себе загрязнение, а поправочный коэффициент,
считывающий оценку коэффициента загрязне-
ния, который, например, для воды может ме-
няться в достаточно широких пределах (от
0,88- 1(Н для дистиллированной воды до
10,6-10-6 для речной воды).
Другой параметр, который учитывается при
расчете теплоотдачи, - это степень присутствия
масла в зависимости не только от свойств пары
хладагент-масло”, с которой имеют дело, но
и от концентрации масла в хладагенте. Здесь
речь идет о сложной проблеме, которая, как
правило, не принимается в расчет при опреде-
лении размеров испарителя по той простой при-
чине, что до сих пор не найдена обобщенная
зависимость между коэффициентом теплоотда-
чи Кт и концентрацией масла в данном хлада-
генте1 .
Среди разнообразных признаков, которые
могут быть положены в основу классификации
испарителей, наиболее часто используются при-
знаки, учитывающие характер охлаждаемой
среды. По этим признакам различают испари-
тели для охлаждения жидкостей и испарители
для охлаждения газов, которые мы рассмотрим
далее. Что касается других типов испарителей,
таких, например, как испарители фризеров, ле-
дяные аккумуляторы холода, эвтектические пли-
ты, то, поскольку речь идет о специальном обо-
рудовании, их необходимо рассматривать вме-
сте со специальными системами, для которых
они предназначены.
1 “Теплоотдача смесей масло-xnaflareHT”(Transferts de
.haleur des melanges huilerefrigerant, AMalek, Revue Pratique
du Froid, 1989, № 678, p.60-63).
З.1.2.2.	Классификация
Из всех возможных признаков, которые мо-
гут использоваться для классификации испари-
телей, основными являются следующие три.
• Охлаждаемая среда:
-	жидкость (например, вода);
-	газ (например, воздух);
-	специальная среда (например, лед).
• Характер поведения хладагента внутри ис-
парителя (способ работы, см. также п.
3.1.2.3), а именно:
-	испаритель с перегревом (сухой испари-
тель);
-	затопленный испаритель.
В свою очередь последний способ сам мо-
жет быть разделен на два варианта, в зависи-
мости от того, используется для циркуляции
хладагента в испарителе насос (затопленный
циркуляционный испаритель) или нет (затоп-
ленный термосифонный испаритель);
• Конструктивное исполнение (см. п. 3.1.2.4),
а именно:
-	кожухотрубные испарители;
-	змеевиковые испарители;
-	испарители со сдвоенными трубками и т.д.
Независимо от перечисленных классифика-
ционных признаков следует также заметить, что
испаритель может понижать температуру ох-
лаждаемой среды:
-	либо непосредственно, и в этом случае
говорят о непосредственном расширении (вы-
ражение, кстати, неправильное, поскольку не
существует непосредственного или косвенного
расширения; предпочтительнее заменять его
выражением “непосредственное охлаждение”);
-	либо с промежуточным теплоносителем
(косвенное).
Чтобы лучше уловить разницу, которая су-
ществует между этими двумя типами охлажде-
ния, можно в качестве примера рассмотреть
кондиционер, установленный в одном отделе
или в целом здании конструкторского бюро
В первом случае (рис.3.1.2-1) предусматри-
вают небольшую холодильную машину, комп-
рессор и конденсатор которой установлены вне
кондиционируемого помещения (чтобы изба-
виться от шума), а испаритель - внутри него.
738
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Рис.3.1.2-1. Непосредственное охлаждение воздуха в
комнате путем его пропускания через испаритель неболь-
шой холодильной машины
Для охлаждения находящегося в помещении
воздуха его с помощью вентилятора прогоня-
ют через испаритель и охлаждают непосред-
ственно (напрямую) хладагентом, циркулирую-
щим в испарителе.
Попутно заметим, что в этом случае конден-
сатор и компрессор образуют один блок, а ис-
паритель, вентилятор и терморегулирующий
вентиль (ТРВ) - другой блок. Два этих блока
связаны между собой трубопроводами. Такое
расположение называют раздельным, а конди-
ционеры подобного типа называют раздельны-
ми кондиционерами в отличие от случая, когда
конденсатор, компрессор, испаритель и регуля-
тор смонтированы в один блок, расположенный
непосредственно в кондиционируемом помеще-
нии или на подставке, прикрепленной к наруж-
ной части стены (комнатные кондиционеры,
часть которых, а именно конденсатор, часто
можно увидеть снаружи зданий).
Во втором случае (рис. 3.1.2-2), т.е. в слу-
чае кондиционирования всего здания, испари-
тель охлаждает не воздух в каждом помещении
напрямую, а воду, которая выходит из него при
температуре около +6°С и далее проходит че-
рез холодные батареи, в которых циркулирует
охлаждаемый воздух, после чего вода с темпе-
ратурой около +12°С возвращается в испари-
тель, чтобы вновь охладиться в нем до темпе-
ратуры +6°С.
В этом случае говорят о системе охлажде-
ния воздуха с промежуточным теплоносителем.
Охлаждение воздуха в ней производится по-
средством промежуточного контура, в котором
циркулирует тепло- или хладоноситель (в дан-
ном случае это охлажденная вода, но может
быть и рассол).
Из предыдущих примеров можно заклю-
чить, что непосредственное охлаждение исполь-
зуется, как правило, в небольших установках,
а охлаждение с промежуточным хладо(тепло)-
носигелем - в крупных установках. Однако этот
вывод не следует обобщать, так как если он
справедлив для установок искусственного кли-
мата или воздушных кондиционеров, где не
требуются очень низкие температуры, то для
холодильных установок, призванных обеспечи-
вать гораздо более низкие значения окружаю-
щей температуры (например, холодильные ка-
меры с отрицательной температурой), он не ве-
рен и в таких установках испарители непосред-
ственно охлаждают воздух.
З.1.2.З.	Испарители с перегревом
и затопленные испарители
3.1.2.3.1.	Испарители с перегревом
В испарителе с перегревом (рис.3.1.2-3) ис-
парение хладагента происходит таким образом,
что количество жидкого хладагента, подаваемо-
го в этот испаритель, в точности соответствует
тому количеству, которое может в нем испарить-
ся.
При этом конечной регулируемой величиной
такого испарителя является перегрев паров на
выходе из него, который измеряется термобал-
лоном ТРВ, преобразующим величину перегре-
ва в сигнал, управляющий работой ТРВ и по-
дачей хладагента в испаритель. При правиль-
но выбранных конструкции испарителя, его
размерах и настройке ТРВ перегрев паров на
выходе достаточно велик, чтобы защитить ком-
прессор от гидравлических ударов. В случае
небольшой холодильной установки (рис.3.1.2-
4), которая имеет только один компрессор и
один испаритель и которая работает на любом
хладагенте, кроме аммиака, холодопроизводи-
тельность испарителя обеспечивается последо-
вательностью циклов “пуск/остановка”. Их ча-
стота и продолжительность определяется на-
стройкой регулирующих органов в зависимос-
ти от температуры или давления. Отсюда сле-
дует возможность работы компрессора не толь-
3.1.2. ИСПАРИТЕЛИ
739
Рис.3.1.2-2. Система охлаждения с промежуточным теплоносителем, в качестве которого выступает охлажденная вода,
циркулирующая во вторичном контуре и запитывающая холодные батареи (на схеме не показаны), для кондиционирова-
ния воздуха в зданиях.
L - ограничитель давления; ВР - реле низкого давления; HP - реле высокого давления; PH - дифференциальное реле
давления масла; V - смотровое стекло на магистрали жидкого хладагента; М - электромагнитный клапан на магистрали
кидкого хладагента; Р - электромагнитный клапан на трубопроводе нагнетания масла для управления устройством регу-
лирования холодопроизводительности компрессора
ко параллельно с испарителем, но и последо-
вательно, и это также будет зависеть от темпе-
ратуры и давления.
Когда один компрессор обслуживает не-
сколько испарителей, работающих при одной и
той же температуре, на жидкостной магистра-
ли перед каждым из них должен быть предус-
мотрен электромагнитный клапан, управляе-
мый по командам от датчиков (реле) темпера-
туры или давления. Однако может случиться
так, что не все испарители будут производить
холод одновременно и, если компрессор не ре-
гулируемый, начнутся колебания (пульсации)
температуры и давления. Поскольку такие пуль-
сации крайне нежелательны, необходимы регу-
ляторы давления всасывания (реле низкого дав-
ления).
Напротив, когда температуры обслуживае-
мых холодильных камер не одинаковы, можно
избежать установки электромагнитных управ-
ляемых клапанов на жидкостных трубопрово-
дах перед испарителями. Для этого, с одной сто-
Рис.3.1.2-3. Принципиальная схема испарите-
ля с перегревом, управляемого терморегулирую-
лим вентилем (ТРВ)
740
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Рис.3.1.2-5. Принципиальная схема затоп-
ленного испарителя, управляемого поплавко-
вым регулятором уровня (испаритель с парал-
лельными трубами)
Рис.3.1.2-4. Небольшая холо-
дильная установка, оснащенная ис-
парителем с перегревом
роны, можно управлять работой компрессора в
зависимости от состояния холодильной камеры
с самой низкой температурой, а с другой сто-
роны, предусмотреть регулирование температу-
ры остальных холодильных камер с помощью
регуляторов, установленных на всасывающем
трубопроводе. Вместе с тем в этом случае надо
быть внимательным, так как, если холодопро-
изводительность компрессора не регулируется,
возникает опасность сильного падения низко-
го давления и компрессор будет работать за пре-
делами своего номинального значения.
З.1.2.З.2.	Затопленные испарители1
В затопленных испарителях (рис.3.1.2-5)
всегда находится такое количество хладагента,
которое необходимо, чтобы поверхность тепло-
обмена постоянно была в контакте с жидким
хладагентом. По сравнению с системой с пере-
гревом главное преимущество этого типа испа-
рителей состоит в том, что его коэффициент
’ См. “Контроль верхнего уровня затопленных испари-
телей” (Controle de niveau avance pour evaporateurs noyes,
Revue Pratique du Froid, 1988, № 668, p. 21).
теплообмена гораздо выше, следовательно,
КПД лучше.
Но, с другой стороны, их регулирование ча-
сто представляет серьезную проблему, компрес-
сор должен быть защищен от гидравлических
ударов отделителем жидкости или подогрева-
телем, а для нормального возврата масла в ком-
прессор требуются специальные устройства.
Как мы уже отмечали ранее, холодильные
установки, содержащие один или несколько за-
топленных испарителей, могут работать либо
в режиме термосифона, либо с помощью цир-
куляционного насоса. И хотя многие из холо-
дильных установок с затопленными испарите-
лями, ранее работавшие по принципу термоси-
фона, в настоящее время оборудованы насоса-
ми, для некоторых специфических областей
применения разрабатываются установки с ис-
пользованием ускорения силы тяжести. Этот
способ организации рабочего процесса в испа-
рителе основан на разности удельной массы
хладагента в отделителе жидкости и в одном
или нескольких испарителях и на разности
уровня h (рис.3.1.2-6). Массовый расход хла-
дагента в контуре часто во много раз превы-
Г 1.2. ИСПАРИТЕЛИ
741
Рис.3.1.2-7. Пример холодиль-
ной установки с несколькими за-
топленными сифонными испарите-
лями, находящимися на разных
ровнях
шает массовый расход паров хладагента из ис-
парителя при его кипении. Когда отделитель
жидкости расположен поблизости от испарите-
ля, уровень жидкости в нем должен быть чуть
выше верхнего коллектора испарителя. Чем
больше расстояние между отделителем жидко-
сти и испарителем, тем выше должен быть под-
нят отделитель, чтобы столб жидкости высотой
т мог создать гидростатический напор, способ-
ный преодолеть очевидно более существенные
потери давления и обеспечить необходимое дав-
ление подачи. Отделитель жидкости, так же как
и испаритель, содержит, следовательно, и жид-
кий хладагент, и хладагент в паровой фазе, про-
шедший через испаритель.
Если отделитель жидкости подает хладагент
в несколько испарителей (рис.3.1.2-7), уровень
жидкости и нем должен быть немного выше
верхнего коллектора наиболее высоко установ-
ленного испарителя.
Рис.3.1.2-6. Пример установки с одним затопленным
испарителем, работающим по принципу термосифона
Необходимо, чтобы отделитель жидкости и
отделитель масла были расположены, по воз-
можности, на одной вертикальной оси по отно-
шению ко всем испарителям, а питающие груп-
пу испарителей трубопроводы должны выхо-
дить из верхней точки маслоотделителя, разме-
щенного в нижней части установки.
И размещенные на одном уровне трубопро-
воды подачи жидкого хладагента к группе ис-
парителей, и трубопроводы отвода паров из ис-
парителей должны быть восходящими. В этой
схеме категорически следует избегать нисходя-
щих участков, даже если их длина очень не-
большая, чтобы ни прн каких условиях не до-
Рис.3.1.2-8. Разница температуры испарения в затоп-
ленном испарителе для холодильной установки с очень вы-
соко расположенным отделителем жидкости
742
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
пустить нисходящего направления движения
хладагента.
В случае отделителя жидкости низкого дав-
ления, размещенного гораздо выше, чем испа-
рители (рис.3.1.2-8), нельзя упускать из виду,
что, когда установка работает в режиме термо-
сифона (а) или с насосом (6), разность уров-
ней А] в первом случае и напор насоса, умень-
шенный на высоту столба h2, во втором случае
являются причиной разницы температуры ис-
парения. Следовательно, размеры испарителя
должны быть определены для температуры ис-
парения, соответствующей давлению, увели-
ченному на высоту столба жидкости.
Впрыск жидкого хладагента в отделитель
при этом осуществляется, как указано в п.
З.1.5.2.1.
З.1.2.4.	Различные конструктивные
схемы испарителей
З.1.2.4.1.	Кожухотрубные горизонтальные
затопленные испарители
Испарители этого типа прежде всего исполь-
зуются как охладители жидкостей, которые вы-
ступают в данном случае в качестве хладоио-
сителей, будь то вода, или рассол, или жидкие
пищевые продукты, такие, как молоко, вино,
фруктовый сок и т.д. Охлаждаемая жидкость
всегда циркулирует внутри пучка труб, в то вре-
мя как кипящий жидкий хладагент заполняет
большую часть пространства между пучками
труб и решетками, в которых они закреплены,
омывая, таким образом, трубы снаружи (рис.
3.1.2-9).
В верхней части горизонтально расположен-
ного отделителя жидкости почти всегда предус-
Ледяная
вода
Выход ларов хладагента
Вход хладагента
Рис.3.1.2-9. Принципиальная схема кожухотрубного
затопленного испарителя
матривают купол для паров хладагента, одно-
временно связывая его со всасывающей маги-
стралью компрессора. Впрочем, отделитель
жидкости может быть полностью независим от
испарителя.
Такой тип испарителей, как правило, ис-
пользуется, когда в качестве хладагента приме-
няется аммиак, а поскольку плотность масла
выше плотности аммиака, масло собирают в
нижней части испарителя в бачке-накопителе,
который также соединяют со всасывающей по-
лостью компрессора. Эти испарители исполь-
зовали и при работе на R12, предусматривая в
данном случае трубки с оребрением или дру-
гими устройствами, повышающими поверх-
ность теплообмена. Но так как хладагент R12
в настоящее время запрещен к применению, в
будущем кожухотрубные затопленные испари-
тели, по-видимому, станут работать только на
аммиаке. При работе на R22 нужно использо-
вать испарители с перегревом (см. п. 3.1.2.4.2).
Преимущества кожухотрубных затопленных
испарителей обусловлены их высоким коэффи-
циентом теплоотдачи при низких потерях дав-
ления. Кроме того, трубы, в которых циркули-
рует вода, легко прочищаются после того, как
удалена крышка со стороны, противоположной
подводящим воду трубопроводам. В качестве
недостатков можно упомянуть значительные га-
бариты, что вызвано наличием над испарите-
лем отделителя жидкости (на рис.3.1.2-9 не по-
казан), и проблему возврата масла, которая ре-
шается удовлетворительно только при условии
принятия специальных мер. В табл. 3.1,2-1 даны
значения коэффициентов теплоотдачи кожухо-
трубных затопленных испарителей, работаю-
щих на аммиаке, для различных хладоносите-
лей. Коэффициенты К выражены в ваттах на
квадратный метр наружной поверхности трубок
и на градус.
З.1.2.4.2.	Кожухотрубные горизонтальные
испарители с перегревом
В этом типе испарителей, называемом так-
же сухим, испарение хладагента происходит
внутри трубок, в то время как охлаждаемая
жидкость циркулирует между трубками и ре-
; 1.2. ИСПАРИТЕЛИ
743
Таблица 3.1.2-1
Коэффициенты теплоотдачи К кожух от рубныз затопленных испарителей, работающих на аммиаке
! Характеристика		Хладоноситель					
		Вода		Раствор хлористого каль- ция, %		Раствор этиленгликоля, %	
				10	20	15	20
I Скорость хладо-	Плотность	Г,= +10°С	f,= +5°С	Г,= О°С	Г,= -10°С	ь= 0°С	Г,= -10°С
носителя, м/с	теплового по-	Го= +5°С	Го= 0°С	Го=-5°С	Го=-15°С	Го= -5°С	/о=-15°С
	тока, Вт/м	Коэф<		>ициент теплоотдачи, Вт/(м2-К)			
	4000	695	665	615	515	585	495
I	0,8	6000	740	710	655	540	625	525
I	8000	775	740	680	560	645	540
	4000	760	740	690	570	655	550
1,2	6000	820	795	740	600	700	580
	8000	860	835	770	625	730	605
	4000	805	770	725	625	700 '	610
!	1,6	6000	865	835	785	670	755	650
1	8000	910	875	820	700	785	675
Трубки стальные, наружный диаметр 25 мм, толщина стенок 2 мм; t, — температура охлаждаемой среды на выходе;
;»= температура испарения.
Данные приведены для следующих значений поверхностных тепловых сопротивлений:
- со стороны хладоносителя /?; = 0,0002 м2-К/Вт,
- со стороны хладагента:
7?е=0,00029 м2К/Вт для Г0=5°С,
«.=0,0003 м2К/Втдля Го=О°С,
«.=0,00031 м2-К/Втдля to= -5°С,
«.=0,00034 м2-К/Вт для to= -15°С.
летками в потоке, который постоянно пересе-
кает пучок труб. Пересечение достигается бла-
годаря отражающим пластинам или отбойни-
кам, расположенным перпендикулярно пучку
труб, их число и расположение определяет ве-
тчину и направление скорости потока охлаж-
даемой жидкости (рис.3.1.2-10).
После дросселирования в ТРВ хладагент,
большей частью в жидком виде, входит в ниж-
нюю часть испарителя, в распределительную
камеру, откуда попадает внутрь трубок пучка.
3 очень больших испарителях хладагент про-
ходит через несколько секций, каждая из кото-
рых состоит из возрастающего числа трубок,
что обеспечивает соответствие их проходного
сечения увеличивающемуся по мере испарения
хладагента объему паровой фазы. Обычные
модели состоят только из одного закрытого кон-
тура, однако существуют модели с двумя и бо-
тее контурами.
Для улучшения теплоотдачи от охлаждаемой
жидкости к хладагенту либо поверхность тру-
бок снаружи и изнутри подвергается специаль-
ной обработке, которая заключается в нанесе-
нии на нее канавок, желобков или гофр, либо
внутри трубок устанавливается оребрение, что
позволяет достичь коэффициентов теплоотда-
Рис.3.1.2-10. Принципиальная схема горизонтального
кожухотрубного испарителя с перегревом;
А - входной патрубок хладагента; В - выходной патру-
бок хладагента; С - вход охлаждаемой жидкости; D - вы-
ход охлаждаемой жидкости
25—1369
744
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Рис.3.1.2-11. Детали конструкции кожухотрубных испарителей с перегревом, представленных на рис. 1.3.2-30.
Слева - отбойники на пути охлаждаемой жидко< ги, ( права турбулизаторы потока хладагента в трубах
чи порядка 1200 Вт/(м2-К)’ Преимущества это-
го типа испарителя, если он правильно спро-
ектирован, заключаются в том, что масло, по-
павшее в контур, автоматически подается к вса-
сывающей магистрали, а количество хладаген-
та, находящегося в испарителе, относительно
невелико.
В качестве недостатка следует отметить
сложность очистки внутренних поверхностей
трубок, поскольку она может быть выполнена
только химическим спосоосм Читатель может
обратит ься к рис. 1.3.2-31, на котором представ-
лен внешний вид и внутренняя конструкция го-
ризонтального кожухотрубного испарителя с пе-
регревом. Отдельные детали этого испарителя
приведены на рис.3.1.2-11.
В частности, слева хорошо видны отбойни-
ки, а справа винтообразные полосы, вставлен-
ные в трубки и выполняющие роль турбулиза-
торов потока хладагента для повышения теп-
лоотдачи. В табл. 3.1.2-2а и 3 1.2-26 даны тех-
1 “Снижение размеров испарителей благодаря трубкам
с развитой поверхностью” (La reduction de la taille des
evaporateirs grace aux tubes a surface amelioree, G Vrinat, Revue
Generale du Froid, sept. 1988, p.466-469) и “Многотрубные
холодильные испарители, интенсификация теплообмена
благодаря обработке поверхностей трубок” (Evaporateurs
frigorifiques multitubulaires, I’intensification des echanges grace
aux tubes corrugues, J.-M. Navarro, J.Bastard, Revue Generale
du Froid, mai 1988, p. 275 277).
нические характеристики и размеры одного из
кожухотрубных испарителей с перегревом.
З.1.2.4.З. Коаксиальные испарители1
Речь вдет об очень компактных испарите-
лях, представляющих собой одну или несколт-
ко коаксиальных трубок, вставленных друг в
друга и винтообразно закрученных (рис.3.1.2-
12), которые, как и в предыдущем случае, ра-
ботают с перегревом. Они изготавливаются из
меди или нержавеющей стали для специально-
го применения. Наиоол г часто встречается ва-
риант из двух концентрических трубок, причем
по внутренней трубке циркулирует хладагент,
а по внешнему кольцевому каналу навстречу
потоку хладагента движется охлаждаемая жид-
кость. Такие испарители предиа шачены для
малых значений холодопроизводительности,
небольшой разности температур и ввиду малых
потерь давления охлаждаемой жидкости и не-
больших объемов хладагента не подпадают под
национальные правила эксплуатации сосудов
под давлением. Отмстим что коэффициент теп-
лоотдачи. отнесенный к иапужной поверхнос-
ти внутренней трубки, для этих испарителей
близок к 1200 Вт/(м2 -К), их рабочие темпера-
1 См. “Коакснальньк теплоебменники ” (I -es echangeur
coaxiaux, '.Bastard, J.-M. Navarro, Revue Generale du Froid,
mai 1988, p.271-272).
' 1.2. ИСПАРИТЕЛИ
745
Таблица 3.1 2-2а
Технические характеристики кожухотрубного горизонтального испарителя с перегревом (модель dex,
F riga-Bohn)
Хладагент R22, W- холодопроизводительность, кВт, ДР - потери давления (коэффициент загрязнения 10'4мг ч ЧУккал -
.86-104 м2 К/Вт для потерь давления 1000 мм вод. ст. » 9800 Па).
Медиа	ЬТО.К.г»иЛГво»1 = 4К											Модель	LTD, К, грн ДГводы = 5 К								
	3		4		5		6		7				3		4		5		6	7	
	JF	ДР	IF	ДР	JF	ДР	Г	ДР	IF	ДР			w	ДР	w	ДР		ДР	W | ДР	IF	ДР
150-15-Q	13,6	0,7	27.2	23	403	5,4	51,8	’г2				Decl50-15-Q	163	0,7	293	1,9	423	3,8	52,7 | 6.1		
Zex 150-18-Q	21,0	1.9	35.7	53	48.4	10,1						Dec 150-18-Q	23,8	1.6	383	4,1	503	71 1	1			
200-15-0	27,2	0,9	513	З.о	73,7	6,2	933	10.0				Dec 200-15-0	32.6	0,8	563	2.3	78,2	4.5 1 983 i 6,9			
200-18-0	36,5	0.9	61.7	2,6	82,4	4.5	101,9	7,0				Dec200-18-Q	40,9	0,8	643	1.8	853	3.2 | 128,4 | 7,1			
*« 200-24-RS	53.2	1,1	76,4	3.4	94,0	4,8						Dec 200-24-RS	583	1.3	803	2,4	99,0				
’«250-18418	54Д	0.7	91,4	1.8	125,1	3.4	172,8	6.4				Dec 250-18-RS	603	0,6	98,6	1.4	129,8	23 1185,2 | 4,7			
Г« 250-24-S	763	1.0	112,4	2,1	180,7	5.3						Dec 250-24-S	83,0	0.8	120,4	1,6	194,5	AL-LL			
L«300-24-S	117,2	1.2	172.5	2Г6	278,5	6.5						Dec300-24-S	127.9	0,9	186,4	1.9	301,3	лЯ					
?« 300-30-ST	1393	1,7	243,4	4.7	3603	10,0						Dec300-30-ST	150.4 8 1.3		266,3	3,6	379,9	7,3 2,3			
Г« 400-24-S	184,0	0.5	272,1	1,2	437.4	2,9	592,3	5,3				Dec 400-24-S | 202,3 | 0.4			300,7	0,9	479,2		624.9 | 3.8		
?« 400-30-ST	217,6	1.1	385,3	33	559.3	6,9	710,8	П.1				Dec 400-30-ST | 245.4 | 0,9			425,9	2.6	595,3 | 5,1		ЕЗЯ КХЖ ШИПИ1 j		
Г« 500-24-ST	2973	0,3	436,8	0.6	695,1	1,4	963,5	2.7				Dec 500-24-ST I 320,8 | 0.2			456.8	0,4	747,6	1,0 Д 1049 | 2,0 |	|	' 2,9 1 1266 | 4,8 | 1480 | 6,4 |			
’« 500-30-Т	360,7	0.7	619,8	1.8	917,2	4.0	1172	6,4	1427	9,4		Dec500-30-T 1384.1 | 0,5			677.0	1,4	966,2				
																					
Модема	LTD, К. гои АГ воды = 6 К											Медиа	LTD, K. ijm ДГводы = 7 К								
	3		4		5		6		7				3		4		5		6	7	
	JF	ДР	IF	ДР	IF	ДР	IF	ДР	г	&F			w	ДР	W	ДР	W	ДР	V | ДР	r | ДР	
Г« 150-15-0	I'M	0.7	31,8	13	441		54,6	43	753	8.6		Decl5O-15-Q			34.0	13	45,7	2.3	SV Д 3.6 | 78,8 8 6.9		
150-18-0		1.4	403	3.1	543	5,4 1						Dec 150-18-Q	293	1,2	44Д	2,6	58Д	4,7 2,7	.81,5 8 9,4 |	|		
7« 200-15-0	36,9	0.8	61 fi	1.9	82,0	3.4 1106,4		5.7				Dec200-I5-Q	3U	0.6	663	1.7	853		114.9 J 4.9 8152,4		8.7 |
?« 200-18-0	48Д	0.8	693		97,7	2,8 1 138,0		5.8				Dec200-18-Q	503	0.7	73,1	1.2	102,3	2,3	146,9 | 4.8 |		
Г« 200-24-RS	62,7	1.1	84,4	1,9	101,8	2.7 1						Dec 200-24-RS	673	0.9	1093	2:3	157,6	4.8			5,0 |
7« 250-18-RS	64,4	0.6	1053	1.1	133,6	1.7	196,0	3.6	255,8	63		Dec 250-18-RS	76,1	0,6	112,0	0,9	150,9	1.6	212,4 | 3,1 | 264.8		
'«250-24-S	89,4	0.7	137,6	1.4	207.6	3.1	278,8	5,4				Dec 250-24-S	-’Ll.	0,7	151,6	13	219,8	2,6			
:«300-24-S	138,1	0.8	210,2	1.6	322,6	3,9						Dec300-24-S	147,5	0,7	2333	1,5	342,8	5?	1		
.«300-30-ST	166,5	1,1	288,6	3.0	411Л	5,6	516,7	8.7				Dec 300-30-ST	186,1	0.9	309.9	23	432,0	4,6	508,3 | 6.4	630,6	9,4 |
7«400-24-S	219,6	0.3	352,6	0,9	518,0	1.9	653,4	¥				Dec 400-24-S	209,3	02	369.2	0,7	535.9	¥	675,3 1 2.3		
Г« 400-30-ST	274,8	0,8	465,6	V	624,4	3.9	779,4	3,9	931,0	8.4		Dec 400-30-ST	284,7	0,6	504,0	1.9	649,7	3,1	804,2 | 4,7	964,0 1 6,7 |	
?« 500-24-ST	345^3	0.2	487,0	V	797,0	0,8	1090	1.5 ] 1144		1.2		Dec 500-24-ST	312,7	0,1	5903	03	843,3	0.7	1144 | 1.2		
7« 500-30-Т	423,1	0.4	732,9	1.1	1040	23	1298	Л»”		4.8		Dec500-30-T	421,9	1,1	786,2	l.o	1070	1.8	1353 { 2,8	1611 । 4,0 |	
Коэффициент загрязнения Ю^м2  ч  град /ккал.
Холодопроизводительность дана в кВт, потери давления воды - в метрах водяного столба
LTD - разность между температурой воды на выходе и температурой испарения.
ДТ воды — разность между температурой воды на входе и на выходе.
Выбор 4 проходов.
Выбор 2 проходов.
туры расположены между -20 и +100°С для ох-
лаждаемой жидкости и между -30 и +100°С для
хладагента, а максимальные рабочие давления
составляют соответственно 10 и 26,5 бар. На-
конец, некоторые модели полностью обратимы,
т.е. могут работать и в режиме испарителя, и в
режиме конденсатора.
З.1.2.4.4. Змеевиковые испарители
Такие испарители имеют множество моди-
фикаций и используются главным образом в
Рис.3.1.2-12. Пример коаксиального испарителя
746
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Таблица 3.1.2-26
Размеры кожухотрубных испарителей с перегревом (табл.3.1.2-2а) (dex, Friga-Bohn)
														2цюхбда						4 прохода					
														1 контур		2 контура				1 контур		2 контура			
Модель	A	В	C	D	E	F	C	H	J	P	R	s	T	M	N	К	L	M	N	M	N	К	L	М	N
dex 150-15	1727	255	85	168,3	1514	36,5	176,5	220	950	175	9x20	130	160	40	40					54	54				
dex 150-18	2032	255	85	168,3	1819	36,5	176,5	220	950	175	9x20	130	160	40	40					54	54				
dex200-15	1737	305	95	219.1	1514	41,5	181,5	245	950	220	9x20	160	220	57	57	38	45	50	41	79	84	35	35	76	76
dex 200-18	2042	305	95	219,1	1819	41,5	181,5	245	950	220	9x20	160	220	57	57	38	45	50	41	79	84	35	35	76	76
dex200-24	2652	305	95	219,1	2429	41,5	181,5	245	950	220	9x20	160	220	57	57	38	45	50	41	79	84	35	35	76	76
dex250-18	2061	365	115	273.0	1819	51	191	295	950	275	13	220	285	86	70	50	64	70	45	108	90	28	50	103	76
dex250-24	2671	265	115	273,0	2429	51	191	295	950	275	13	220	285	86	70	50	64	70	45	108	90	28	50	103	76
dex 300-24	2692	420	145	323.9	2429	51	202	320	950	325	13	279	300	89	83	64	70	83	45	120	95	50	64	111	89
dex 300-30	3302	420	145	323.0	3039	51	202	320	1500	325	13	279	300	89	83	64	70	83	45	120	95	50	64	111	89
dex 400-24	2732	510	180	406.4	2429	81,5	221Л	360	950	410	13	279	350			76	82	102	76			41	76	159	98
dex 400-30	3342	510	180	406,4	3039	81,5	221,5	360	1500	410	13	279	350			76	82	102	76			41	76	159	98
dex 500-24	2751	615	215	508,0	2429	91	231	410	950	510	13	420	400			89	111	127	108			84	102	184	127
dex 500-30	3361	615	215	508.0	3039	91	231	410	1500	510	13	420	400			89	111	127	108			84	102	184	127
Модель	Возможность редкой oifcffcwcot						Подаатючсше воды	Подалючвие хладагента							
								2 Расхода				4тфохода			
								1 контур		2 контура		1 контур		2 контура	
	Q	R	RS	S	ST	T		Жнгрсость	Всасы ва- те	'Жипюсп	Всасы aa- тме	'Жипюсп	Всасыва- тме	'Жипюсп	Всасы мне
dex ISO	X	X	X	X	X		21/2" OAZ	1 1/8" ODF	2 1/8" ODF			7/8" ODF	1 3/8" ODF		
dex 200	X	X	X	X	X		3"OAZ	1 3/8" ODF	2 5/8" ODF	1 1/8" ODF	2 1/8" ODF	1 1/8"ODF	15/8" ODF	1 1/8" ODF	t 3/8" ODF
dex 250		X	X	X	X		DN100PN16	1 5/8" ODF	3 1/8" ODF	1 3/Г ODF	2 J/Г ODF	1 3/8" ODF	2 5/8" ODF	1 1/8" ODF	2 1/8" ODF
dex 300			X	X			DN125 PN16	2 1/8" ODF	3 5/8" ODF	1 5/8" ODF	2 5/8" ODF	1 5/8" ODF	3 1/8" ODF	1 3/8" ODF	2 1/8" ODF
					X	X	DN150 PN16								
dex 400		X	X				DN150 PN16			2 1/8" ODF	3 1/8" ODF			1 5/8" ODF	2 5/8" ODF
				X	X	X	DN200 PN16								
dex 500		X	X	X			DN200PN16			2 1/8" ODF	3 5/8" ODF			1 5/8" ODF	3 1/8" ODF
					X	X	DN250PN16								
3.1.2. ИСПАРИТЕЛИ
747
качестве аккумуляторов холода в установках по
производству ледяной воды. В настоящее вре-
мя они практически больше не применяются
при охлаждении воздуха или рассолов.
Змеевиковые испарители одинаково хорошо
работают как с перегревом, так и в затоплен-
ном режме. Однако в тех случаях, когда они
должны обеспечивать накопление холода, же-
лательно заставлять их работать в затопленном
режиме таким образом, чтобы достичь одина-
ковой толщины льда на поверхности трубок.
Принадлежа к категории затопленных, змее-
виковые испарители изготавливаются сваркой
встык одинаковой или разной длины труб, име-
ющихся в продаже, которые располагают спи-
ралью, винтом и т.д. Длина трубы, которую
можно последовательно монтировать в испари-
телях такого типа, зависит от плотности тепло-
вого потока. Слишком большие длины приво-
дят к существенным потерям давления и для
затопленных испарителей - к плохой смачива-
емости хладагентом поверхностей труб. По этой
причине скорость паров ни в какой точке испа-
рителя не должна превышать 2,5 м/с. Коэффи-
циенты теплоотдачи, которые могут быть дос-
тигнуты в этих испарителях, приведены в табл.
3.1.2-3.
Таблица 3.1.2-3
В первом случае профиль контура выдавли-
вается, как правило, с двух сторон листа. Эти
испарители штампуются из листа вместе с их
подсоединительными узлами, которые остает-
ся только соединить. Поверхности охлаждения
таких испарителей могут достигать 6 м2. Они
могут быть как затопленными, так и с перегре-
вом. Такие испарители обычно применяются
для охлаждения жидкостей и намораживания
льда. В последнем случае необходимо исполь-
зовать специальные устройства, чтобы при
плавлении лед преждевременно не отрывался
от панелей.
На рис. 3.1.2-13 приведены величины коэф-
фициентов теплоотдачи внешней поверхности
he в зависимости от средней толщины ет льда
для трех скоростей прокачки воды. Значение w0
на этом рисунке соответствует скорости воды
между панелями, не покрытыми льдом. В за-
висимости от толщины льда эта скорость ме-
няется. Испарители с алюминиевыми панеля-
ми, теплообменный контур которых выдавли-
вается на одной или обеих сторонах алюмини-
евого листа, используются преимущественно в
холодильных шкафах. Панели, изготовленные
из алюминиевого профиля методом выдавли-
вания, используются в основном в морозиль-
никах, которые так и называются панельными.
Коэффициенты теплоотдачи в змеевиковых
испарителях
Передача холода	К, Вт/(м2 • К)
воздуху, естественная конвекция воздуху, вынужденная конвекция (вентилятор) жидкости (покоится или медленно перемещается) жидкости, параллельное течение жидкости, поперечное течение	от 12 до 14 от 30 до 35 от 70 до 120 от 350 до 450 от 700 до 800
З.1.2.4.5.	Панельные испарители
Панельные испарители бывают в основном
трех типов:
-	с панелями из стального листа;
-	с панелями из алюминиевого листа;
-	с профилированными методом горячего
волочения алюминиевыми панелями.
Рис.3.1.2-13. Коэффициент теплоотдачи внешней по-
верхности ht панельного испарителя установки для намо-
раживания льда в зависимости от толщины льда и скорос-
ти циркуляции воды
748
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
З.1.2.4.6. Испарители с оребренными
трубами1
Испарители с оребренными трубами исполь-
зуются главным образом при охлаждении воз-
духа. Если они работают на хлорсодержащих
хладагентах, то за некоторым исключением из-
готавливаются из медных трубок с алюминие-
выми ребрами, тогда как при работе на амми-
аке трубки и ребра изготавливаются из стали.
В этом последнем случае надо особенно следить
за совершенством цинкового покрытия испари-
телей. Коэффициенты теплоотдачи таких испа-
рителей зависят в основном от скорости возду-
ха, отношения поверхностей теплообмена со
стороны воздуха и со стороны хладагента, эф-
фективности ребер и отношения скрытой теп-
лоты испарения конденсирующейся воды к эн-
тальпии. К этому еще нужно прибавить рад вто-
ричных факторов. В табл. 3.1.2-4 приведены
обобщенные размеры наиболее распространен-
ной формы оребренных труб.
Если температура поверхности испарителя
падает ниже точки росы, то часть паров воды,
содержащихся в воздухе, начинает конденсиро-
ваться. И когда температура поверхности пони-
зится до отрицательной, пары воды начнут осе-
дать на ней в виде инея. Образовавшийся та-
ким образом слой инея играет роль теплоизо-
ляции, уменьшая коэффициент теплоотдачи.
Следовательно, при определении расстояния
между ребрами нужно учитывать возможную
толщину этого слоя.
Расположение трубок относительно друг
друга, так же как и распределение хладагента
в них, зависит от типа установки, которую ис-
паритель должен обслуживать, и характера его
использования. Поэтому испарители с перегре-
вом наиболее часто монтируются так, как по-
казано на рис.3.1.2-14. Оптимальная эффектив-
ность испарителя с оребренными трубами дос-
тигается тогда, когда передача тепла происхо-
дит как можно более равномерно по всей по-
верхности теплообмена. Для этого требуется,
1 См. “Расчет оребренных батарей” (Calcul des batteries
a ailettes, G. Virant, Revue Generate du Froid, nov., 1989, p.
618-626).
Таблица 3.1.2-4
Размеры наиболее распространенной формы оребрен-
ных труб (для одноименных испарителей)
Мате- риал	Наружный диаметр трубы а х толщина	Расстояние между трубами	
		ь	С
Медь-	10 X 0,75	25	25
алюмн-	12 х 0,75	35	35
иий	15 х 0,75	50	50
Сталь	15 х 1,5	50	50
	16 х 2	50	50
	22 х 2	60	60
	25 х 2	60	60
	25 х 2	75	75
	25 х 2	80	80
чтобы воздух (стрелка 3 на рис.3.1.2-14) цир-
кулировал по отношению к потоку хладагента
(стрелка 7) по принципу противотока. Любая
циркуляция воздуха в направлениях, указанных
стрелками 2 или 4, только ухудшит теплообмен.
При конденсировании воздуха и, как следствие,
постоянных колебаниях нагрузки часто исполь-
зуют многоступенчатые испарители.
Каждая из ступеней, установленная после-
довательно с другими, оборудована ТРВ, рас-
пределителем хладагента и патрубком всасы-
вающего коллектора. Однако нельзя упускать из
виду, что каждая ступень охлаждения требует
различных температур поверхностей и пере-
Рис.3.1.2-14. Испаритель с оребренными трубами, ра-
ботающий с перегревом
3.1.2. ИСПАРИТЕЛИ
749
менных разностей температур, что обусловле-
но различными поверхностями охлаждения. В
связи с перераспределением полной холодопро-
изводительности между многими ступенями
разность температур ступеней охлаждения на
входе в них воздуха больше, чем на выходе воз-
духа. Следовательно, небольшие поверхности
должны находиться на входе воздуха, а боль-
шие - на выходе.
Что касается испарителей с перегревом, то
в них в каждой трубке всасывающего коллек-
тора необходимо предусматривать маленькую
масляную ловушку, которая должна распола-
гаться в нижней части трубки самого нижнего
испарителя. Такое расположение ловушки га-
рантирует, что масло, которое в ней, возмож-
но, накопится, будет эффективно удаляться в
компрессор.
Для затопленных испарителей с оребренны-
ми трубами расположение труб может выби-
раться без учета направления воздушного по-
тока, потому что оно диктуется самим способом
работы и предусмотренной процедурой оттаи-
вания. Классические испарители этого типа
имеют горизонтальные коллекторные трубы.
Когда установка работает в режиме термо-
сифона, вход хладагента осуществляется через
нижний коллектор, в то время как выход орга-
низуется через верхний коллектор. Такое же
расположение принято для установок с насос-
ной подачей хладагента, если его вход находит-
ся в нижней части. В любом случае трубки ис-
парителя должны быть всем своим сечением
подсоединены к коллекторным трубам. Однако
если речь вдет об испарителях с подачей хла-
дагента в верхнюю часть, его распределение
должно производиться через отверстия, про-
сверленные в верхней части трубы распредели-
теля (рис.1.3.1.2-15).
Испарители, запитываемые сверху, имеют
только то преимущество, что требуют меньше-
го заполнения, в то время как подача хладагента
снизу позволяет легче обеспечить его равномер-
ное распределение в газовой фазе. Как уже ука-
зывалось ранее, коэффициент теплоотдачи за-
висит от множества факторов, главным из ко-
торых является длина трубок между входом в
испаритель и выходом из него. В соответствии
с эмпирическим правилом длина последова-
тельно установленной трубки, выраженная в
метрах, не должна превышать ее внутренний
диаметр, выраженный в миллиметрах. В реаль-
ности д ля высоких температур испарения и низ-
ких плотностей теплового потока оптимальная
длина трубок должна быть больше, чем при
низких температурах испарения и высоких
плотностях теплового потока.
В табл. 3.1.2-5 и 3.1.2-6 приведены значе-
ния коэффициентов теплоотдачи для испарите-
лей с оребренными трубками соответственно с
перегревом и затопленных. При этом, чтобы
располагать единой шкалой сравнения, за ос-
нову взяли трубы, длина которых в метрах со-
ответствует их внутреннему диаметру в милли-
метрах. Для значений, выделенных курсивом,
длина труб в метрах соответствует половине
внутреннего диаметра в миллиметрах. Указан-
ные величины рассчитаны для скорости фрон-
тального потока воздуха (на входе в испаритель)
3 м/с. Расчет для испарителей, температура ко-
торых ниже 0°С, велся с учетом средней тол-
щины слоя инея. Приведенные значения тем-
ператур испарения измерены на выходе из ис-
парителя. При изменении фронтальной скоро-
сти воздушного потока на входе в испаритель
в диапазоне от 2 до 4 м/с все числовые значе-
ния в табл. 3.1.2-5 и 3.1.2-6 меняются пример-
но на 1% для каждых 0,1 м/с изменения фрон-
тальной скорости.
Для испарителей, работающих при темпе-
ратуре ниже точки замерзания и при скорости
воздушного потока перед испарителем более 2
м/с, нужно учитывать, что капельки воды, об-
разующиеся из-за понижения влажности, будут
увлекаться потоком воздуха. Для таких случа-
Рис. 3.1.2-15. Принцип распределения хладагента в за-
топленном испарителе с оребренными грубками в случае
его подачи в верхнюю часть испарителя
750	3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Таблица 3.1.2-5
Коэффициенты теплоотдачи испарителей с оребренными трубками (трубки медные, ребра алюминиевые),
работающих с перегревом на всасывающей магистрали 3 К
Расстояние между центрами труб, мм		25x25		35x35		50x50		
Диаметр хтолщина стенок труб, мм		10 х 0,75		12x0,75		15x0,75		
Расстояние между ребрами, мм		3,2		3,8		4,5	ю	
Толщина ребер, мм		04		0,4		0,4		
а~/а”		2,0	1,5	2,0	1,5	1,5	1,25	1,0
Температура испарения, °C		+10	±0	+10	±0	±0	-10	-45
Температура воздуха, °C		+20	+10	+20	+10	+10	±0	-35
Хладагент	Плотность теплового потока, Вт/м2	Коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2-К)						
R12	100 200 300 400	18 29,4 37 41,2	16,7 26,1 32,4 35,1	15 23,8 30 31,7	14,3 21,7 25,8 26,6	11,4 16,1 17,6 17,9	11,9 16,8 20,7 20,6	8,8 12,2 13,8 14,5
R22	100 200 300 400	22,6 36 45,1 51,6	20,8 32,3 39,2 44,2	18,6 28,7 36.4 40,7	17,5 26,2 31,4 34,4	13,9 19,9 23,9 25,4	13,4 19,3 24,5 25	11,8 14,1 16,9 18,3
R502	100 200 300 400	18,4 30,3 39 44,9	17,2 27,4 34,1 37,4	15,9 25,4 30,8 34,7	15,1 22,7 27,2 28,7	11,9 17,5 18,9 19,7	11,8 17,6 20,4 21,3	10,4 12,8 16 17,5
*’ Отношение скрытой теплоты испарения конденсирующейся воды к полному теплосодержанию.
Рис.3.1.2-16. Коэффициент теплоотдачи испарителей с
оребренными трубками для воздушных кондиционеров в
зависимости от скорости воздуха и расстояния между реб-
рами
Рнс.3.1.2-17. Потерн давления воздушного потока иа
одном ряду трубок испарителя с оребренными трубками в
зависимости от скорости потока перед испарителем и рас-
стояния между ребрами
3.1.2. ИСПАРИТЕЛИ
751
Таблица 3.1.2-6
Коэффициенты теплоотдачи затопленных испарителей с оребренными трубками, установленных
в холодильной машине с насосной циркуляцией
Материал		Медь/алюминий		Сталь					
Расстояние между центрами труб, мм		50x50		50x50		60x60		80x80	
Диаметр хтолщина стенок труб, мм		10x0,75		15x1,5		25x2		25x2	
Расстояние между ребрами, мм		10		10		10		10	
Толщина ребер, мм		0,4		0,5		0,6		0,6	
		1,25	1,0	1,25	1,0	1,25	1,0	1,25 -10 ±0	1,0 -45 -35
Температура испарения, °C		-10	-45	-10	-45	-10	-45		
Температура воздуха, °C		±0	-35	±0	-35	±0	-35		
Хладагент	Плотность теплового потока, Вт/м2	Коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2 -К)							
R22	100 200 300 400	18,3 23,4 25,2 26,2	13,3 15,7	16 19,5 20,5 21,3	11,9 14,1	13,8 17,5 19,3 19,8	9,8 12 12,3	11 12,9 13,6 14,9	7,4
NH3	100 200 300 400	-	—	19,5 22,7 23,8 24,5	16,8 17,5 19,9 20,6	17,3 20,8 22,2 23	14,3 15,6 17,5 18	13,5 15,3 16,2 16,5	10,4 11,7 12,4 15.9
” Отношение скрытой теплоты испарения конденсирующейся воды к полному теплосодержанию.
ев, следовательно, должен быть предусмотрен
на выходе из испарителя отделитель водяных
капель.
Для испарителей с оребренными трубками,
предназначенных для использования в воздуш-
ных кондиционерах (наружный диаметр трубок
10 мм, расстояние между центрами трубок
25x25 мм, толщина ребер 0,2 мм), на рис.3.1.2-
16 приведена зависимость коэффициента теп-
лоотдачи от скорости воздушного потока и рас-
стояния между ребрами. Потери давления в воз-
душном потоке для таких испарителей пред-
ставлены на рис.3.1.2-17.
По месту установки различают следующие
типы испарителей с оребренными трубками:
-	потолочные испарители, которые, в свою
очередь, подразделяются на испарители с про-
стым и двойным всасыванием. Эта последняя
разновидность главным образом используется
в холодильных камерах с частым хождением
персонала взад и вперед, чтобы вследствие ма-
лого расхода воздуха при каждом открывании
камеры скорость воздушного потока падала и
ощущение холода становилось менее неприят-
ным;
-	настенные испарители;
-	напольные испарители или вентиляцион-
ные воздухоохладители, используемые в холо-
дильных камерах с большим объемом.
Ниже читатель найдет характеристики не-
скольких испарителей с оребренными трубка-
ми, таких, как:
-	потолочная модель Extra-plat (рис. 3.1.2-
18 и табл. 3.1.2-7), предназначенная для обо-
рудования холодильных камер с положительной
температурой предприятий общественного пи-
тания, пищевой промышленности и ресторан-
ного дела;
-	потолочная модель кубическая (рис.3.1.2-
19 и табл.с 3.1.2-8а по 3.1.2-8в), предназначен-
ная для охлаждения н хранения свежих продук-
тов или для хранения замороженных продук-
тов при температуре до -35°С;
-	напольная модель (рис.3.1.2-20 и
табл. 3.1.2-9), предназначенная для оборудова-
ния охлаждающих камер большого объема (на-
пример, на бойнях).
Что касается испарителей - аккумуляторов
холода и эвтектических аккумулирующих плит,
то их следует рассматривать вместе со специ-
альными областями их использования.
752
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАЗ ЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Рис.3.1.2-18. Потолочный испаритель Extra-plat (модель ЕР, Frigerst)
3.1.2.5.	Оттаивание испарителей1
Во всех испарителях, предназначенных для
охлаждения воздуха, на наружной поверхнос-
ти, в том числе на ребрах и трубках, при тем-
пературе ниже 0°С образуется слой инея, кото-
1 См.также: “Образование инея на испарителях” (La
formation de givre sur les evaporateurs, E.Macchi, M.Solaro,
C.Perfetti, Revue Pratique du Froid, 1992, №748, p.30 36);
“Отгаивание холодильных камер и установок”
(Degivrage des installations fngorifiques des chambles froides,
C.Maurer Revue Generale du Froid, mai 1986, p.283 288);
“Автоматизация процессов разморозки холодильных
складов и снижение затрат на эти процессы” (Technologies
d’automatisation et economic des degivrages en entrepots
fngorifiques, A Patin, Revue Generale du Froid, oct. 1987,
p.593-595);
“Образование снежной шубы на испарителях” (Le
givrage des evaporateurs, A Malek, Revue Pratique du Froid,
1988, № 656, p.66-68);
“Ячейки обнаружения льда на испарителях (Cellules de
detection de glace pour evaporateurs, Revue Pratique du Froid,
1988, №670, p.45-47);
“Теоретические аспекты образования инея на холод-
ных поверхностях” (Aspects theoriques de la formation du
givre sur les surfaces froides, M.Duminil,Revue Generate du
Froid, mars 1988, p.93 100);
“Шесть практических вопросов обмерзания-оттаива-
ния” (Six aspects pratiques du givrage-degivrage. Revue
Generale du Froid, mars 1988, p.101 ПО), в том числе:
- “Снижение характеристик испарителей в процессе
обмерзания” (Deterioration des performances des evaporateurs
en de givrage, G.Vriant);
— “Определение оптимального момента для включения
механизма оттаивания” (Determination de Г instant optimum
pour declencher le degivrage, F Billiard);
“Различные системы управления оттаиванием в по-
лупромышленном и торговом хо юдичьном оборудовании”
рый нужно периодически удалять, поскольку
при наличии такого слоя резко падает холода
производительность. Падение холодопроизво
дительности происходит по двум причинам: во
первых, потому что слой инея представляет < да-
бой некоторое термическое сопротивление, ко-
торое снижает коэффициент теплоотдачи, и, во-
вторых, потому что поперечное проходное се-
чение воздушного потока становится меньше,
расход воздуха, проходящего через испаритель,
падает, в результате коэффициент теплоотдачи
также снижается.
3.1.2.5.1.	Оттаивание при помогай
окружающего воздуха
Оттаивание за счет циркуляции воздуха ис-
пользуется главным образом в испарителях,
температура наружной поверхности которых
обычно ниже 0°С, но которые работают в мес-
тах, где температура воздуха выше примерно
4°С. Управление вентиляторами осуществляет-
ся при помощи термореле окружающей среды.
(Les divers systemes de commande du degivrage dans les
installations commerciales et semi mdustnalles, B. Lelievre);
“Практика оттаивания горячим газом холодильных ка-
мер • температурой -30°С” (La pratique du degivrage par gaz
chauds en chamb.e a—30°C, APatin),
—	“Практика оттаивания холодильных камер. Экспери-
менты компании Ch.Salvesen” (La pratique du degivrage dans
les chambres froides, 1’experiens de la societe Ch. Salvesen,
C.Mauer);
—	“Подавление или ограничение образования инея”
(Suppression ou limitation du phenomene de givrage, Abdel
Malek).
3.1.2. ИСПАРИТЕЛИ
753
Таблица 3.1.2-7
Технические характеристики и размеры потолочных испарителей Extra-plat (рис.3.1.2-18)
(1кал/ч=1,16 Вт)
Тип	Фактическая холодопроиз- водитель- ность1’, кал/ч		Шаг, мм	Площадь поверх- ности, м2	Вентиляторная группа							Объ- ем, дм3
					Расход воздуха, м’/ч	Выброс воздушной струи, м	Коли- чест- во, шт	Диа- метр, мм	Полная мощность, Вт	Напря- жение, В	Пол- ный ток, А	
	Д/=6°С	Д/=8°С										
ЕР 140	840	1120	6,35	8,50	1300	7	1	300	110	220/1	0,75	3,2
ЕР 295	1770	2360	6,35	17	2600	7	2	300	220	220/1	1,50	6
ЕР 445	2670	3560	6,35	27	3900	7	3	300	330	220'1	2,25	8,7
ЕР 595	3570	4760	6,35	36	5200	7	4	300	440	220/1	3,00	11,4
ЕР 900	5400	7200	6,35	54	7800	7	6	300	.60	220/1	4,50	17
‘’фактическая холодопроизводительность приведена для температуры испарения 5°С при постоянном перегреве от 4
до 6°С.
Тип	А	В	D	F	Подсоединительные размеры		Масса, КГ
					Подвод хладагента	Всасывание	
ЕР 140	695	270	430		1/2"	5/8"	25
ЕР 295	1125	270	860		1/2"	5/8"	52
ЕР 445	1555	270	1290		Распределитель 1/2"	7/8"	67
ЕР595	1985	270	1720	2x860	Распределитель 1/2"	7/8"	88
ЕР900	2845	270	2580	3x860	Распределитель 5/8"	1 1/8"	105
Воздух
Воздух
Сток при оттаивании-1”, трубная цилиндрическая
резьба (26x34). Крепеж: 08
Электро-
ч.тбка
коммут-
ционная
754
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Обычное расположение нескольких испарителей
Рис.3.1.2-19. Кубический потолочный испаритель (вверху показан с открытыми панелями) с планировкой его располо-
жения (модель Kb, Friga-Bohn)
3.1.2. ИСПАРИТЕЛИ
755
Холодопроизводительность потолочных кубических испарителей (рис.3.1.2-19)
-ифры 4. 5 и 7 в марке модели соответствуют расстоянию между ребрами, мм.
Таблица 3.1 2-8а
Холодопроизвод Irk Л Е Температура	О о Г* l\U	испарения	"О							ительность	 Д7'1=8°С” Жидкость +30°С							
Хладагент	КВ 2100		КВ 2540		КВ34М		КВ 4720		КВ 6220		КВ 7650		КВ 124001’	
	кВт	ккал/ч	кВт	ккал/ч	кВт	ккал/ч	кВт	ккал/ча	кВт	ккал/час	кВт	ккал/ч	кВт	ккал/ч
R12	15,81	13 590	18,33	15 760	26,34	22 650	35,69	30 690	46,68	40 140	55,71	47 900	•	•
R22	16,88	14510	20,43	17 570	27,94	24 020	37,93	32 610	50,03	43 020	61,63	52 990	86,34	74 240
R502	16,69	14 350	19,86	17 080	27,67	23 790	37,41	32 170	49,44	42 510	60,59	52100	•	•
Поправочный коэффициент
Хладагент		R12					R22					R502				
дЛ,°с		6	7	8	9	10	6	7	8	9	10	6	7	8	9	10
	0	1,27	1.10	0,97	0,87	0,79	1,32	1,14	1,00	0,89	0,81	1,31	1,13	0,99	0,89	0,81
Температура	- 5	1,28	1,И	0,99	0,89	0,81	1,32	1,14	0,99	0,89	0,81	1,31	1,14	1,00	0,89	0,81
испарения,	-10	1,30	1,14	1,0!	0,91	0,83	131	1,14	1,00	0,90	0,81	1,32	1,14	1,01	0,90	0,82
°C	-15	1,34	1,18	1,06	0,95	0,87	1Д2	1,14	1,01	0,91	0,82	1,33	1,16	1,02	0,92	0,84
	-20	1,40	1,23	!,И	1,01	0,92	133	1,16	1,02	0,92	0,83	1,36	1.18	1,05	0,94	0,86
	-25	1,49	1,31	1,18	1,07	1,00	‘г36	1,18	1,04	0,94	0,86	1,40	1,22	1,09	0,98	0,90
	-30	1,60	1,39	1,27	1,18	1,10	1,38	1,21	1,08	0,97	0,89	1,44	1,27	1,14	1,03	0,95
	-35						1,43	1Д«	1.12	1,02	0,93	1,53	1,36	1,22	1,10	1,02
	-40						130	1,32	1,20	1,09	1,01	1,63	1,45	1,31	1,2!	1.12
Холодопроизводительность																
7	Температура	О Of* М* f	испарения	"О W								ДГ^в’С				Жидкость +30°С				
Хладагенг	КВ 2100		КВ 2540		КВ34СО		КВ 4720			КВ 6220			КВ 7650		КВ 124002’	
	кВт	ккал/ч	кВт	ккал/ч	кВт	ккал/ч	кВт		ккал/ч	кВт	ккал/ч		кВт	ккал/ч	кВт	ккал/ч
R12	14,60	12 550	17,25	14 830	24,25	20850	32,90		28 290	43,35	37 270		51,73	44 480		
R22	15,44	13 280	18,85	16210	25,54	21960	34,72		29 850	46,03	39 580		57,14	49 130	80,53	69 240
R502	15,20	13 070	18,48	15890	25,14	21 620	34,09		29 310	45,24	38 900		55,88	48 050		
Поправочный коэффициент
Хладагент		R12					R22					R502				
ДГь°С		6	7	8	9	10	6	7	8	S	10	8	7	8	9	10
	0	1,28	1,11	0,97	0,87	0,79	1,33	1,14	1,00	0,89	0,81	1Д1	1,13	1,00	0,89	0,80
Температура	-5	1,29	1,12	0,99	0,89	0,81	1,33	1,14	1,00	0,89	0,81	131	1,13	1,00	0,89	0,81
испарения,	-10	1Д1	1,14	1,01	0,91	0,83	1Д2	1,14	1,00	0,90	0,81	1,32	1,14	1,00	0,90	0,81
°C	-15	134	1,17	1,04	0,94	0,86	1,33	1,14	1,01	0,90	0,82	1,32	1,15	1,02	0,91	0,83
	-20	1,38	1,21	1,08	0,98	0,91	133	1,15	1,02	0,91	0,83	1,34	1,17	1,04	0,93	0,85
	-25	1,45	1,29	1,15	1,05	0,96	1,35	1,17	1,04	0,93	0,85	1,37	1,20	1,07	0,96	0,88
	-30	Г1,55	1,38	1,24	1,13	1,05	1,37	1,20	1,06	0,96	0,87	1,42	1,24	1,П	1,01	0,92
	-35						1,41	1,24	1,Ю	0,99	0,91	1,48	1,30	1,15	1,06	0,98
	-40						1,47	1,29	1,15	1,05	0,97	1,58	1,38	1,27	1,16	1,07
Перепад АТ) - разность между температурой воздуха на входе в испаритель и температурой, соответствующей давлению
ладагента на выходе из испарителя.
Для модели КВ12400 минимальная температура испарения -8°С, максимальный перепад АТ) = 7 °C, работа только на
-22.
Прочие характеристики потолочных кубических испарителей (рис.3.1.2-19)
(расстояние между ребрами 4, 5 и 7 мм; колонка W относится к оттаиванию испарителей при помощи воды)
Таблица 3.1.2-86
Модель kb		Поверх- ность, м2	Расход воздуха		Полный объем W бок”, да3	Вы- брос воз- душ- ной струн'’ м	Вентиляторная группа 220-240/350-415 В/3/50 Гц							Нагреватели для оттаивания							Расход воды W при оттаива- нии7), дм’/с	Модель h тепло- обменника
							Ко- ли- чес- тво	0, мм	Скорость		Парамет]	ры двигателя при .=+20°С 3>				m				Сточный 		поддон				
											Полезная мощ- ность, Вт	Потреб- ляемая мош- ность, Вт	То*°, А	Полная мош* ность, Вт (число)	Полный то*0 А	Полная мощ- ность0, Вт (число)	Полный то*0, А	Полная мощность, Вт (число)	Полный ТОК, А			
				*//с					рад/с	о6<‘ MW			3x380		3x380 В		3x380 В		1x220 в	3x380 в		
2 100	4.5	84	3,17	11400	17	12	2	508	150	1430	370	520	1	-	-	9 180 (7+2)	14	1 020 (1)	4.7	-	-	500 h
	7	58	3,53	12 700																		
2 540	4.5	103	3.94	14 200	21	12	3	457	150	1 430	370	520	1	-	-	11 700 (7+2)	18	1 300 (1)	5,9	-	-	750 h
	7	71	4,42	15 000																		
3 460	4.5	137	5,28	19000	28	15	2	610	100	950	550	700	1,9	7 800 (0.	12	15 600 (Ю + 2)	24	1 300 (1)	5.9	-	-	750 h
	7	95	5,83	21 000																		
4 720	4 5	184	7,36	26 000	37	15	3	610	100	950	550	700	1.9	9480 (6)	14.5	18960 (Ю+2)	29	4 740 (3)	-	7.2*>		1 000 h
	7	127	8.14	29300																		
6 220	4,5	253	9,28	33 400	52	30	2	762	100	950	750	1200	2,1	9 480 (6)	14,5	28440 (16+2)	43	4 740 (3)	-	7.24>	0,7	1 000 h
	7	175	1039	37400																		
7 650	4.5	306	12,27	44 200	62	30	3	762	100	950	750	1200	2.1	14400 (6)	22	36000 (13 +2)	55	7 200 (3)	-	11°	0.8	1 000 h
	7	212	13,80	49700																		
12 400	4.5	505	18,52	66700	104	30	4	762	100	950	750	1200	2,1	-	-	-	-	4 740 (3)	-	7,2	1.3	1 500h
	7	349	20,83	75 000																		
1> Масса хладагента примерно равно 25% объема трубок х плотность хладагента.
4> Если размеры камеры обеспечивают циркуляцию воздуха (см. нормы CECOMAF GT5 001).
3) При других температурах окружающей среды умножить на отношение абсолютных температур, в зависимости от конструкции возможны небольшие изменения.
4) Ток при напряжении Зх220=ток 3x380x1,732.
я Условия см. в табл.3.1.2-8а.
61 Первая цифра в скобках обозначает число обогревателей, вторая - число поддонов.
” Расход воды при давлении 0,15 бар.
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
3.1.2. ИСПАРИТЕЛИ
757
Таблица 3.1.2-8в
Размеры потолочных кубических испарителей (рис.3.1.2-19)
Модель kb	А, мм	В, мм	С, мм	Е, мм	F, мм	J, мм	М, мм	X, мм	Y, мм	Zi, мм	Z?, мм	Z3, мм	Вход"	Выход"	Слив	Масса нетто, кг	Оттаивание водой, мм	
																	W,	w2
2100	1753	720	680	136	608	58	877	1480	635	-	-	-	0 1 1/8"	1 3/8" OOF	1"G	98	-	-
2540	2083	720	680	136	605	55	1041	1810	635	-	-	-	0 1 1/8”	1 5/8" ODF	VG	139	-	-
3460	2083	741	908	136	833	48	1041	1810	635	-	-	-	0 1 3/8"	1 5/8” OOF	1“G	185	-	-
4720	2870	844	842	136	760	99	1460	2546	738	1273	-	-	0 1 5/8"	1 5/8" OOF	1”G	249	-	-
6220	3017	1086	1231	233	1114	145	1511	2551	990	1264	-	-	015/8”	2 1/8" OOF	1 1/4” G	308	879	1258,5
7650	3552	1086	1231	233	1114	145	1779	3086	990	1531	-	-	D1 5/8"	2 1/8" ODF	1 1/4" G	396	1013	1526
12400	5534	1086	1231	233	1114	145	2767	5068	990	2522	1263,5	1258,5	015/8"	2 1/8" OOF	1 1/4” G	650	879	1258,5
D - распределитель; OD - трубка вставная под пайку. Использовать ТРВ с уравнителем внешнего давления.
21 ODF - втулка для вставки трубы такого же диаметра.
758
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Таблица 3.1.2-9
Характеристики напольного воздухоохладителя (рис.3.1.2-20)
©
- Для моделей от 2 до
10 патрубки подачи
хладагента установ-
лены противополож-
но друг к другу
- Желоб для стока воды
(только при оттаива-
нии водой)
Характеристика	Тип									
	AD7-1	AD7-2	AD7-3	AD7-4	AD7-5	iad™	AD7-7	AD7-5	AD7-B	AD7-10
	Расстояние между ребрами 7мм									
Холодопроизводительность1),										
кал/ч Д/ - 8°С	16500	20000	23000	28000	32000	37500	50000	59000	73900	81700
ы- 10°С	20600	25000	28750	35000	40000	47000	62500	73750	92370	102120
Вт	ДГ=8°С	19190	23260	26750	32560	37210	43610	58150	68610	85940	95020
Поверхность, м?	104	130	144	180	218	291	360	415	519	649
Объем трубок, дм3	34	43	47	58	74	98	123	140	175	218
Вентиляторы	З-фазный ток 220/380 В, 1400 об/мин, 50 Гц									
Полный расход, м3/ч	13000	18000	19500	29000	29000	28000	40000	50000	62000	60000
Выброс струи, м	20	25	20	25	25	25	30	30	30	30
Количество	2	2	3	3	3	3	2	3	3	3
0, мм	500	600	500	600	600	600	650	650	650	650
Единичная мощность, Вт	760	1160	780	1180	1160	1180	2200	2200	2200	2200
Единичный ток, А	2,6/1,6	3,45/2	2.8/1,6	3,45/2	3,45/2	3,45/2	10/5,7	10/5,7	10/5.7	10/5,7
Размеры, мм										
А	2100	2100	2800	2800	2800	2600	2800	3850	3850	3850
С	620	1000	620	1000	1180	1180	1360	1180	1360	1360
G	1720	1720	2420	2420	2420	2420	2420	3520	3520	3520
Н	230	320	230	320	320	320	320	400	400	400
Е - трубная резьба	2"	2"	2"	2"	2"	2"		3"	3"	3"
R - трубная коническая резьба	1"	1"	1 1/4"	1 1/4"	1 1/4"	1 1/4"	2x1 1/4"	2x1 1/4”	2х 1 1/4"	2х 1 1/4"
Расход воды через распредели- тель, дм3/ч	3500	4100	4800	5800	6600	7800	10500	12200	15400	17000
Подсоединительные размеры	D	D	D	D	D	D	D	D	D	D
Вход2'	7/8”	7/8"	1 1/8”	11/6”	1 1/6"	1 1/8"	11/6"	1 1/8"	2x1 1/8"	2x1 1/6”
Выход	1 5/8"	1 5/8”	2 1/8”	2 1/8"	21/6"	2 5/8"	2 5/6"	2 5/8"	2x2 1/8"	2x2 1/6"
Масса нетто, кг	380	420	500	540	580	650	740	940	1000	1040
° Холодопроизводительность указана для температуры испарения -5 °C (Д( =8°С).
2	) D - распределитель, устанавливается для R22 с трубкой отбора выравнивающего давления.
3.1.2. ИСПАРИТЕЛИ
759
Рис.3.1.2-20. Воздухоохладитель напольный (модель
AD7, Morgana)
тогда как управление компрессором обеспечи-
вается термореле или реле давления испарите-
ля. Таким образом, компрессор не будет запус-
каться, если температура наружной поверхно-
сти испарителя поднимется выше 0°С, когда
слой льда будет уже образован. При этом чем
больше температура окружающей среды будет
приближаться к точке замерзания воды, тем
дольше будут продолжительность оттаивания и
периоды остановки компрессора. По этим при-
чинам такой способ оттаивания находит огра-
ниченное применение. Наиболее широко он ис-
пользуется в морозильных установках, которые
не работают непрерывно (например, в туннель-
ных морозилках). В этих установках запуск
вентиляторов производится вручную, а их ос-
тановка при необходимости может обеспечи-
ваться по команде от термореле, размещенных
на испарителе.
З.1.2.5.2.	Оттаивание водой
Оттаивание испарителя водой может осуще-
ствиться, как правило, очень быстро (от 10 до
15 мин), если толщина инея не слишком вели-
ка. Процесс оттаивания можно еще ускорить,
используя горячую воду из контура охлаждения
компрессора. В общем случае вода струится по
поверхности одного или нескольких испарите-
лей, распыленная на ней с помощью различ-
ного рода орошающих устройств. Устройства
распыления воды и орошения испарителей дол-
жны быть спроектированы таким образом, что-
бы стекание воды происходило равномерно по
всей совокупности элементов испарителя и что-
бы после окончания оттаивания можно было
полностью опорожнить все части устройства,
в которых циркулировала вода. Чтобы избежать
замерзания воды в запорных кранах, их нужно
устанавливать вне холодильной камеры.
Трубопровод водоснабжения также нужно
расположить таким образом, чтобы иметь воз-
можность его опорожнения по окончании отта-
ивания.
З.1.2.5.З.	Оттаивание рассолом
В принципе, эта система работает так же,
как и предыдущая, с той разницей, что вода в
ней заменена рассолом или раствором этилен-
гликоля. Преимущества такой системы заклю-
чаются в том, что вследствие достаточно низ-
кой температуры замерзания рассола процеду-
ра размораживания может производиться толь-
ко при остановленных вентиляторах без пре-
кращения циркуляции хладагента в и< парите-
ле. В результате затраты на регулирование хо-
лодильного контура снижаются. В то же время
нельзя упускать из виду расходы на восстанов-
ление рассола, которые достаточно велики, что-
бы ими пренебрегать, поскольку при каждом
очередном оттаивании концентрация рассола
падает. Именно поэтому данная система отта-
ивания широко не используется.
З.1.2.5.4.	Оттаивание с помощью
электронагревателей
В небольших и средних холодильных уста-
новках, работающих на любых хладагентах,
кроме аммиака, желательно производить отта-
ивание испарителей при помощи элекгроподо-
грева. С другой стороны, для аммиачных ис-
парителей этот тип оттаивания используют ред-
ко. Но даже в случае испарителей с оттаивали-
760
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
ем горячими газами элекгроподогрев исполь-
зуют для баков с водой, образующейся при та-
янии льда, и почти всегда для трубопроводов
слива этой воды. При этом наиболее распрост-
раненные значения мощностей электронагрева-
телей находятся в следующих пределах:
-	для оребренных испарителей от 1200 до
1800 Вт на 1 м2 поверхности испарителя;
-	для накопительных баков от 1200 до 1800
Вт на 1 м2 поверхности бака;
-	для сливных трубопроводов от 50 до 100
Вт на 1 погонный метр трубы.
Включение системы оттаивания испарите-
ля, как правило, производится часовым меха-
низмом, а ее остановка - по команде терморе-
ле испарителя. Термореле, датчик которого ус-
танавливается между ребрами на входе в ис-
паритель воздушного потока, отключает подо-
грев, как только температура ребер на несколь-
ко градусов станет выше 0° С.
Во избежание увеличения влажности окру-
жающей среды при запуске установки по окон-
чании размораживания вначале снижают холо-
допроизводительность и только по прошествии
некоторого времени вновь включают вентиля-
торы. Нагревательные спирали, как правило,
закрепляются на самом испарителе параллель-
но трубкам, и расстояние между ними должно
быть как можно меньше. Ограниченное число
нагревательных элементов большой единичной
мощности приводит к тому, что температура
поверхности испарителя становится весьма
значительной. При этом возрастают потери теп-
ла на излучение и, как следствие, может возра-
сти окружающая температура, что крайне не-
желательно. Кроме того, высокие значения тем-
пературы поверхности испарителя порождают
большое количество пара, который, оседая на
стенах и потолке вблизи испарителя,может пре-
вращаться в тонкую ледяную корку.
З.1.2.5.5.	Оттаивание горячими газами
Способ оттаивания горячими парами хла-
дагента (горячими газами) предполагает, что
холодильная установка оснащена несколькими
испарителями, одни из которых можно по от-
дельности или совместно оттаивать, в то вре-
мя как другие продолжают работать (см. рис
1.3.6-12). Чтобы располагать достаточным ко-
личеством горячих газов для оттаивания,
нужно одновременно размораживать не более
1/4... 1/3 поверхности испарения установки. В
установках с оттаиванием горячим газом все-
гда существует опасность слишком сильного
падения окружающей температуры на участках,
которые во время оттаивания продолжают ра-
ботать, поэтому необходимо точно определять
такие участки. При использовании любых хла-
дагентов, кроме аммиака, оттаивание горячи-
ми газами обычно производится также для ус-
тановок, содержащих только один испаритель
На рис.3.1.2-21 представлена упрощенная
принципиальная схема одной из таких устано-
вок, в которой процедура оттаивания обеспечи-
вается при помощи 4-ходового вентиля обра-
тимости цикла (см. п. 3.1.5.2.6), меняющего ме-
стами конденсатор и испаритель.
На рис.3.1.2-22 представлена схема холо-
дильной установки, содержащей несколько ис-
парителей (установка работает не на аммиаке
с их ТРВ и оборудованной системой оттаива-
ния горячими газами. В этой установке, как и
в предыдущем случае, используют 4-ходовые
клапаны обратимости цикла. Кроме того, в ней
перекрывают трубопровод, который при нор-
мальной работе обслуживает конденсатор.
На рис.3.1.2-23 приведена принципиальная
схема еще одной системы оттаивания холодиль-
ной установки, содержащей три испарителя
которые могут размораживаться горячими га-
зами один за другим. При оттаивании одного
из испарителей электромагнитные клапаны 7 и
2, а также управляющий клапан 4 закрыты, тог-
да как электромагнитный клапан 3 открыт. При
закрытом управляющем клапане 4 клапан 5 со-
здает в нагнетательном трубопроводе перепад
давления примерно в 2 бар, что заставляет го-
рячие газы, направлявшиеся в конденсатор,
полностью или частично устремляться к тому
или иному испарителю для его оттаивания.
Когда процесс оттаивания заканчивается,
жидкий хладагент, который еще находится в
размороженном испарителе, перед тем, как
пройти в компрессор, попадает в отделитель
3.1.2. ИСПАРИТЕЛИ
761
Рис.3.1.2-21. Принципиальная схема отта-
ивания холодильной установки, содержащей
один испаритель и конденсатор с воздушным
охлаждением, горячими газами при помощи
вентиля обратимости цикла (установка рабо-
тает не иа аммиаке)
Рис.3.1.2-22. Принципиальная схема оттаивания холо-
дильной установки, содержащей несколько испарителей н
один конденсатор с воздушным охлаждением, горячими
газами при помощи вентиля обратимости цикла (установ-
ка работает не иа аммиаке)
Рис.3.1.2-23. Пример классической системы оттаивания
горячими газами холодильной установки с испарителями,
снабженными терморегулирующими вентилями
жидкости 6, где задерживается, а его пары че-
рез калиброванное отверстие 7 понемногу про-
ходят во всасывающую магистраль. Оттаива-
ние горячими газами батарей для охлаждения
воздуха особенно легко осуществить в установ-
ках, оборудованных циркуляционным насосом
хладагента.
На рис.3.1.2-24 показан испаритель установ-
ки с циркуляционным насосом, оборудованный
устройством для оттаивания горячими газами,
в котором поддон сбора талой воды также по-
догревается горячими газами. Испаритель со-
стоит из двух секций. При работе в режиме ох-
лаждения реле окружающей температуры вы-
дает сигнал только на управляющий электро-
магнитный клапан 1, установленный на подво-
дящем трубопроводе.
Основной клапан Н, который находится на
трубопроводе обратимости цикла, в это время
открыт под действием своей пружины и закры-
вается во время оттаивания, когда открывается
управляющий клапан 2, пропускающий к ос-
новному клапану горячие газы, нагнетаемые
компрессором. Обратный клапан 4 препятству-
ет тому, чтобы при оттаивании горячие газы
попадали в подводящий трубопровод. Что ка-
сается обратных клапанов 5 и б, то они во вре-
мя охлаждения не позволяют потоку хладаген-
та, прошедшему через ТРВ, беспорядочно цир-
кулировать между частями испарителя по тру-
бопроводу горячих газов. Хладагент, сконден-
сировавшийся в испарителе во время оттаива-
ния, расширяется в трубопроводе обратимости
цикла благодаря поплавковому дросселю высо-
кого давления 7.
762
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Рис.3.1.2-24. Схема оттаивания горячими газами ис-
парителя установки с циркуляционным насосом
ления насыщенных паров в испарителе на уров-
не, соответствующем температуре по меньшей
мере от +5 до +10 °C. Обратный клапан 4 пре-
пятствует проникновению горячих газов в жид-
костную магистраль, в то время как клапаны 5
обеспечивают равномерное распределение жид-
кого хладагента по испарителям. Как и в пре-
дыдущих примерах, в случае оттаивания испа-
рителей горячими газами процедура оттаива-
ния начинается, как правило, по команде от ча-
Рис.3.1.2-25. Схема оттаивания
горячими газами группы испарите-
лей холодильной установки с цирку-
ляционным насосом
Группа испарителей холодильной установ-
ки с циркуляционным насосом, представленная
на рис.3.1.2-25, работает за счет незначитель-
ного впрыска хладагента. Поэтому с помощью
реле окружающей температуры не только от-
крывается и закрывается электромагнитный
клапан 1 на подводящем трубопроводе, но и
функционирует электромагнитный клапан 2 на
трубопроводе обратимости цикла. Во время
процедуры оттаивания горячие газы попадают
в испарители через электромагнитный клапан
3. Жидкость, которая появляется в испарителях,
дросселируется в трубопроводе обратимости
цикла во время прохода через регулятор 6, за-
дача которого заключается в поддержании дав-
сового программного механизма, а заканчива-
ется по сигналу термореле испарителя. Впрыск
горячих газов для оттаивания испарителя мо-
жет осуществляться как в верхнюю его часть,
так и в нижнюю.
Когда впрыск производится в верхнюю
часть, хладагент, еще находящийся в испари-
теле в виде жидкости, вытесняется оттуда дав-
лением горячих газов.
При впрыске в нижнюю часть содержаща-
яся в испарителе жидкость должна быть пред-
варительно подогрета. Иначе, при прочих рав-
ных условиях, впрыск горячих газов в верхнюю
часть испарителя обеспечивает несколько мень-
шее время оттаивания, чем впрыск в нижнюю
Таблица 3.1.2-10
Тепловая мощность, необходимая для оттаивания горячими газами испарителя с оребренными трубками
Указанные величины получены для толщины снежной шубы при включении режима оттаивания примерно в одну
четверть расстояния между ребрами н времени оттаивания около 30 минут.
Температура окружающей среды/ температура испарения, °C	Прогнозируемая тепловая мощность, Вт/м2, для расстояния между ребрами, мм			
	8	10	15	20
0/10	150 '	180	260	320
-25/-40 -30/-40	120	150	200	270
3.1.2. ИСПАРИТЕЛИ
763
часть, поскольку в последнем случае прогрев
поверхности испарителя более равномерный и
повышение температуры менее значительное.
В табл. 3.1.2-10 приведены значения тепло-
вой мощности, необходимой для оттаивания го-
рячими газами одного квадратного метра по-
верхности испарителя. Эти мощности рассчи-
таны исходя из предположения, что толщина
снежной шубы равна примерно одной четвер-
ти расстояния между' ребрами при времени от-
таивания около 30 минут.
З.1.2.5.6.	Пример системы оттаивания
В качестве примера кратко опишем систе-
му оттаивания с электронагревателями, исполь-
зуемую в потолочных кубических испарителях,
представленных на рис.3.1.2-19.
Изготовитель предлагает два простых реше-
ния проблемы автоматизации процесса оттаи-
вания. Первое осуществляется посредством
программного устройства, называемого
“Paragon”, второе предполагает использование
простого программируемого коммутатора, объе-
диненного с реле. Рассмотрим первую систему'
(рис. 3.1.2-26).
Программно-временное устройство “Para-
gon” содержит'.
-	один синхронный электродвигатель (220/
240 В, 1-фазный, 50 Гц);
-	один униполярный переключатель (или
аналогичное устройство);
-	встроенный электромагнит, обеспечиваю-
щий возвращение контакта в положение “ох-
лаждение” по команде термореле окончания
режима оттаивания.
Устройство “Paragon” работает следующим
образом. В назначенное время суток (4 или 6
раз в день в зависимости от модели программ-
ного устройства) контакт переключателя меха-
нически перебрасывается, цикл охлаждения
останавливается и начинается цикл оттаивания.
Когда оттаивание заканчивается, контрольное
термореле запитывает электромагнит, который
вновь перебрасывает контакт переключателя:
цикл оттаивания прекращается, в то время как
цикл охлаждения возобновляется. Если элект-
ромагнит не смог выполнить свою задачу, ос-
тановка оттаивания обеспечивается механичес-
ки с помощью встроенной системы безопасно-
сти программно-временного устройства.
Во время периода А (цикл охлаждения) '.
-	контакт FD термореле FD.DC5709L замк-
нут, контакт DC разомкнут;
-	электронагреватели обесточены;
-	вентиляторы непрерывно вращаются;
-	положение жидкостного электромагнитно-
го клапана определяется реле окружающей тем-
пературы в зависимости от потребности в хо-
лоде;
-	компрессор запитан и контролируется реле
низкого давления при работе в режиме откач-
ки (pump down);
-	на испарителе постепенно накапливается
иней.
Во время периода В (цикл оттаивания):
-	в заданный момент времени контакт ПВУ
механически перебрасывается из положения В
(охлаждение) в положение А (оттаивание);
-	электромагнитный клапан закрывается;
-	компрессор останавливается;
-	реле СА запитывается, контакт са] размы-
кается и вентиляторы останавливаются, контакт
caj замыкается;
-	электронагреватели запитываются, подо-
гревая испаритель, поддон и трубопровод сли-
ва талой воды;
-	талая вода стекает в поддон и из него сли-
вается в сточный желоб; температура испари-
теля находится в районе 0°С;
-	когда весь иней на испарителе растает, его
температура поднимется выше 0°С.
Во время периода С (возврат к циклу ох-
лаждения батареи):
-	когда температура оребренной батареи до-
ходит до +12°С, контакт термореле 5709L пе-
ребрасывается из положения FD в положение
DC. Встроенный электромагнит ПВУ запиты-
вается и переводит контакт ПВУ из положения
А (оттаивание) в положение В (охлаждение).
Одновременно с этим:
-	снимается напряжение с электронагрева-
телей;
-	обесточивается реле СА, контакт СЭ] за-
мыкается, саз размыкается;
764
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Рис.3.1.2-26. Схема программно-временного устройства (ПВУ), обеспечивающего автоматическое оттаивание пото-
лочных кубических испарителей (рис. 3.1.2-19 ХПВУ “Paragon” для испарителей kb, Friga-Bohn)
3.1.2. ИСПАРИТЕЛИ
765
-	запускается компрессор;
-	открывается электромагнитный клапан;
-	переброшенный контакт реле 5709L пре-
пятствует запуску вентиляторов и оребренная
батарея, не обдуваемая воздухом, очень быст-
ро охлаждается, в результате чего последующий
запуск вентиляторов не будет приводить к по-
ступлению теплого воздуха в холодильную ка-
меру.
Во время периода D (возврат к циклу ох-
лаждения камеры):
-	температура термореле 5709L падает до
величины, заключенной между +2 и -3°С, и его
контакт перебрасывается из положения DC в
положение FD. Запускаются вентиляторы, и ус-
тановка продолжает работать так же, как в пе-
риод А.
3.1.2.6.	Пример выбора испарителя
При известных основных параметрах холо-
дильной установки, среди которых главным,
разумеется, является холодопроизводитель-
ность установки в целом и испарителей в част-
ности, а также при выбранном типе испарите-
ля, который наилучшим образом удовлетворя-
ет рассматриваемым условиям применения,
остается только отобрать конкретную модель
испарителя данного типа.
Каталоги всех производителей содержат не-
обходимую для этого информацию, и в качестве
примера мы собираемся дать подбор испари-
теля для холодильной камеры объемом 50 м3,
предназначенной для хранения фруктов и ово-
щей при температуре +4°С и относительной
влажности 85%. Холодопроизводительность
испарителя, в качестве которого выбран пото-
лочный кубический испаритель, должна быть
равна 3220 Вт. Изготовитель предлагает вам
номограмму для отбора конкретного испарите-
ля, на которой нанесены (рис. 3.1.2-27) либо
объем холодильной камеры (50м3), либо по-
требляемая холодопроизводительность испари-
теля (3220 Вт). На основании этих данных на
правой стороне номограммы по вертикали
(если дан объем) или по горизонтали (если дана
холодопроизводительность) проводим прямую
до пересечения с линией, соответствующей за-
данной температуре в камере (в нашем случае
средняя линия для температуры в камере
7’с=+6...+4°С). Затем из полученной точки пе-
ресечения проводим горизонтальную линию
влево. По специальной таблице (далее она бу-
дет описана) находим, что при относительной
влажности 85% перепад Д7’ на испарителе дол-
жен составлять 7°С (точнее, просто 7 К). В вер-
хней левой части номограммы из точки, соот-
ветствующей температуре в камере +4°С, про-
водим горизонтальную прямую до пересечения
с кривой, для которой Д7’=7°С, а затем из точ-
ки пересечения проводим вертикаль вниз до
пересечения с горизонталью, ранее проведен-
ной из правой части номограммы в левую. В
результате обе эти линии пересекаются в ниж-
ней левой части номограммы, на кривой, от-
носящейся к модели испарителя GL43, харак-
теристики которого приведены в каталоге про-
изводителя.
Этот тип номограммы очень удобен для ре-
шения практических задач, однако не надо
упускать из виду, что такие номограммы стро-
ятся на основании целого рада дополнительных
специальных условий, которые для вашей за-
дачи должны быть такими же, что и при рас-
чете номограммы. В частности, номограмма на
рис. 3.1.2-27 была получена на основе следую-
щих предположений:
-	средний коэффициент теплоотдачи стенок
равен 0,28 Вт/(м2-К), если камера работает при
положительной температуре, и 0,20 Вт/(м2-К),
если температура в камере отрицательная;
-	ежедневная замена хранящейся продукции
свежей составляет 10% от всех запасов;
-	товары, вновь закладываемые на хране-
ние, имеют начальную температуру + 25°С для
камер с положительной температурой и уже за-
морожены до -7 °C для камер с отрицательной
температурой;
-	охлаждение вновь заложенной продукции
до температуры камеры производится за 20 ча-
сов.
766
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХМАШИН
Объем камеры, м3
Рис.3.1.2-27. Номограмма для выбора модели испарителя из номенклатуры, предлагаемой данным производителем, в
зависимости от желаемой температуры холодильной камеры (или холодопроизводительности, поскольку, будучи взаимо-
связанными, эти две величины дают варианты построения номограммы) и от перепада на испарителе АТ (номограмма
выбора потолочных кубических испарителей моделей GL, RL и BL Artec/ Alfa-Laval)
3.1.2. ИСПАРИТЕЛИ
767
3.1.2.7.	Оптимальные режимы
эксплуатации испарителей
Чтобы закончить раздел, посвященный ис-
парителям, опишем электронную систему, обес-
печивающую оптимальные режимы эксплуата-
ции испарителей холодильного торгового обо-
рудования, которая позволяет:
-	оптимизировать потребление энергии за
счет автоматической подстройки регулирующе-
го вентиля;
-	улучшить сохранность продуктов за счет
поддержания оптимальной температуры;
-	постоянно отслеживать значения темпера-
тур и других параметров установки;
-	легко выявлять неисправности.
Такие системы, разумеется, существуют в
различном исполнении и выпускаются разны-
ми изготовителями применительно к конкрет-
ным холодильным установкам, работу которых
нужно оптимизировать.
Основная задача системы обеспечения оп-
тимального режима эксплуатации заключается
в контроле за впрыском жидкого хладагента в
испаритель посредством самоподстраивающе-
гося регулятора. Система содержит терморегу-
лирующий вентиль с элекгрруправлением, элек-
тронный регулятор и три датчика Pt1000 с мно-
гочисленными вариантами монтажа, дополни-
тельно обеспечивающими выполнение таких
функций, как:
-	регулирование температуры масла;
-	выдача сигнала тревоги по значениям тем-
пературы;
-	выявление аномалий;
-	выдача сигнала тревоги в случае анома-
лий в местах монтажа.
Терморегулирующий вентиль с элекгроуп-
равлением представляет собой одновременно
электромагнитный клапан и обычный ТРВ. Ои
обеспечивает впрыск жидкости в соответствии
с принципом частотной модуляции, т.е. для слу-
чая, когда продолжительность цикла впрыска
составляет 6 с, вентиль открывается и закры-
вается 1 раз. Преимущество этой системы за-
ключается в том, что вентиль может управлять-
ся для открытия всего на 6 с, что соответствует
очень незначительному открытию обычного
ТРВ. Так как ТРВ выполнен в виде классичес-
кого электромагнитного клапана, он может быть
либо полностью открыт, либо полностью за-
крыт, его конструкция в виде электроклапана
позволяет избежать последствий гидравличес-
ких ударов при регулировании по принципу
“да-нет” в жидкостной магистрали, а демпфи-
рующая система контролирует скорость, с ко-
торой клапан открывается и закрывается, обес-
печивая тем самым регулирование, основанное
на длительности импульса.
Электронный блок является мозгом систе-
мы. Обеспечивая управление ТРВ, он в то же
время выполняет функции выявления аномалий
и выдачи сигнала тревоги. Так, если система
контроля обнаружила неисправность, например
повреждение вентилятора или обрыв в цепи
датчика, блок вводит в действие систему обес-
печения безопасности и одновременно подает
сигнал тревоги.
Назначение системы безопасности состоит
в том, чтобы в течение как можно более дли-
тельного времени поддерживать сохранность
продукции и до минимума снизить опасность
выхода из строя компрессора. Кроме того, в слу-
чае какого-либо повреждения система позволя-
ет иметь минимально необходимую холодопро-
изводительность до вмешательства ремонтни-
ка. Наконец, электронный блок обеспечивает
местную или дистанционную диагностику па-
раметров установки, существенно облегчая ра-
боту ремонтника. Управление оптимальным
впрыском жидкости обеспечивается с помощью
сигнала о величине перегрева, который, следо-
вательно, также всегда должен быть оптималь-
ным, каким бы ни был режим работы. Для ре-
ализации этого требования нужно, чтобы регу-
лятор постоянно соотносил величину перегре-
ва с устойчивым минимальным сигналом, ко-
торый определяется равенством температур для
двух датчиков, правильно установленных по
длине испарителя.
768
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Рис.3.1.2-28. Система обеспечения оптимального режима жсплуатации испарителя холодильной установки, содержа
щая электронный блок (на заднем плане), электронный ТРВ (слева) н датчики (справа) (Adap-Kool, модель AKIO, Danfoss)
3.1.3. Конденсаторы и системы
их охлаждения
З.1.З.1.	Общие положения1
Ранее мы неоднократно уточняли, что зада-
ча конденсатора заключается в отводе тепла,
попадающего в него вместе с хладагентом и
накопленного, с одной стороны, в испарителе
(внешнее тепло, отнятое у охлаждаемой среды),
а с другой стороны, в компрессоре (тепловой
эквивалент механической работы компрессора
с точностью до потерь). Поток хладагента, вы-
ходящий из компрессора в виде перегретого
пара, как правило, при подходе к регулятору
представляет собой переохлажденную жид-
кость. Если читатель захочет вернуться к
рис. 1.3.6-48, например, он сможет конита гиро-
вать, что хладагент, вышедший из компрессо-
ра в состоянии перегретых паров (точка 2), по-
падает в ТРВ в состоянии переохлажденной
жидкости (точка 7). Действительно, при пере-
1 См. также “Поведение конденсаторов с воздушным
охлаждением” (Contenance d’un condenseur refroidipar air,
G.Rigot, Revue Pratique du Froid, 1993, №764, p.24-29).
ходе от точки 2 к точке 7 поток хладагента про-
ходит через три фазы:
-	снижение перегрева между' точками 2 и 4,
т.е. понижение температуры хладагента, все
еще остающегося в газовой фазе, причем в точ-
ке 4 достигается состояние насыщенных паров;
-	собственно конденсация, то есть переход
хладагента из газообразного состояния в жид-
кое при постоянной температуре между точка-
ми 4 и 5, при этом точка 5 соответствует состо-
янию, называемому насыщенной жидкостью;
переохлаждение между точками 5 и 7, где
температура жидкого хладагента понижается.
В тех случаях когда в составе установки
предусмотрен специальный агрегат, называ-
емый устройством для снятия перегрева (см. п.
3.1.4.4), а также другой специальный агрегат,
обеспечивающий переохлаждение (переохлади-
тель, см. п 1.3.6.3.5.3 и 3.1.4.5, или теплооб-
менник, см, п. 1.3.6.4.1 и 3.1.4.5), конденсатор
выполняет только собственно задачу конденса-
ции хладагента. Во всех других случаях пере-
ход хладагента из состояния перегретого пара
в состояние переохлажденной жидкости проис-
ходит в одном и том же агрегате, также назы-
3.1.3. КОНДЕНСАТОРЫ И СИСТЕМЫ ИХ ОХЛАЖДЕНИЯ
769
ваемом конденсатором, хотя он обеспечивает и
устранение перегрева, и переохлаждение.
В любом конденсаторе, обеспечивающем,
кроме обычного процесса конденсации, еще и
устранение перегрева и переохлаждение, суще-
ствуют три функциональные зоны, отличающи-
еся друг от друга характером теплообменных
процессов. Тем не менее, принимая во внима-
ние, что количество тепла, снимаемое как в
зоне устранения перегрева, так и в зоне пере-
охлаждения, гораздо меньше по отношению к
количеству тепла, снимаемому в зоне собствен-
но конденсации, разработчики часто устанав-
ливают тепловые мощности конденсаторов ис-
ходя из среднего значения коэффициента теп-
лоотдачи К. Напомним, так же как мы это де-
лали при описании испарителей, что общие
правила расчета теплоотдачи в теплообменни-
ках приведены в п. 1,3.2.6.4.
Однако расчет теплообмена в конденсаторах
не входит в компетенцию проектировщика хо-
лодильной установки, а является задачей раз-
работчика (изготовителя) конденсатора. Толь-
ко он, в зависимости от конструкции конден-
сатора, им самим спроектированного и изготов-
леного, может рассчитать тепловую мощность
этого конденсатора для номинальных условий
работы. Следовательно, в своих каталогах он
должен указывать тепловую мощность, давая
дополнительно ряд характеристик (в том чис-
ле поправочные коэффициенты), которые по-
зволят проектировщику установки определить
фактическую мощность конденсатора в услови-
ях, отличающихся от номинальных.
Впрочем, все изготовители в своих катало-
гах дают примеры подбора нужного конденса-
тора, и некоторые из этих примеров мы приве-
дем в п. 3.1.3.8.
Если массовый расход хладагента в конту-
ре обозначить через q кг/с, то количество теп-
ла, которое должно быть удалено в единицу вре-
мени, будет равно (см.рис. 1.3.6-48)
Q=qm(h2-h5), кДж/с (или кВт).
Следовательно, именно на основе этой ве-
личины для реальных условий функционирова-
ния нужно будет отыскивать в каталогах про-
изводителей наиболее подходящую модель выб-
ранного конденсатора (не только с точки зре-
ния мощности, но и с учетом стоимости, габа-
ритов и т.д).
На уровне аванпроекга тепловую мощность
конденсатора можно ориентировочно оценить
в зависимости от температуры конденсации /с,
температуры испарения /0 и типа компрессора.
В самом деле, имеем
Vo
(величины отношения даны на рис.3.1.3-
1 и 3.1.3-2).
Рис.3.1.3-1. Отношение тепловой мощ-
ности конденсатора к холодопроизводитель-
ности испарителя в одноступенчатой холо-
дильной установке, работающей на любом
хладагенте, кроме аммиака
Компрессоры, охлаждаемые
всасываемым газом -----———~
770
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Таблица 3.1.3-1
Количество тепла, удаляемое в трех рабочих зонах конденсатора в предположении об изоэнтропном сжатии
Условия работы	Хладагент	Температура перегретого пара, °C	Разность энтальпий		
				кДж/кг	%
-10/+30/ +25	R22	52		17,81	8,87
			h4-h5	176,79	88,05
			Л5-Л7	6,19	3,08
	R717	88	/12-/74	162,34	12,18
			Л4-Л5	1146,80	86,05
			Л, - Л7	23,64	1,77
-20/ +30/ +25	R22	59	Л2-Л4	23,46	11,36
			*5	176,79	85,64
			/75-/7-	6,19	3.00
	R717	ПО	Л2-Л4	218,3	15,72
			/>4 -hi	1146,80	82,58
			hs-hj	23,64	1,70
-40/+40/+30	R22	90	/12-/14	43,06	19,43
			/14-/15	165,97	74.91
			/15-/17	12,53	5,66
Й2-Л4 (см. рис.1.3.6-48) — количество тепла, удаляемое в зоне устранения перегрева (предконденсации);
ht-hs — количество тепла, удаляемое в зоне конденсации;
/15-/17 — количество тепла, удаляемое в зоне переохлаждения;
fsunh — температура перегретого пара, °C;
/„ — температура переохлажденной жидкости, °C.
Более высокие значения Q/Qo достигают-
ся при охлаждении компрессора всасываемым
газом, что является следствием тепловых по-
терь, передаваемых хладагенту’ при охлаждении
двигателя. Чтобы лучше представить себе ко-
личество тепла, подлежащее удалению в трех
рабочих зонах конденсатора, можно взглянуть
на табл. 3.1.3-1, в которой приведено несколь-
ко примеров для различных значений рабочих
температур.
Поскольку' в любом конденсаторе тепло пе-
редается от охлаждаемой среды (хладагента) к
Рис.3.1.3-2. Отношение тепловой мощности конденса-
тора к холодопроизводительности испарителя в односту-
пенчатой холодильной установке, работающей на аммиаке
охлаждающей (как правило, воде или воздуху),
температура последней, следовательно, долж-
на повыситься от температуры на входе te до
температуры на выходе ts. Изменение темпера-
туры охлаждающей среды, так же как темпе-
ратуры хладагента, представлено на рис. 3.1.3-
3.
Заметим, что согласно общему правилу тем-
пература внутренней поверхности трубок кон-
денсатора ниже температуры конденсации, сле-
довательно, конденсация как таковая начинает-
Рис.3.1.3-3. Изменение температуры хладагента и ох-
лаждающей среды в конденсаторе
3.1.3. КОНДЕНСАТОРЫ И СИСТЕМЫ ИХ ОХЛАЖДЕНИЯ
771
Таблица 3.1.3-2
Значения коэффициентов теплоотдачи А' для конденсаторов различных типов
Тип конденсатора	Коэффициент теплоотдачи А*, Вт/ (м2 К)
Конденсатор с воздушным охлаждением естественной конвекцией	от 6 до 12
Конденсатор с принудительным воздушным охлаждением	от 17 до 35
Погружной конденсатор	230
Конденсатор с параллельным оросительным охлаждением	. 290
Конденсатор с перекрестным оросительным охлаждением	520
Орошаемый конденсатор с промежуточным отбором жидкости	870
Орошаемый конденсатор Block	1000
Коаксиальный конденсатор с противотоком	700
Кожухотрубный горизонтальный конденсатор	870
Кожухотрубный вертикальный конденсатор	1150
Конденсатор-испаритель	230
ся сразу; как только хладагент попадает в кон-
денсатор. В этом случае средняя логарифмичес-
кая разность температур, с которой мы уже
встречались в п. 1.3.2.6.4, равна
Д/т = (Д/]-АГ,) / ln(Arj/Al2)
или, приближенно,
Д/m = VAll  Д/г •
Для конденсаторов, в которых количество
тепла, удаляемое из зон снятия перегрева и пе-
реохлаждения, мало, можно просто записать
Д/т=/с-(/-/е).
Точно так же, как для любого другого теп-
лообменника, если А - поверхность теплообме-
на конденсатора, а К - его коэффициент тепло-
отдачи, тепловая мощность конденсатора будет
равна
е=т<-л-дгт.
Как и коэффициенты теплоотдачи наружных
и внутренних поверхностей, коэффициент К
зависит от типа конденсатора. Значения коэф-
фициента К для конденсаторов различных ти-
пов даны в табл. 3.1.3-2.
Все конденсаторы в большей или меньшей
степени склонны к засорению, что является их
основным недостатком, снижающим интенсив-
ность теплообмена. Конденсаторы с воздушным
охлаждением, как правило, менее подвержены
засорению, если, конечно, воздух не содержит
различных твердых частиц (копоть, пыль и
т.д ). В последнем случае мощность конденса-
тора резко падает из-за того, что приносимые
с воздухом частицы оседают на ребрах и не
только снижают коэффициент теплоотдачи на-
ружной поверхности, но и препятствуют нор-
мальному течению воздуха.
Так, если конденсаторы расположены вбли-
зи деревьев, нужно внимательно следить, что-
бы опавшие листья не забивали воздушный
тракт. Очистка конденсаторов с воздушным ох-
лаждением производится сжатым воздухом или
просто струей воды.
Что касается конденсаторов с водяным ох-
лаждением, то со временем их загрязнение
практически неизбежно (рис.3.1.3-4), что час-
то влечет за собой снижение их тепловой мощ-
ности и одновременное падение характеристик
холодильной установки.
Интенсивность загрязнения зависит от про-
должительности работы конденсатора и опре-
деляется не только качеством охлаждающей
Рис.3.1.3-4. Изменение коэффициента загрязнения
конденсатора с водяным охлаждением в зависимости от
продолжительности работы
772
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ .МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
среды (водопроводная вода, засоленная вода,
морская вода и т.д.), но и типом конденсатора.
В большинстве случаев производитель конден-
сатора принимает за основу для охлаждающей
среды начальный коэффициент загрязнения Ао,
который учитывается при расчете общего коэф-
фициента теплоотдачи Кп. Эффективный коэф-
фициент загрязнения R зависит от типа охлаж-
дающей среды и степени ее чистоты. На прак-
тике полное тепловое сопротивление рассчиты-
вается по уравнению:
1 = -L+^.(a-z?o),
К Ко A, v °'
где А е - поверхность теплообмена конденсато-
ра со стороны хладагента;
At - поверхность теплообмена конденсато-
ра со стороны охлаждающей среды.
В конденсаторах с водяным охлаждением
загрязнение, как правило, обусловлено отложе-
ниями известняка, а при использовании гради-
рен и образованием водорослей. Предыдущая
формула для расчета теплового сопротивления
ясно показывает, что особенно велико влияние
коэффициента загрязнения конденсаторов с
оребренными трубками на интенсивность теп-
лоотдачи с поверхности хладагента. Сравни-
тельные испытания позволили констатировать,
что при скорости воды 2 м/с в конденсаторах,
коэффициент загрязнения которых менялся от
/?=0 до 7?=0,00034 м2 К/Вт, снижение коэффи-
циента теплоотдачи составляет примерно 60%
для труб Trufin S/T 3/4” и 40% для гладких труб
11x1. Что касается охлаждающей воды, то для
нее можно будет определять коэффициенты заг-
рязнения исходя из данных табл. 3.1.3-3.
Эти величины показывают, что с трубами,
изготовленными не из стали, можно обеспечить
меньшие значения коэффициента загрязнения.
Следовательно, может оказаться более выгод-
ным использование труб из дорогостоящего
материала, а не из стали только потому, что ко-
эффициент загрязнения для них будет меньше.
Испарительные конденсаторы часто подвер-
жены дополнительному загрязнению, обуслов-
ленному тем, что они имеют воздушные трак-
ты. Для устранения этого недостатка можно
принять следующие меры:
-	установить воздушные и/или водяные
фильтры, чтобы избежать механического за-
грязнения;
-	очищать поступающую воду или воду; ис-
пользуемую по замкнутому циклу, в случае опа-
сения относительно возможности отложения
накипи; часто достаточно просто предусмотреть
постоянное удаление излишков воды;
-	добавить средства для удаления водорос-
лей в случае опасности их образования.
Когда для охлаждения приходится постоян-
но добавлять воду, а ее жесткость составляет от
9 до 27°ТН (по французской шкале измерения
жесткости), настоятельно рекомендуется осна-
щение системы охлаждения установкой для
очистки с подачей свежей воды, в том числе и
для бессточной системы охлаждения. Часто од-
новременно предусматривают введение в ох-
лаждающую воду антикоррозионных и стаби-
лизирующих присадок. Регулирование режима
работы такого устройства может осуществлять-
ся в зависимости от электрической проводимо-
сти (см. п. 2.6.6.5), связанной с содержанием в
воде солей, или, еще проще, в зависимости от
необходимого расхода свежей воды. При про-
ектировании конденсатора разработчик всегда
будет пытаться достигать как можно более вы-
сокого значения коэффициента теплоотдачи
(точно так же, как и при проектировании ис-
Таблица 3.1.3-3
Значения коэффициентов загрязнения охлаждающей
воды для конденсаторов с водяным охлаждением
Вода, используе- мая для охлажде- НИЯ	Прочие ipv6u		Стальные трубы	
	Скорость, м/с			
	<0,9	>0,9	<0,9	>0,9
	Коэффициент загрязнения Я, м2-К/Вт			
Морская Засоленная Питьевая или ключевая Вода нз глубины больших озер Жесткая Речная Мутная Вода градирен: неочищенная очищенная	0,00008 0,0003 0,00015 0,00015 0,0005 0,0003 0.0005	0,00008 0,00015 0,00015 0,00015 0,0005 0,00015 0,0003 0,0006 0,0003	0,00015 0,0006 0,0003 0,0003 0,0005 0,0006 0,0010	0,00015 0,0003 0,0003 0,0003 0,0005 0,0003 0,0006
3.1.3. КОНДЕНСАТОРЫ И СИСТЕМЫ ИХ ОХЛАЖДЕНИЯ
773
парителя). Для этого ему необходимо учитывать
следующие специальные требования:
-	поверхность, соприкасающаяся с хлада-
гентом и предназначенная для его конденсации,
должна полностью смачиваться этим хладаген-
том;
-	указанная поверхность должна способ-
ствовать свободному течению хладагента,
-	потери давления в потоке хладагента дол-
жны быть минимальными;
-	переохлаждение хладагента должно быть
максимально возможным (переохлаждение на
1 К повышает холодопроизводительность на
1%);
-	скорость охлаждающей среды должна
быть максимально высокой;
-	при выборе материала теплообменника не-
обходимо учитывать свойства охлаждающей
среды.
Если температуры охлаждающей среды на
входе te и на выходе ts конденсатора заданы, то
ее массовый расход, обеспечивающий конден-
сатору требуемую эффективную тепловую мощ-
ность Qc, определяется по формуле
= ~с \ ’
cp,fr \ls le)
где qfr- массовый расход охлаждающей среды,
кг/с;
Qc - тепловая мощность конденсатора, кВТ
(кДж/с);
с	j- средняя удельная теплоемкость охлаж-
дающей среды, кДж /(кг-К);
t	e - температура охлаждающей среды на
входе в конденсатор, °C;
ts - температура охлаждающей среды на
выходе из конденсатор, °C.
Что касается конденсаторов с водяным ох-
лаждением. то в них расход охлаждающей воды
может меняться в очень широких пределах, на-
пример от 2,4 до 4,5 м3 на 1 ГВт тепловой мощ-
ности для испарительных конденсаторов, от 40
до 170 м3 на 1 ГВт для коаксиальных конден-
саторов. В связи с этим, прежде чем решать
вопрос о выборе типа конденсатора, необходи-
мо в совершенстве изучить возможности пунк-
та водоснабжения (располагаемый расход, хи-
мический состав воды и т.д ). Напомним, что,
поскольку конденсаторы являются аппаратами,
работающими под давлением, они должны
быть освидетельствованы службой горнотехни-
ческого надзора, снабжены соответствующим
паспортом и клеймом, а также маркировочной
табличкой, содержащей, в числе прочего, све-
дения о внутреннем объеме и давлении испы-
тания.
З.1.З.2.	Классификация конденсаторов
Из множества различных классификацион-
ных признаков конденсаторов мы будем исполь-
зовать такие, которые позволяют разграничить
конденсаторы в зависимости от типа предусмот-
ренного охлаждения. Итак, оставляя в стороне
те модели, которые практически не использу-
ются (как, например, конденсаторы, орошаемые
под действием силы тяжести), будем различать
следующие модели:
-	конденсаторы с естественным или прину-
дительным прямым воздушным охлаждением;
-	конденсаторы с прямым или косвенным
циркуляционным водяным охлаждением;
-	конденсаторы с прямым воздушным ох-
лаждением и распылением воды.
Имея в виду, что далеко не всегда можно
четко отделить одну систему от другой (напри-
мер, конденсатор испарительного типа, конден-
сатор+градирня), мы, тем не менее, думаем, что
приведенные классификационные признаки,
являясь вполне естественными, должны обес-
печить лучшее понимание принципов работы
конденсаторов и их охлаждающие возможнос-
ти.
З.1.З.З.	Различные типы конденсаторов
3.1.3.3.1.	Конденсаторы с прямым
естественным или принудительным
воздушным охлаждением (воздушные
конденсаторы)1
Конденсаторы этого типа в основном пред-
ставляют собой набор медных или стальных
трубок диаметром от 10 до 15 мм с надетыми
1 См. “Повышение КПД конденсаторов с воздушным
охлаждением” (Amelioration du rendement des condenseurs a
air, Revue Pratique du Froid. 1989, № 692, p.62-64)
774
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
на них внатяг без сварки ребрами. Ребра, натя-
гиваемые на трубки с помощью механических
или гидравлических устройств, располагаются
на расстоянии 3-5 мм друг от друга и изготав-
ливаются из меди, алюминия или стали. В от-
дельных случаях диаметры трубок могут дос-
тигать 25 мм. Некоторые производители ис-
пользуют оребренные трубки эллиптического
сечения, что, с одной стороны, повышает коэф-
фициент теплоотдачи поверхности, а с другой -
снижает потери давления в воздушном тракте.
Принципиальная схема одного из таких кон-
денсаторов представлена на рис.3.1.3-5.
Как видно из рисунка, воздух здесь цирку-
лирует непосредственно вокруг трубок конден-
сатора, в отличие от других конструкций, кото-
рые мы встретим ниже и в которых воздух на-
прямую не проходит через конденсатор. Охлаж-
дающая среда - в данном случае воздух - либо
проходит около трубок в результате естествен-
ной конвекции, либо прогоняется принудитель-
но с помощью вентиляторов и поглощает отда-
ваемое хладагентом тепло. Конденсаторы с ес-
тественным воздушным охлаждением исполь-
зуются главным образом в герметичных комп-
рессорных агрегатах малой мощности, как, на-
пример, в домашних холодильниках, где они
крепятся к задней стенке холодильника.
Конденсация хладагента происходит внут-
ри трубок. Чтобы поддерживать температуру
конденсации на возможно более низком уров-
не, даже летом, когда окружающая температу-
ра повышена, необходимо пропускать через
Рис.3.1.3-5. Принципиальная схема конденсатора с
прямым принудительным воздушным охлаждением
конденсаторы значительный расход воздуха для
снижения его температуры на выходе. Поэто-
му настоятельно рекомендуется располагать
конденсаторы с воздушным охлаждением на
открытом воздухе, например на плоских кры-
шах.
Для мощностей, не превышающих 8-10 кВт
и лишь в некоторых исключительных случаях
доходящих до 25 кВт, конденсаторы с воздуш-
ным охлаждением можно монтировать на тех
же станинах, что и компрессоры, образуя тем
самым компрессорно-конденсаторный агрегат,
собираемый непосредственно на заводе-изгото-
вителе (см., например, рис. 3.1.1-33). Для ком-
прессорно-конденсаторных агрегатов, оборудо-
ванных компрессорами открытого типа такой
мощности, конденсаторный вентилятор уста-
навливается на валу приводного двигателя ком-
прессора.
На рис. 3.1.3-6 представлен автономный кон-
денсатор с воздушным охлаждением, размеры
которого приведены в табл. 3.1.3 -4а, а техничес-
кие характеристики - в табл. 3.1.3-46.
В случаях, когда конденсаторы с принуди-
тельным воздушным охлаждением нужно уста-
новить внутри помещения, предусматривают-
ся воздуховоды как для всасываемого, так и для
выходящего воздуха, а также, в большинстве
случаев, шумоглушители (см. п. 2.5.7.6). При
этом следует удостовериться, что вентиляторы
смогут нормально работать, несмотря на допол-
нительные потери напора. Для холодильных
установок, включающих несколько контуров,
можно расположить различные конденсаторы,
обслуживающие совокупность контуров, на од-
ной раме, при этом вентиляторы могут быть
общими (конденсатор с несколькими контура-
ми). Использование лопастных вентиляторов
дает возможность некоторым изготовителям
создавать конденсаторные батареи на основе
блочных конструкций, что позволяет обеспечи-
вать наращивание их производительности про-
стым присоединением одного или нескольких
блоков. Приводные двигатели также можно ис-
пользовать для обслуживания нескольких агре-
гатов. В зависимости от размеров агрегатов и
располагаемого места их установки можно выб-
рать один из двух вариантов агрегата:
3.1.3. КОНДЕНСАТОРЫ И СИСТЕМЫ ИХ ОХЛАЖДЕНИЯ
775
Рис.3.1.3-6. Конденса-
тор с прямым воздушным
охлаждением и принуди-
тельной циркуляцией возду-
ха с помощью лопастных
вентиляторов (модель СА
Morgana)
- вертикальное расположение блоков, ког-
да сами трубки размещены горизонтально, а
воздух либо поддувается, либо всасывается па-
раллельно трубкам через охладитель. Такое
расположение сокращает площадь поверхнос-
ти, занимаемой под конденсатор, однако не по-
зволяет устанавливать последовательно более
двух вентиляторов один над другим. При не-
обходимости вертикальной установки несколь-
ких комплектов конденсаторных батарей их
можно располагать под прямым углом друг к
другу, что, во-первых, треоует меньших площа-
дей, а во-вторых, исключает взаимовлияние
воздушных потоков;
- горизонтальное расположение блоков с
вентиляторами, установленными над конденса-
торной батареей и всасывающими воздух че-
рез оребренные трубки. При таком расположе-
нии конденсаторные батареи вместе с вентиля-
торами в нужном количестве могут быть уста-
новлены в одной плоскости (рис.3.1.3-7).
З.1.З.З.2.	Конденсаторы с прямым
или косвенным водяным охлаждением
В этом классе различают главным образом
четыре типа конденсаторов, а именно:
-	горизонтальные кожухотрубные;
-	вертикальные кожухотрубные;
-	змеевиковые;
-	коаксиальные.
3.1.3.3.2.1.	Горизонтальные кожухотрубные
конденсаторы1
Кожухотрубные конденсаторы могут иметь
как горизонтальное, так и вертикальное испол-
нение, однако наиболее часто встречаются мо-
дели с горизонтальным исполнением. Горизон-
тальный кожухотрубный конденсатор состоит из
корпуса (или кожуха, или оболочки), выполня-
емого, как правило, из углеродистой стали и
закрытого с обоих концов решетками, в кото-
рых сваркой или развальцовкой закреплены
внутренние трубки. Охлаждающая вода цирку-
лирует по трубкам, тогда как конденсация хла-
дагента происходит в кожухе, т.е. между труб-
ками и внешним корпусом. На рис.3.1.3-8 пред-
ставлена принципиальная схема горизонталь-
ного кожухотрубного конденсатора.
На каждом конце кожуха нагадятся съемные
днища, обеспечивающие изменение направле-
ния движения воды по трубкам. На одном из
днищ закреплены патрубки входа и выхода
воды. Такая конструкция позволяет произво-
дить механическую чистку внутренних повер-
хностей трубок с водой, которые, как видно из
рис.3.1.3-4, быстро загрязняются.
1 См. “Развитие кожухотрубных конденсаторов” (Evo-
lution des condenseurs multitubulaires, LLegin, Revue Generate
du Froid, nov. 1989, p.613-615).
26—1369
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
776
Таблица 3.1.3-4а
Размеры конденсаторов с прямым принудительным воздушным охлаждением (рис.3.1.3-6)
По специальному заказу поставляется разновидность
с горизонтальным движением воздушного потока
Тип			А	в	X	X	Y	Диаметр труб		Масса, кг	
								Пар	Жидкость		
СА6	84	99 ИЗ	2760	1160	2670	-	1070	2 1/8"	1 1/8”	284	322	400
900		149 170	4093	1160	4003	2001	1070	2 5/8"	1 5/8"		467	581
об/мин		196 227	5426	1160	5336	2668	1070	3 1/8"	2 1/8"		614	766
		298 340	4093	2240	4003	2001	2151	2 х 2 5/8"	2x1 5/8"		909	1137
		397 454	5426	2240	5336	2668	2151	2x3 1/8"	2x2 1/8"		1203	1507
СА8	77	89 100	2760	1160	2670	-	1070	2 1/8"	1 3/8"	284	322	400
750		134 150	4093	1160	4003	2001	1070	2 5/8"	1 5/8"		467	581
об/мин		178 201	5426	1160	5336	2668	1070	3 1/8”	2 1/8"		614	766
		268 301	4093	2240	4003	2001	2151	2x2 5/8"	2х 1 5/8"		909	113”/
		357 402	5426	2240	5336	2668	2151	2 х 3 1/8"	2x2 1/8"		1203	1507
СА12		60 66	2760	1160	2670	-	1070	1 5/8"	1 1/8"		284	322
500		90 98	4093 .	1160	4003	2001	1070	2 1/8"	1 3/8"		410	467
об/мин		120 132	5426	1160	5336	2668	10^0	2 1/8"	1 5/8"		538	614
		180 199	4093	2240	4003	2001	2151	2x2 1/8"	2x1 3/8"		795	909
		240 265	5426	2240	5336	2668	2151	2x2 5/8"	2 х 1 5/8"		1051	1203
СА12		52	56	2760	1160	2670	-	1070	1 5/8"	1 1/8"		284	322
370		79 85	4093	1160	4003	2001	1070	2 1/8"	1 3/8"		410	467
об/мин		105 114	5426	1160	5336	2668	1070	2 5/8"	1 5/8"		538	614
		158 171	4093	2240	4003	2001	2151	2x2 1/8"	2х 1 3/8"		795	909
		211 228	5426	2240	5336	2668	2151	2 х 2 5/8"	2» 1 5/8"		1051	1203
Акустическое давление, те. уровень шума в децибелах (дБ), изменяется в зависимости от расстояния:
Расстояние, м
дБ (А)
20	30	40	50	70
6	9,5	12	14	18
Значения акустического давления даны для справки и могут меняться в зависимости от места расположения
установки.
3.1.3. КОНДЕНСАЮРЫ И СИСТЕМЫ ИХ ОХЛАЖДЕНИЯ
777
Таблица 3.1.3-46
Технические характеристики конденсаторов с прямым принудительным воздушным охлаждением (рис 3.1.3 6)
Тип	Тепловая мощ- ность при Л7М6°С		Вентиляторы, (380 В, 3-фазный, 50 Гц)					Пло- щадь поверх- ности, м2	Объем, дм3	Акусти- ческое давление на рас- стоянии 10 м, дБ
			Расход воздуха, м3/ч	Коли- чество, шт	0, мм	Единич- ная мощ- ность, кВт	Единич- ный ток, А			
	Вт	ккал/ч								
СА6	84	98250	84500	33000	2	762	2	4,2	312	38	59
99	115580	99400	32300	2	762	2	4,2	416	51	59
113	132100	113600	29200	2	762	2	4,2	624	76	59
149	173370	149100	49500	3	762	2	4,2	624	75	61
170	198140	170400	45000	3	762	2	4,2	936	112	61
198	231160	198800	64600	4	762	2	4,2	832	99	62
227	264180	227200	58400	4	762	2	4,2	1248	148	62
298	346750	298200	96900	6	762	2	4,2	1248	147	63
340	396280	340800	87600	6	762	2	4,2	1872	220	63
397	462320	397600	129200	8	762	2	4,2	1664	194	64
454	528370	454400	117000	8	762	2	4,2	2496	288	64
Д7'- разность температур конденсации и температуры воздуха на входе в конденсатор скорость вентиляторов
900 об/мин
Рис.3.1.3-7. Батарея из четырех конденсаторов с принудительным воздушным охлаждением и лопастными (осевыми)
вентиляторами, смонтированная горизонтально иа общем шасси и снабженная вибропоглощающимн проставками (4 уста-
новки Carrier 09GH с двумя рядами вентиляторов по 4 штуки в каждом)
778
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Рис.3.1.3-8. Принципиальная
схема горизонтального кожухотруб-
ного конденсатора (модель FKN,
Ciat):
1 - пучок медных ipy6, разваль-
цованных в решетках (2) из углеро-
дистой стали; 3 - корпус из углеро-
дистой стали; 4 - вход хладагента в
паровой фазе; 5 - выход хладагента
в жидкой фазе; 6 - жидкостный вен-
тиль; 7 - клапан ручной продувки;
8 - втулка крепления клапана; 9,
10- крепежные лапы; 11 - чугун-
ные или стальные крышки водяного
кожуха
Днища с внутренней стороны имеют не-
сколько разделенных перегородками независи-
мых полостей, размещенных на поверхности
днищ таким образом, чтобы охлаждающая вода
проходила по трубкам несколько раз в двух на-
правлениях (слева направо и справа налево). В
судовых холодильных установках ввиду нали-
чия забортной воды количество охлаждающей
воды может быть очень большим. Для таких
установок, так же как для установок, в которых
конденсатор охлаждается водой, которая сама
затем охлаждается в соответствующем конту-
ре (градирне), наличие большого расхода воды
часто позволяет запараллелить половину труб.
Тогда вода полностью проходит конденсатор за
один раз туда и обратно. Что касается конден-
саторов, для охлаждения которых предусмотре-
но использование водопроводной воды, все бо-
лее и более дорожающей, то в них расход ох-
лаждающей воды стремятся снизить до мини-
мально возможного, для чего на днищах кожу-
ха устанавливают как можно больше перегоро-
док, обеспечивая тем самым многократное чис-
ло проходов воды в трубках туда и обратно. На
выходе из конденсатора охлаждающая вода на-
гревается, как правило:
-	на 2-3 К в конденсаторах, охлаждаемых
забортной водой,
-	на 4-6 К в конденсаторах с косвенным ох-
лаждением, в которых охлаждающая вода сама
затем охлаждается в градирне;
-	на 10-30 К в конденсаторах, охлаждаемых
водопроводной водой из сети общественного
потребления.
Независимо от типа используемого хлада-
гента обечайка кожухотрубных горизонтальных
конденсаторов изготавливается из цельнотяну-
тых или сварных стальных труб, решетки для
трубок делаются из стального листа, а днища -
из чугуна или стального листа. С другой сто-
роны, для судовых холодильных установок, ра-
ботающих не на аммиаке, часто для изготовле-
ния решеток и реже для днищ используют цвет-
ные металлы. Для аммиачных конденсаторов
внутренние трубки всегда изготавливают из
бесшовных стальных труб с наружным диамет-
ром, как правило, до 25 мм. В целях обеспече-
ния эффективной противокоррозионной защи-
ты всех стальных или чугунных деталей, сопри-
касающихся с водой, используют высокостой-
кие защитные покрытия, не разрушаемые так-
же морской водой и кислотами (например, не-
ржавеющую плакировку AISI316L, стандарт
США ASTM240, для решеток или внутреннюю
защиту крышек эпоксидным покрытием).
Средний полный коэффициент теплоотдачи
К аммиачных конденсаторов составляет от 800
до 1400 Вт/(м2 К) и зависит от диаметра тру-
бок, скорости циркуляции воды и степени за-
грязненности. Скорость воды для этих конден-
саторов не должна превышать 2,5 м/с.
Наружный коэффициент теплоотдачи he, те.
коэффициент теплоотдачи от трубок к хладаген-
ту, у конденсаторов, работающих не на аммиа-
ке, ниже, чем у аммиачных, и ниже, чем внут-
ренний коэффициент теплоотдачи, т е. от тру-
бок к воде. Поэтому для конденсаторов, рабо-
3.1.3. КОНДЕНСАТОРЫ И СИСТЕМЫ ИХ ОХЛАЖДЕНИЯ
779
Рис.3.1.3-9. Полный коэффициент теп-
лоотдачи, отнесенный к наружной поверх-
ности трубок, при конденсации в тонкой
пленке на горизонтальных оребренных
(Trufin) и гладких трубках
Скорость ВОДЫ W. м/с
тающих не на аммиаке, предусматривают труб-
ки с внутренними канавками, или турбулизато-
рами, а снаружи снабжают их ребрами. При
конденсации отличных от аммиака хладагентов
на наружной поверхности трубок скорость цир-
куляции воды внутри трубок должна быть так-
же как можно более высокой. Из рнс.3.1.3-9
ясно видно, что при повышении скорости цир-
куляции воды в трубках коэффициент теплоот-
дачи для оребренных трубок растет быстрее,
чем для гладких.
В конденсаторах с оребренными трубками
скорость циркуляции воды часто близка к 3 м/с.
Однако следует заметить, что скорость течения
воды в трубках ограничена химическим соста-
вом их материала. В табл. 3.1.3-5 приведены
максимально допустимые значения скоростей
в зависимости от сплава, из которого изготов-
лены трубки.
Эти результаты получены на основании эк-
спериментальных исследований с морской во-
Таблица 3.1.3-5
Допустимая скорость охлаждающей воды в трубках
конденсатора
Марка сплава материала трубок	Максимальная скорость воды, м/с
SF-Cu	1,5
SB-Cu	2,0
Sn-Bz 2	2.2
CuNi 10 Fe	2,5
CuZn 28 Sn	2.5
CuZn 20 Al	3,0
Cu-Ni 30 Fe	3,0
дой. Однако для воды особо высокой чистоты
можно, разумеется, закладывать значения ско-
рости, превышающие указанные в таблице.
Поставляются обычно конденсаторы, запол-
ненные инертным газом. Заполнение инертным
газом производится на заводе-изготовителе пос-
ле вакуумирования внутренних полостей кон-
денсаторов и их обезвоживания. Конденсаторы
малой мощности часто устанавливаются на той
же раме, что и компрессоры (совокупность ком-
прессор-конденсатор называют конденсатор-
ным агрегатом), или сами служат в качестве
опоры для компрессора и двигателя. В некото-
рых случаях компрессор, испаритель и конден-
сатор образуют единую установку, полностью
собранную на заводе со всеми электрическими
цепями, которую остается только подключить
к жидкостным магистралям (рис.3.1.3-10).
На рис.3.1.3-11 представлен образец кожу-
хотрубного горизонтального конденсатора, тех-
нические характеристики которого приведены
в табл. 3.1.3-6а, а размеры - в табл. 3.1.3-66 и
3.1.3-бв.
3.1.3.3.2.2.	Вертикальные кожухотрубные
конденсаторы
Хотя этот тип конденсаторов достаточно
близок к предыдущей модели, тем не менее он
имеет некоторые существенные отличия, в ча-
стности используется в основном для работы на
аммиаке. Кроме того, в крышках таких конден-
саторов отсутствуют перегородки для измене-
780
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Вход охлаждаемой
воды (с другой
стороны испарителя)
Выход охлаждаемой воды (с другой
стороны испарителя)
Испаритель
_____ Конденсатор
Рис.3.1.3-10. Охладитель жц [кости, содержащий два компрессора, испаритель и конденсатор с воздушным охлаждени-
ем (модели 30 HU-HV 018-036, Carrier):
1 - вход воды в конденсатор; 2 - выход веды из конденсатора
*• в
Рис.3.1.3-11. Горизонтальный ко-
жухотрубный конденсатор с водяным
охлаждением (модель Aqua Star AS,
Friga-Bohn)
ния направления движения воды по трубкам.
Вода внутрь вертикальных трубок подается
сверху, из водозаборного бака. Благодаря вин-
товым распределительным насадкам, установ-
ленным в верхней части трубок, веда в них зак-
ручивается и стекает по трубкам, контактируя
только с их внутренней поверхностью, в то вре-
мя как в центре трубок остается свободное про-
странство.
В результате такого движения, носящего
вихревой характер, возникает подсос воздуха и
его поток внутри трубок движется снизу вверх,
что приводит к испарению воды внутри трубок
и усиливает охлаждающее действие воды, дви-
3.1.3. КОНДЕНСАТОРЫ И СИСТЕМЫ ИХ ОХЛАЖДЕНИЯ
781
Таблица 3.1.3-6а
Технические характеристики горизонтальных кожухотрубных конденсаторов (рис. 3.1.3-11)
Модель	Номиналь- ная мощ- ность1’. кВт	Расход воды, м3/ч	Потери давле- ния в водяном тракте ДР, м вод.ст	Емкость резервуара R222’, кг ’		Емкость водяного лракта. кг	Масса, кг	Вентиль на жидкостной магисграли выхода из конденса- тора
				1	2			
AS 7,5-1-5	8	1,2	3,6	7,46	2,27	1.3	42	X
AS 10-1-5	10.7	1.6	3.6	7.34	2,26	1.4	43	х
AS 15 1-5	16	2,4	3.6	7,09	2,34	1.6	45	X
AS 20-1-8	18.6	3,2	2.4	12,05	3.64	1,64	45	X
AS 25-1-5	24	3,6	3,6	6,72	2,34	1,9	47	
AS 30-1-8	27,9	4,8		11,64	3.75	1,96	47	X
AS 35-1-5	34,6	5,2	3.6	6,22	0,35	2,3	48	
AS 40-1-10	36,9	4,8	3,3	14,82	4.7	1,4	51	X
AS 45-1 8	41,8	7.2	2.4	11,02	3,75	2,4	50	
AS 55-1-10	55,3	7,2	3.3	13.57	4,7	2,5	55	X
AS 60 1-8	60.3	10,4	2.4	10.3	0,56	3	53	
AS 70-2-10	67.8	8.9	3.4	25,26	11,15	3,5	72	X
AS 80-1-10	80,6	10,6	3.4	11,47	0,7	4	60	
AS 100-2-15	103,1	13,4	2,7	37,95	16,75	5.5	89	X
AS 110-2-10	107,5	14,0	3,3	22,07	9,92	5,17	86	
AS 115-2-18	114,1	13,4	3	45,56	20,11	6.7	99	X
AS 120 1-15	121,7	15.9	2.7	17,26	1,2	6,5	65	
AS 140-1-18	135,8	15,9	2.0	20,73	1,5	8	73	
AS 160-2-10	159,6	20,8	3,3	15,96	4,03	9,6	83	
AS 170-2-15	164,4	21,4	2,8	33,16	14,90	8,5	106	X
AS 180 2-18	182.8	21,4	3.0	39,81	17,89	Ю,5	118	X
AS 220-3-15	218,2	28,2	2.7	84.5	33,4	18,3	171	X
AS 240-2-15	244,3	31,8	2,8	26,6	6,7	14,4	108	
AS 250-3-18	245.8	28.2	3,0	101,73	40,23	20,5	195	х
AS 270-2-18	271,6	31,8	3,0	31,92	8.03	16,8	123	
AS 320-3-15	324,2	42,2	2.8	76,32	23,5	23	192	
AS 350-3-18	360,4	42.2	3	91,98	28.5	26,5	220	
AS 400-3-24	385,2	57,5	1,1	136,36	53.92	25	240	
AS 450-2-24	426,1	63,6	1,1	42,56	10,7	21,6	170	
AS 550-3-18	548,9	64,3	3	76,45	27.54	36,5	270	
AS 600-3-24	565,5	84,4	1,1	123,3	38.21	33	330	
AS 650-3-18	658,4	77,1	3	66,69	15,34	43,4	280	
AS 850-3-24	860,7	128,5	1.1	101,93	36.72	46,3	340	
AS 1000-3-24	1032,9	154,2	1.1	88,92	20,46	54	350	
AS 1200-4-24	1196,9	178.7	1,1	170,71	40,96	71	500	
AS 1500-4-24	1516,5	226,4	1,1	147,69	40,96	85	560	
AS 1700-4-24	1688,7	252,1	1.1	134,68	24,7	93	600	
11 Условия работы согласно стандарту ARI 450-87 (группа № 2): температура воды на входе ТЕЕ=29,4°; температу-
ра воды на выходе TSE=35,0°; температура конденсации ТК=40,6°. Коэффициент загрязнения EF=0.00006 м2-К/Вт.
21 1 - хладагент занимает 80% полезного объема. 2 - уровень хладагента на 5 мм ниже пучка труб.
782
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Таблица 3.1.3-66
Размеры горизонтальных кожухотрубных конденсаторов (рис.3.1.3-11)
3.1.3. КОНДЕНСАТОРЫ И СИСТЕМЫ ИХ ОХЛАЖДЕНИЯ
783
Таблица 3.1 3-6в
Размеры горизонтальных кожухотрубных конденсаторов (рис.3.1.3-11)
Модель	Номер чер- тежа	A	В	С	D	E	G	HB	HG	HL	Крепеж				Холодильные соединения	
											X	Y	z	0d	Вход пара EG	Выход жидкости SL
AS 7,5-1-5	1	556	270	175	168,3	496	120	—	60	60	130	250	123	9x20	5/8" ODF	Вентиль 1/2" ODF
AS 10-1-5	i	556	270	175	166,3	496	120	—	60	60	130	250	123	9x20	5/8" ODF	Вентиль lz2" ODF
AS 15-1-5	1	556	270	175	168,3	496	120	—	60	60	130	250	123	9x20	5/8" ODF	Вентиль 1/2" ODF
AS 20-1-8	1	856	270	175	168,3	796	120	—	60	60	130	350	223	9x20	5/8" ODF	Вентиль 1/2” ODF
AS 25-1-5	2	556	240	175	168,3	496	120	—	60	60	130	250	123	9x20	5/8" ODF	1/2" ODF
AS 30-1-8	1	856	270	175	168,3	796	120	—	60	60	130	350	223	9x20	7/8” ODF	Вентиль 5/8” ODF
AS 35-1-5	2	556	240	175	166,3	496	120	—	60	60	130	250	123	9x20	7/8” ODF	5/8" ODF
AS 40-1-10	1	1056	270	175	168,3	996	120	—	60	60	130	720	138	9x20	7/8” ODF	Вентиль 5/8" ODF
AS 45-1-8	2	656	240	175	168,3	796	120	—	60	60	130	350	223	9x20	7/8" ODF	5/8” ODF
AS 55-1-10	1	1056	270	175	168,3	996	120	—	60	60	130	720	138	9x20	1 1/8" ODF	Вентиль 7/8" ODF
AS 60-1-8	2	856	240	175	166,3	796	120	—	60	60	130	350	223	9x20	1 1/8" ODF	7/8" ODF
AS 70-2-10	2	1105	330	220	219,1	996	220	—	75	75	160	720	138	9x20	1 1/8" ODF	Вентиль 7/8" ODF
AS 80-1-10	2	1056	240	175	166,3	996	160	—	60	60	130	720	136	9x20	1 1/8" ODF	7/8" ODF
AS 100-2-15	3	1605	375	220	219,1	1496	220	75	648	75	160	720	386	9x20	I 3/8” ODF	Вентиль 1 1/8" ODF
AS 110-2-10	2	1105	330	220	219,1	996	220	—	75	75	160	720	138	9x20	1 3/8" ODF	1 1/8” ODF
AS 115-2-18	3	1905	375	220	219,1	1796	220	75	798	75	160	950	423	9x20	1 3/8” ODF	Вентиль 1 1/8” ODF
AS 120-1-15	3	1556	250	175	168,3	1496	160	60	648	60	130	720	388	9x20	1 3/8" ODF	1 1/8" ODF
AS 140-1-18	3	1856	265	175	168,3	1796	160	60	798	60	130	950	423	9x20	I 5/8" ODF	1 3/8” ODF
AS 160-2-10	2	1105	330	220	219,1	996	220	—	75	75	160	720	138	9x20	1 5/8" ODF	1 3/8" ODF
AS 170-2-15	3	1605	375	220	219,1	1496	220	75	648	75	160	720	388	9x20	1 5/8" ODF	Вентиль 1 3/8" ODF
AS 180-2-18	3	1905	375	220	219,1	1796	220	75	798	75	160	950	423	9x20	1 5/8" ODF	Вентиль 1 3/8" ODF
AS 220-3-15	3	1660	569	325	323,9	1496	363	100	646	100	279	720	386	13	2 1/8" ODF	Вентиль 1 3/8" ODF
AS 240-2-15	4	1605	375	220	219,1	1496	220	75	448	748	160	720	388	9x20	2x 1 5/8” ODF	1 3/8’ ODF
AS 250-3-18	3	1960	569	325	323,9	1796	363	100	798	100	279	950	423	13	2 1/8" ODF	Вентиль 1 3/8" ODF
AS 270-2-18	4	1905	375	220	219,1	1796	220	75	596	898	160	950	423	9x20	2x 1 5/8" ODF	1 3/8" ODF
AS 320-3-15	3	1660	569	325	323,9	1496	363	100	648	100	279	720	388	13	1 5/8" ODF	1 5/8" ODF
AS 350-3-18	3	1960	569	325	323,9	1796	363	100	798	100	279	950	423	13	2 5/8" ODF	1 5/8" ODF
AS 400-3-24	3	2560	569	32.5	323,9	2396	363	100	1098	100	279	1500	448	13	2 5/8" ODF	1 5/8" ODF
AS 450-2-24	4	2505	375	220	2)9,1	2396	220	75	796	1198	160	1500	448	9x20	2x 1 5/8" ODF	1 5/8" ODF
AS 550-3-18	3	1960	569	325	323,9	1796	363	100	798	100	279	950	423	13	2 5/8" ODF	2 1/8" ODF
AS 600-3-24	3	2560	569	325	323,9	2396	363	100	1096	100	279	1500	448	13	2 5/8" OOF	2 1/8” ODF
AS 650-3-18	3	1960	569	325	323,9	1796	363	100	798	100	279	950	423	13	2 5/8" ODF	2 1/8" ODF
AS 850-3-24	4	2560	569	325	323,9	2396	363	100	798	1196	279	1500	446	13	2x 2 5/8" ODF	2 5/8" ODF
AS 1000-3-24	4	2560	569	325	323,9	2396	363	100	796	1198	279	1500	446	13	2x2 5/8" ODF	2 5/8" ODF
AS 1200-4-24	4	2596	598	410	406,4	2396	350	100	798	1198	279	1500	448	13	2x 3 1/8” ODF	3 1/8" ODF
AS 1500-4-24	4	2596	598	410	406,4	2396	350	100	798	1198	279	1500	446	13	2x 3 1/8" ODF	3 1/8" ODF
AS 1700-4-24	4	2596	598	410	406,4	2396	350	100	798	1198	279	1500	448	13	2x 3 5/8” ODF	3 5/8" ODF
3. AI РЕГАТЫ, УЗЛЫ. ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
784
жущейся по стенкам. Вход паров хладагента
организуется, как правило, на половине высо-
ты конденсатора, и ожиженный хладагент сте-
кает в нижнюю часть конденсатора, чтобы от-
туда его можно было направить в жидкостный
ресивер. Поверхностный коэффициент тепло-
отдачи зависит от расхода охлаждающей воды
и имеет тот же порядок, что и у горизонталь-
ных кожухотрубных конденсаторов. Поскольку
вода стекает только под действием силы тяже-
сти, ее подогрев при достаточно высоком по-
треблении незначителен. Максимальная плот-
ность достигаемого теплового потока составля-
ет около 4000-4600 Вт/м2. Основные преиму-
щества этого типа аппаратов заключаются в
небольших габаритах и в возможности исполь-
зовать даже очень соленую воду, так как внут-
ренний диаметр вертикальных трубок колеблет-
ся от 50 до 60 мм и. следовательно, они могут
быть легко очищены. Использование таких кон-
денсаторов ограничивается торговым и про-
мышленным холодильным оборудованием
Пример вертикального кожухотрубного конден-
сатора и его основные характеристики пред-
ставлены на рис. 3.1.3-12.
3.1.3.3.2.3.	Кожухозмеевиковые конденсаторы
Этот тип теплообменного аппарата, в анг-
лоязычной технической литературе встречаю-
щийся под названием "shcci and coil typ”. в сущ-
ности, представляет собой, как видно из его на-
звания, змеевик из гладкой или оребренной
медной трубки с тонкими ребрами, помещен-
ный в стальной сварной кожух, который одно-
временно является жидкостным ресивером.
В табл. 3.1.3-7 представлена одна из моде-
лей такого конденсатора в горизонтальном ис-
полнении, однако существуют также и верти-
кальные варианты.
3.1.3.3.2.4.	Коаксиальные конденсаторы
Коаксиальные конденсаторы во всех отно-
шениях подобны коаксиальным испарителям,
с которыми мы встречались в п. 3.1.2.4.3 и по
поводу которых мы отмечали, что они очень
часто бывают обратимыми. Коаксиальные кон-
денсаторы изготавливаются из двух концентри-
чески вставленных одна в другую трубок, при
этом охлаждающая вода циркулирует по внут-
ренней трубке, часто снабженной ребрами, а
хладагент конденсируется в кольцевом про-
Мощность для Af=7 К, кВт	Размеры, мм		Масса, КГ
	D 0	А	
170	530	1000	2000
225	650	1100	2600
275	700	1250	3100
360	800	1350	3900
465	900	1450	5000
560	1000	1550	6000
710	1110	1750	7400
900	1250	1900	9500
1160	1400	2050	12300
1500	1600	2250	15600
Рис.3.1,3-12, Вертикальный кожухотрубный конденсатор для работы на аммиаке
3.1.3. КОНДЕНСАТОРЫ И СИСТЕМЫ ИХ ОХЛАЖДЕНИЯ
785
Таблица 3.1.3-7
Характеристики кожухозмеевикового конденсатора (модель cebh, Friga-Bohn)
Модель	Соединительные размеры			Объем резервуа- pa2’, дм3	Масса нетто, кг	Поверх- ность теп- лообмена, м2	Водопроводная вода, ДТ=20°С3)					
	Вода0	Хладагент0					Тепловая мощность, R124>		Расход воды		°C	Потери давления воды, бар
		Вход	Вы- ход									
							ккал/ч	Вт	м’/ч	м3/с		
cebh 12	3/8" ODF	3/8" ODF	3/8"	2,8	4	0,136	1200	1400	0,12	з.зю-5	10	0,05
cebh 25	3/8" ODF	3/8" ODF	3/8"	2,7	4.5	0,189	2500	2910	0,25	6,9-1 О’5	10	0,32
cebh 37	1/2" ODF	1/2" ODF	3/8”	5.9	8,5	0,470	3750	4360	0,25	6,9-10“3	15	0,04
cebh 65	1/2" ODF	1/2"ODF	3/8"	5,4	9	0,940	6500	7560	0,43	1210 s	15	0,18
’’ ODF - втулка для приема трубы такого же наружного диаметра (охватывающая трубка) с разделкой под пайку,
80% свободного внутреннего объема.
3) АТ - разность между температурой, соответствующей давлению конденсации хладагента, и температурой воды на входе.
4) Мощность для R22 и R5O2 равна мощности для R12x 1,1.
5) Дг - разность между температурой воды на входе и на выходе.
786
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Таблица 3.1.2-8а
Размеры коаксиального конденсатора моделей HF и НК, Ciat
М - внутренние диаметры (вода)
N - наружные диаметры
(хладагент)
Примечание размеры от А до I имеют
допуск ±10 мм
НК	HF	А	В	С	D	Е	F	G	Н	I	J	К	L	М	N	Объем, л		Масса, кг
																Жид- кость	Хлад- агент	
05		158	157	138	120	30	25	133	157				19	16	1/2"	0,41	0,32	2,5
06		178	179	160	120	40	25	190	214				19	16	1/2"	0,66	0,52	4,4
10	10	330	325	300	130	61	45	110	140	48	150	290	26	18	5/6"	0,9	0,7	6,5
20	20	330	325	300	130	61	45	160	190	48	150	290	26	18	5/8"	1.3	1	8
24		331	330	300	150	60	50	192	210	48	150	290	30	22	3/4"	1,9	1,36	7,9
25		381	380	350	150	60	50	192	210	34	150	360	30	22	3/4"	2,2	1,58	9
30	30	410	405	370	160	78	42	192	238	34	150	360	35	28	7/8"	2,9	2,1	11
35		410	405	370	160	78	42	227	273	34	150	360	36	28	7/8"	3,48	2,52	13
40	40	500	493	450	165	80	47	192	248	37	150	440	43	28	7/8"	4	3,1	18
50	50	500	493	450	165	80	47	192	248	37	150	440	43	28	7/8"	3.8	3,1	20
55		493	493	450	165	80	50	215	258	37	150	440	43	28	7/8"	3,5	4,8	20,5
60	60	540	535	480	170	67	60	237	307	34	150	470	55	32	1 3/8"	6,9	5.5	32
	70	650	645	580	194	70	66	210	284	32	150	570	65	42	1 3/8"	9,5	7,4	34
80	80	650	645	580	194	70	66	210	284	32	150	570	65	42	1 3/8"	8,8	7,7	39
90	90	755	750	675	270	100	73	225	305	40	200	665	75	54	1 3/8"	6,5	7	56
3.1.3. КОНДЕНСАТОРЫ И СИСТЕМЫ ИХ ОХЛАЖДЕНИЯ
787
Технические характеристики медного коаксиального конденсатора (табл.3.1.13-8а)
Таблица 3.1.3-86
HF
НК
Противоток
R22 ' Вода
Т конденсации
HF т, сс
32/37
кВт
кПа
30/37
кВт
кПа
10
20
2,6
4,0
2,8
30
9,0
17,0
18,0
13,0
40
50
13,0
24,0
15,0
68,0
13,0
25,0
8,0
40,0
Прямоток
R22 / Вода
Противоток
R22 / Вода
40 °C
Вода
26/36
20/35
HF
Т конденсации
г, °C
32/37
30/37
40 °C
Вода
26/36
20/35
кВт
кПа
кВт
кПа
кВт
ДР,
кПа
кВт
ДР,
кПа
кВт
ДР,
кПа
кВт
ДР
кПа
кВт
0,8
_____
32/37
Т конденсации________40 °C
Вода
26/36
30/37
20/35
3,4
6,0
2,0
9,7
5,0
2,0
10
20
1,9
1,9
3
2,6
1,8
3,3
2
13,0
10,0
16,0
20,0
33,0
Зо,0
23,0
36,0
52,0
20,0
30
40
50
3,8
8,3
3,2
2,6
3,9
8,6
2
6
6,7
9,7
148
2
05
06
10
20
24
25
30
35
2,9
7,0
др
кПа
3,0
кВт
др
кПа
2,6
кВт
3,0
60
20
80
9(1
38,0
29,0
58,0
60,0
65,0
24,0
140,0
40,0
29,0
40,0
60,0
42,0
13,0
40,0
38,0
48,0
44,0
65,0
85,0
28,0
14,0
52,0
38,0
60,0
50,0
85,0
100,0
21,0
8,2
38,0
24,0
60
70
80
90
14,1
12,3
19,6
33,0
12,0
22,0
26,0
14,6
12,7
20,0
34,0
7
12
15
19,6
17,0
27,0
45,9
65
3
12
25,0
22,0
35,0
59,0
2
8
9
40
50
55
60
80
90
13,0
16,0
23,0
30,0
25,0
46,0
70,0
75,0
38,0
28,0
42,0
40,0
60,0
52,0
80,0
62,0
104,0
160,0
90,0
8,0
10,0
16,0
15,0
24,0
30,0
28,0
45,0
75,0
85,0
3,0
12,0
18,0
18,0
34,0
25,0
30,0
52,0
40,0
50,0
120,0
55,0
2,4
4,2
8,5
16,0
18,0
20,0
30,0
36,0
34,0
70,0
100,0
110,0
ДР
кПа
3,4
8,0
2,8
15,0
18,0
25,0
22,0
25,0.
19.0
40,0
27,0
60,0
45,0
кВт
2,7
3,4
9,0
19,0
24,0
25,0
38,0
48,0
38,0
80,0
ДР
кПа
3,9
7,0
2,2
7,6
8,5
18,0
17.0
15,0
16,0
32,0
15,0
34,0
120,0
120,0
75,0
27,0
странстве. Благодаря ребрам, которыми снаб-
жена внутренняя трубка, и высоким скоростям
хладагента в кольцевом пространстве, в коак-
сиальных конденсаторах достигаются высокие
значения коэффициента теплоотдачи, порядка
1600-2200 Вт/(м2-К). вследствие чего при ми-
нимальных габаритах и небольшой теплооб-
менной поверхности можно получить равную
с другими типами тепловую мощность. В табл.
3.1.3-8а и 3.1.3-86 даны размеры и техничес-
кие характеристики одного из коаксиальных
конденсаторов.
3.1.3.3.2.5.	Замечания по поводу охлаждающей
воды в конденсаторах с водяным охлаждением
Мы только что рассмотрели различные типы
конденсаторов, в которых охлаждение обеспе-
чивается циркуляцией воды, входящей в них
при одной температуре и выходящей при дру-
гой, более высокой. Однако иа практике мы не
часто получаем возможность использовать воду
в неограниченном количестве и с достаточно
низкой начальной температурой, если только не
имеем дело с конденсаторами, установленны-
ми на судах и охлаждаемыми циркуляцией мор-
ской забортной воды. Особенно чувствитель-
ным дефицит охлаждающей воды может ока-
заться в городских условиях, где цена кубомет-
ра питьевой воды из водопровода очень высо-
ка. По этой причине, а также во избежание пе-
рерасхода ценнейшей жидкости, обеспечиваю-
щей непрерывность жизни на Земле, для кон-
денсаторов средней и большой мощности пре-
дусматриваются специальные устройства, по-
зволяющие до минимума снизить потребление
воды. Задача этих устройств заключается в том,
чтобы обеспечить циркуляцию охлаждающей
воды во вторичном теплообменном контуре
(закрытом или открытом) аппаратов, которые
называются градирнями или воздушными ох-
ладителями воды, а иногда известны под назва-
нием водных теплообменников.
3.1.3.3.2.5.1.	Градирни1
Градирни, называемые также башенными
охладителями воды атмосферным воздухом или
атмосферными охладителями, бывают двух
1 См. стандарты NF: ХЮ-251 “Градирни. Приемочные
испытания, класс А”;
ХЮ-252 “Градирии водяные с механическим приводом.
Испытания на местности, класс В”;
ХЮ-253 “Градирни с противотоком воды. Метод испы-
таний на монтажной площадке и расчет для составления
каталога”.
788
3. АГРЕГАТЫ. УЗЛЫ. ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ М АШИН
Рис.3.1.3-13. Принципиальная схема градир-
ни с открытым контуром охлаждения воды, по-
ступающей из конденсатора с водяным охлажде-
нием
видов в зависимости от того, каким контуром
охлаждения воды - закрытым или открытым -
они снабжены.
а) Градирни с открытым контуром
Принципиальная схема градирни с откры-
тым контуром представлена на рис.3.1.3-13.
Вода, поглотившая тепло, которое выдели-
лось при конденсации хладагента в конденса-
торе, и, следовательно, горячая (относительно),
разбрызгивается в верхней части градирни и
струится сверху вниз по теплообменнику (на
рис.3.1.3-13 не показан, но очень хорошо ви-
ден на рис.3.1.3-17). В теплообменнике проти-
вотоком, т е. снизу вверх, циркулирует воздух,
нагнетаемый илн всасываемый одним или не-
сколькими вентиляторами. Циркуляция этого
воздуха обеспечивает испарение небольшого ко-
личества стекающих пленок воды, при котором
отбирается тепло от остальной воды, становя-
щейся, таким образом, охлажденной. Измене-
ние состояния воды и воздуха представлено на
диаграмме состояния влажного воздуха
(рис.3.1.3-14).
Температура воды меняется от значения /к1
(температура на входе в градирню, которая мо-
жет слегка отличаться от температуры на вы-
ходе из конденсатора в зависимости от длины
трубопровода, окружающей температуры и т.д)
до значения (температура на выходе из гра-
дирни, которая также может слегка отличаться
от температуры на входе в конденсатор). При
этом энтальпия воздуха меняется от до h2
следовательно,
W-c(t ,-t ,) = L(h..-h,\ Вт,
' и-'l и27 v 2	I7’	’
где W - массовый расход воды в контуре гра-
дирни, кг/с;
с - средняя удельная теплоемкость воды,
кДж/(кг-К);
/и1 - температура воды на входе в градир-
ню, °C;
/ , - температура воды на выходе из гра-
дирни. °C;
L - массовый расход воздуха в контуре гра-
дирни. кг/с;
/г? - энтальпия воздуха на выходе из градир-
ни, кДж/кг;
h, - энтальпия воздуха на входе в градир-
ню. кДж/кг.
Если бы поверхность теплообмена между
водой и воздухом была бесконечно большой, то
теоретически вода смогла бы охладиться до
температуры воздуха по влажному термометру.
На практике эта величина никогда не достига-
ется, вследствие чего возникает необходимость
процессе их прохождения через градирню
3.1.3. КОНДЕНСАТОРЫ И СИСТЕМЫ ИХ ОХЛАЖДЕНИЯ
789
введения коэффициента эффективности градир-
ни, определяемого отношением
th
где th - температура воздуха по влажному тер-
мометру, которая легко определяется по диаг-
рамме состояния влажного воздуха (см. п.
2.2.3).
В качестве примера в табл. 3.1.3 -9 даны зна-
чения температуры по влажному термометру,
теоретически возможные в зависимости от от-
носительной влажности и температуры по су-
хому термометру.
Для любого проекта холодильной установ-
ки, включающего градирню, необходимо знать
базовые значения температуры по влажному
термометру в рассматриваемой географической
точке. Эти значения, которые мы приводим в
табл. 3.1.3-10, должны быть учтены в предпо-
ложении, что они будут достигнуты или даже
слегка превзойдены примерно в четыре раза в
среднестатистическом году.
В каждом идеальном цикле градирен-
ного охлаждения существует понятие мини-
мально необходимого относительного расхода
воздуха / требуемого для охлаждения дан-
ного расхода воды W ат температуры twl до
температуры t н определяемого как
I = L . IW,
min min ’
где - минимально необходимый абсолют-
ный расход воздуха.
Таблица 3.1.3-9
Теоретически возможная температура охлаждения
воды в градирне в зависимости от относительной
влажности воздуха и его температуры
Относитель- ная влаж- ность, %	Теоретически возможная температура воды, ’С, для температуры воздуха, °C		
	+20	+25	+30
30	11	14,2	17,9
40	12,4	16	19,9
50	14	17,7	21,9
60	15,5	19,5	23,8
70	16,5	20,6	25,5
80	18	22,4	27,2
90	19	23,8	28,8
100	20	25	30
Величины Imm даны на рис.3.1.3-15. В диа-
пазоне обычных значений температур воды,
подлежашей охлаждению, н температур охлаж-
дающего воздуха по влажному термометру ве-
личина Imn составляет от 0,8 до 1,2.
Необходимый эффективный относительный
расход воздуха равен
I.= LIW.
Отношение двух относительных расходов
воздуха градирни - важная характеристическая
величина, называемая отношением по воздуху
X и равная
Для каждой градирни существует взаимо-
связь между коэффициентом эффективности г]
и отношением по воздуху X. Графическое пред-
ставление этой взаимосвязи в виде
П= G (1- е’х),
составит семейство характеристических кри-
вых рассматриваемой градирни. Коэффициент
С, представляющий собой постоянную для дан-
ной градирни величину, определяется экспери-
ментально.
Для современных градирен с башнями, из-
готовленными из синтетических пластмасс, их
постоянная Ct зависит от высоты башни н име-
ет приблизительно следующие значения:
-	0,65 для высоты 0,3 м;
-	0,81 для высоты 0,5 м;
-	0,93 для высоты 0,7 м;
-	1,00 для высоты 0,9 м.
При известной постоянной Ct трафик на
рис.3.1.3-16 позволяет найти новые значения
параметров градирни, если условия работы из-
меняются.
Пример
Необходимо определить температуру воды
на выходе из градирни, если известны:
-	массовый расход воздуха £=20 000 кг/ч,
или 5,56 кг/с;
-	массовый расход воды 1Г=24 000 кг/ч, или
6,67 кг/с;
-	температура воды на входе в градирню
Zwl=30°C;
-	температура воздуха по влажному термо-
метру /а=18°С;
790
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Таблица 3.1.3-10
Базовые значения температуры по влажному термометру в различных географических точках
Европа		
Австрия	Вена Зальцбург	21,5 21
Бельгия	Брюссель	21
Великобритания	Бирмингем Глазго Лондон	19,5 18 19
Германия	Берлин	20
	Г амбург	19
	Мюнхен	21
	Франкфурт	21-22
	Шгуптард	21
Голландия	Амстердам Гаага Роттердам	20 20 21
Греция	Афины	22,5
Дания	Копенгаген	21
Ирландия	Дублин	19
Исландия	Рейкьявик	14
Испания	Барселона Мадрид Севилья	24 23 25
Италия	Венеция Генуя Милан Неаполь Рим Турин Флоренция	24,5 24,5 23 24 23 24 21,5
Кипр	Никозия	21
Норвегия	Осло	19,5
Польша	Варшава	21
Португалия	Лиссабон	22,5
Россия	Москва	19,5
Румыния	Бухарест	23,5
Финляндия	Хельсинки	19
Франция	Бордо Брест Лилль Лимож Лион Марсель Нант Ницца Париж Ренн Руан Страсбург Тулуза Шербур	21 18,5 18,5 19.5 20 21.5 21 23,5 20 19,5 19.5 20 20,5 19
Чехия	Прага	20
Швейцария	Базель Берн Женева Люцерн Цюрих	22 20,5 21 21 20,5
Швеция	Стокгольм	20
Югославия	Белград	23
Америка		
Аргентина	Буэнос-Айрес	24
Бразилия	Рио-де-Жанейро Сан-Паулу	25,5 24
Венесуэла	Каракас	22,5
Канада	Ванкувер Монреаль Торонто	20 23 23
Куба	Гавана .	26,5
Мексика	Мехико	17
Перу	Лима	24,5
США	Бостон Вашингтон Денвер Лос-Анджелес Нью-Йорк Сан-Франциско Чикаго	24 25,5 18 21 24 18,5 24
Уругвай	Монтевидео	24
Австралия и Океания		
Австралия	Аделаида Брисбен Мельбурн Сидней	20,5 24,5 23,5 22
Новая Зеландия	Окленд	23
Азия		
Афганистан	Кабул	21
Вьетнам	Сайгон	28,5
Гонконг		28
Израиль	Иерусалим Тель-Авив Хайфа	22 26.5 26,5
Индия	Бомбей Калькутта Мадрас Нью-Дели	28 28,5 28 25,5
Индонезия	Джакарта	27
Иордания	Амман	23
Ирак	Багдад	23,5
Иран	Тегеран	22
Корея	Сеул	26
Кувейт		29,5
Ливан	Бейрут	26,5
3.1.3. КОНДЕНСАТОРЫ И СИСТЕМЫ ИХ ОХЛАЖДЕНИЯ
791
Окончание табл. 3.1.3-10
Пакистан	Карачи	28
Саудовская Ара- вия	Дахран Джедда Риад	30 30,5 26
Сингапур	Сингапур	28
Сирия	Дамаск	23
Турция	Анкара Стамбул	21 23,5
Цейлон	Коломбо	28
Япония	Осака Токио Хиросима	28 27 28
Африка		
Алжир	Алжир	24,5
Ангола	Луанда	27
Гана	Аккра	28
Египет	Александрия Каир Луксор	26,5 27 27
Конго0	Леопольдвиль2*	28
Либерия	Монровия	27
Ливия	Триполи	27
Марокко	Касабланка	25
Нигерия		25,5
Судан	Порт-Судан Хартум	31 27
Тунис	Тунис	27
Эфиопия	Аддис-Абеба	19
ЮАР	Дурбан Йоханнесбург Кейптаун Претория	22 25,5 21 22
’’ Ныне Республика Заир. —Примеч. пер.
г) Ныне Киншаса, столица Республики Заир. — Примеч.
пер.
- постоянная градирни С =0,8.
Решение
По графику на рис.3.1.3-15 находим, что
относительный минимальный расход воздуха
1г равен 1,04. При этом эффективный отно-
сительный расход воздуха In=L/W=20 ООО/
24 000=0,83, откуда отношение по воздуху’ 1=7^
;mm=0’83/1-04=0’80-
Исходя из этой величины и зная, что С=0,8,
по графику на рис.3.1.3-16 можно определить
коэффициент эффективности ц, равный в на-
шем случае 0,44, н отсюда искомое охлажде-
ние, поскольку
^1-^=1(^1Ч)=°,44(30-18)=5,3 К.
Рис.3.1.3-15. Минимально необходимый относитель-
ный расход воздуха (по оси ординат) для градиренного
охлаждения
Отсюда температура воды на выходе из гра-
дирни: fw2=30-5,3=24,7 °C.
Семейство кривых на рис.3.1.3-16 с успе-
хом может использоваться для контроля харак-
теристик градирен во время приемочных испы-
таний.
Мощность, указанная изготовителем, может
рассматриваться как действительно реализуе-
мая, если значения т| н X, полученные по ре-
зультатам измерений на местности, хорошо ло-
жатся на характеристическую кривую данной
градирни исходя из уравнения этой кривой, оп-
ределенного с помощью достоверно замерен-
ных величин.
На рнс.3.1.3-17 в разобранном виде пред-
ставлена модель градирни, технические харак-
теристики которой приведены в табл. 3.1.3 -11 а,
а размеры - в табл. 3.1.3-116 и 3.1.3-11в.
Перед выбором градирни вначале необходи-
мо убедиться не только в ее механической проч-
ности, но и в наличии антикоррозийной обра-
ботки. В самом деле, большинство градирен
вынуждены работать в промышленной атмос-
фере, следовательно, в условиях более или ме-
нее значительной коррозионной активности ок-
ружающей среды. Поэтому в некоторых случа-
ях возникает потребность в использовании в их
конструкциях не просто оцинкованной стали, но
и нержавеющей стали. Существуют и другие
варианты защиты градирен от коррозии, напри-
мер нанесение специального комбинированно-
го полимерного покрытия на оцинкованную
792
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Рис.3.1.3-16. Семейство ха-
рактеристических кривых дан-
ной градирни
сталь или использование защитного слоя на
основе хроматов цинка и алюминия.
В стандартном исполнении большинство
теплообменников градирен выполнены из по-
лихлорвинила, но может оказаться необходи-
мым использование других материалов. Точно
так же, если существуют опасения, что в окру-
жающем воздухе содержатся достаточно круп-
ные частицы пыли, песка и т.д., желательно
предусматривать между поверхностями колец
градирни более значительное пространство.
Мы видели, что испарение части стекающих
струй воды обеспечивает охлаждение осталь-
ной воды. Однако практически любая вода со-
держит взвешенные или растворенные приме-
си. Эти примеси в процессе испарения остают-
ся на поверхности теплообменника, чтобы по-
том вместе со стекающей водой попасть в при-
емный бассейн, где в результате повышается
содержание растворенных солей и примесей.
Отсюда следует необходимость осуществ-
лять очистку и снижать концентрацию приме-
сей таким образом, чтобы показатель жесткос-
ти воды оставался в приемлемых пределах, так
же как и водородный показатель pH, который
должен поддерживаться в диапазоне от 7,0 до
9,0. Иными словами, необходимо предусматри-
вать обработку воды по специальной схеме, ко-
торая, в частности, представлена на рис. 3.1.3-
18 и которая может быть реализована одновре-
менно в двух вариантах в зависимости от по-
требностей и числа пользователей.
Кроме того количества воды, которое необ-
ходимо добавлять для очистки и снижения кон-
центрации примесей, нужно также восполнять
испарившуюся воду и потери на разбрызгива-
ние. Как правило, считают, что полный расход
добавляемой воды должен составлять от 5 до 6
кг/ч на 1 кВт холодопроизводительности уста-
новки.
Проблемы обработки воды достаточно
сложны, так как, даже если по результатам пер-
воначальных анализов предусмотрен один вид
обработки, все чаще и чаще случается, что ка-
чество воды меняется с течением времени и
иногда через какой-то срок может потребовать-
ся другой вид обработки. К этому добавляются
проблемы совместимости присадок для обра-
ботки воды с материалом градирни (например,
обработка кислотами не рекомендуется, если
градирня изготовлена из оцинкованной стали с
покрытиями из хромата цинка или алюминия),
поэтому наилучшим решением является при-
влечение к обработке воды специализированно-
го предприятия, которое может связаться с из-
готовителем градирни.
Другой непростой вопрос - это вопрос о
предохранении воды в накопительном бассей-
3.1.3. КОНДЕНСАТОРЫ И СИСТЕМЫ ИХ ОХЛАЖДЕНИЯ
793
Рис.3.1.3-17. Внутреннее устройство градирни (модели IMT119-410 слева и IMT 434-1790 справа, Baltimore Aircoil):
1 - теплообменник 2 - несущая конструкция; 3 -обшивка; 4 - лопастной вентилятор; 5 - система привода вентилято-
ра; 6 - привод редуктора; 7 - шарикоподшипник вентилятора; 8 - приводной двигатель вентилятора; 9 обечайка вентиля-
тора; 10 воздухосборная камера 11 — смотровой люк; 12 - устройство для распределения воды, 13 — устройство для
удаления капель; 14 - отражатели воздуха на входе в градирню; 15 - бассейн с холодной водой; 16 - решетка; 17 - вентиль
долива воды
не и стекающей воды от замерзания в холен-
ное время года, когда градирня не работает. В
этом случае наилучшсс решение заключается в
введении в состав градирни вспомогательного
бассейна, размещенного в обогреваемом поме-
щении и расположенного ниже уровня основ-
ного бассейна. Тогда при остановке насосов
воду из внешнего бассейна можно просто слить
во вспомогательный бассейн
Если расположение градирни или нехватка
плошздей не позволяют установить вспомога-
тельный бассейн, следует предусмотреть элек-
троподогреватели, предотвращающие замерза-
ние воды в основном бассейне. Выбор места
расположения градирни должен производить-
ся с соблюдением некоторых элементарных
правил (рис. 3.1.3-19).
Градирни, о которых мы только что расска-
зали, оборудованы одним или несколькими вса-
сывающими или нагнетательными вентилято-
рами. Однако существуют градирни, работаю-
щие и без вентиляторов, в которых воздух мо-
794
3. .АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ. ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Таблица 3.1.3-11а
Расход воды, л/с, в зависимости от модели градирни (рис.3.1.3-17) и ее технических характеристик
Пример. Для температуры воздуха по влажному термометру 20°С, температуры воды на выходе из градирни 25°С и
Д/=7 К нужно выбрать модель 358-N, если расход воды составляет от 51,0 до 57.6 л/с, или модель 1O25-R, если он нахо-
дится в пределах от 154 до 166 л/с.
Модель	tse, °C, при tbh=19°C												tse, °C, при tbh=20°C											
	24				26				28				25				27				29				
	Перепад температур воды ДТ, К																							
	5	7	9	11	5	7	9	11	5	7	9	11	5	7	9	11	5	7	9	11	5	7	9	11
119-Н	22,3	18,4	16,1	14,6	29,2	23,7	20,6	18,6	36,3	29,2	25,2	22,6	23,2	19,1	16,8	15,2	30.3	24,6	21,4	19,3	37,6	30,3	26,2	23,5
136-J	25,5	21,0	18,4	16,8	33,2	27,0	23,5	21,2	41,2	33,2	28,7	25.7	26,4	21,8	19,1	17,4	34,4	28,0	24,4	22,0	42,7	34,5	29,8	26,7
149-К	27,9	23,1	20,3	18,4	36,3	29,6	25,8	23,2	44,9	36,3	31,4	28,2	28,9	23,9	21,0	19,1	37,6	30,7	26.7	24,1	46,5	37,7	32.6	29,3
169-Х	31,3	26,3	23,4	21,5	40,0	33,2	29,3	26,7	48,9	40,3	35,3	32,0	32,4	27,3	24,3	22,3	41,4	34,4	30.4	27,7	50,6	41,7	36,6	33,2
177-Х	33,2	27,4	24,0	21,8	43,3	35,2	30,6	27,6	53,7	43,3	37,4	33,6	34,5	28,4	24,9	22,7	44,9	36,6	31.8	28,7	55,7	45,0	38,8	34,8
190-L	35,7	89,4	25,8	23,5	46,4	37,8	32,9	29,7	57,5	46,5	40,1	36,0	37,0	30,5	26.8	24,4	48,1	39,2	34,1	30,8	59,6	48,2	41,7	37,4
205-L	38,0	31,9	28,3	26,0	48,7	40,4	35,6	32,4	59,6	49,0	42.9	38,9	39,4	33,1	29.4	27,0	50,4	41,8	36.9	33,6	61.7	50,8	44,5	40,3
225-L	42,3	34,9	30,6	27,8	55,0	44.8	39,0	35,2	68,2	55,1	47,6	42,7	43,8	36,2	31,8	28,9	57,1	46,5	40,5	36,5	70,7	57,7	49,4	44,3
246-М	46,3	38,3	33,6	30,6	60,1	49,1	42,7	38,6	74,4	60,2	52,1	46,8	48,0	39,7	34.9	31,7	62,3	50.9	44,3	40,1	77,1	62,5	54,1	48.6
265-М	49,2	41,3	36,8	33,7	62,9	52,2	46,0	42,0	76,9	63,3	55,5	50.5	51,0	42.9	38,1	35,0	65,1	54,1	47,7	43,5	79,6	65,6	57,5	52,2
294-М	54.6	45.8	40,6	37,2	70,0	58,0	51,0	46,5	85,8	70,5	61,6	55,8	56.6	47.5	42,2	38,7	72,5	60,1	52,9	48,2	88,9	73,0	63,9	57,9
315-N	58,6	49,2	43,7	40,0	74,9	62,2	54,8	49,9	91,7	75,4	66,0	59,9	60,7	51,0	45,3	41,6	77,6	64,4	56,8	51,7	94,9	78,2	68,5	62,1
358-N	673	55,5	48,7	44,2	87,7	71,4	62,0	55,9	108	87,8	75,8	68.0	69,8	57,6	50,5	45,9	91,0	74,1	64,4	58,1	112	91,1	78,7	70,6
380-0	71,3	58,8	51,6	46,9	92,9	75,6	65,8	59,3	115	93,0	80,3	72,1	74,0	61.1	53,6	48,7	96,3	78,5	68,3	61,6	119	96,4	83,3	74,8
410-0	76.2	63,9	56,8	52,0	97,6	80,9	71,2	64,9	119	98 2	85.0	77,9	79,0	66.3	58,9	54,0	101	83,8	73,9	67,3	123	101	89,1	80,8
434-0	81,5	67,2	58,9	53,5	106	86,4	75,1	67.7	131	106	91.8	82,3	84,5	69,7	61,2	55,6	НО	89,7	78,0	70,3	136	ПО	95,3	85,5
469-0	87,1	73,0	64,8	59,4	in	92,5	81,4	74,1	136	112	98,3	89,1	90,3	75,7	67,3	61,7	115	95,9	84,4	76,9	141	116	102	92,4
513-Р	95,3	80,0	71,1	65,2	121	101	89,1	81,2	149	122	107	97,5	98,8	83,0	73,8	67,7	126	104	92,4	84,3	154	127	111	101
554-0	104	85,9	75,4	68,6	135	НО	96.0	86,7	168	135	117	105	108	89.2	78,3	71,2	140	114	99,7	90,0	174	140	121	109
607-Р	114	94,3	82,8	75,3	148	121	105	95,1	183	148	128	И5	118	97,8	86,0	78.2	153	125	109	98,7	190	153	133	119
651-Р	121	102	90,3	82,8	155	128	113	103	189	156	136	124	125	105	93,7	85,9	160	133	117	107	196	161	141	128
697-Q	129	109	97,0	89,0	165	137	121	но	201	166	146	132	134	113	100	92,3	171	142	125	114	208	172	151	137
741-Q	139	114	100	91.7	181	14"7	128	115	224	181	156	140	144	119	104	95,2	187	153	133	120	232	188	162	146
769-R	144	119	105	95,4	187	153	133	120	232	187	163	146	150	123	109	99,0	194	159	138	124	240	195	169	151
844-R	156	131	1Г	107	200	166	146	133	245	201	176	160	162	136	121	111	207	172	152	138	253	209	183	166
905-Q	170,	140	123	112	221	180	156	141	273	221	191	Г!	Гб	145	128	116	229	187	162	147	283	229	198	178
959-R	180	148	130	119	233	190	166	150	289	234	202	182	186	154	135	123	242	198	172	155	299	242	210	189
1025-R	190	160	142	130	243	202	П8	162	297	245	214	194	197	166	147	135	252	209	184	168	307	253	222	202
1098-S	204	171	152	140	260	216	191	174	317	261	229	208	211	178	158	145	269	224	198	180	328	271	238	216
1148-S	215	178	156	142	280	228	199	179	346	280	242	218	223	184	Ю2	147	290	237	206	186	359	290	251	226
1231-S	228	192	170	156	292	242	213	195	357	294	257	234	236	199	177	162	302	251	221	202	370	304	267	242
1318-Т	244	206	183	168	312	260	229	209	380	314	275	250	253	212	190	174	322	269	237	217	394	325	285	260
1395-Т	262	217	190,	172	339	277	241	218	419	340	294	265	271	224	197	179	352	287	251	226	435	353	305	274
1524-Т	283	238	211	194	361	300	264	241	441	363	319	289	293	246	219	201	374	311	274	250	457	377	330	300
1670-Т	310	260	231	212	397	329	290	264	486	399	350	317	321	270	240	220	411	341	300	274	503	414	362	329
1790-U	332	279	248	227	424	352	311	283	519	427	374	340	344	289	257	236	440	365	322	294	537	443	388	352
— температура воды на выходе;
Гьь — температура воздуха по влажному термометру.
жег циркулировать либо за счет естественной
конвекции, либо за счет эжекции. Градирня с
естественной циркуляцией воздуха по форме
точно такая же, как с принудительной, либо
близка к ней, однако ее габариты гораздо боль-
ше, потому что существенно меньшую интен-
сивность циркуляции требуется скомпенсиро-
вать резким увеличением поверхности тепло-
обмена. В связи с этим такие градирни в на-
стоящее время больше не используются.
Градирни с эжекцией воздуха, по существу
представляют собой кожух, образующий в нут-
3.1.3. КОНДЕНСАТОРЫ И СИСТЕМЫ ИХ ОХЛАЖДЕНИЯ
795
Окончание табл. 3.1.3-11а
Модель	fse, °C, ПРИ tbh=21°C												fse, °C, при tbh=22°C											
	26				28				30				27				29				31			
	Перепад температур воды АГ, К																							
	5	7	9	11	5	7	9	11	5	7	9	11	5	7	9	11	5	7	9	11	5	7	9	11
119-Н	24,1	19,8	17,4	15,8	31,4	25,6	22,2	20,0	39,1	31,5	27,2	24,4	25,0	20,6	18,1	16,4	32,6	26,5	23,1	20,8	40,5	32/	28,2	25.3
136^1	27,4	22,6	19,9	18,1	35,7	29,1	25,3	22,8	44,2	35,8	30,9	27,7	28,5	23,5	20,7	16,8	37,0	30,2	26,3	23,7	45,9	37,1	32,1	28,8
149-К	30,0	24,8	21,8	19,9	39,0	31,9	27,7	25,1	48,2	39,1	33,8	30,4	31,2	25,8	22,7	20,6	40,4	33,1	28,8	26,0	50,0	40,5	35,1	31,5
169-Х	33,6	28,3	25,2	23,1	42,9	35,7	31,5	28,8	52,4	43,2	37,9	34,5	34,8	29,4	26,1	24,0	44,4	37,0	32,7	29,8	54,2	44,8	39,3	35,7
177-Х	35,8	29,5	25,9	23,6	46,6	37,9	33,0	29,8	57.7	46,7	40,3	36,2	37,1	30,7	26,9	24,5	48,3	39,4	34,3	30,9	59,9	46,4	41,8	37,6
190-L	38,4	31,7	27,9	25,3	49,9	40,7	35,4	32,0	61,8	50,0	43,2	38,8	39,8	32.9	28,9	26,3	51,7	42,3	36,8	33,2	64,0	51.9	44.9	40,3
205-L	40,6	34,3	30,5	28,0	52,2	43,4	38,2	34,9	63,9	52,6	46,1	41,8	42,4	35,6	31,7	29,1	54,1	45,0	39,7	36,2	66,2	54,6	47,8	43,4
225-L	45,5	37,6	33,0	30,0	59,2	48,3	42,0	37,9	73,3	59,3	51г3	46,0	47.2	39,0	34,3	31,2	61,4	50,1	43,6	39.4	76.0	61,5	53,2	47,8
246-М	49,8	41,2	36,2	33,0	64,6	52,8	46,0	41,6	79,9	64,8	56,1	50,4	51.7	42,8	37,6	34,3	67,0	54,8	47,8	43,2	82,8	67,2	58,2	52,3
265-М	52,8	44,5	39,6	36,3	67,5	56,1	49,5	45,2	82,4	68,0	59,6	54,1	54,8	46,1	41,1	37,7	69,9	58,2	51,3	46,9	85,3	70,4	61,8	56,2
294-М	58,7	49,3	43,8	40,1	75,2	62,3	54,9	50,0	92,1	75,7	66,3	60,1	60,8	51,1	45.4	41.7	77,9	64,7	57,0	51,9	95,4	78,5	68,8	62,4
315-N	62,9	52,9	47,0	43,1	80,4	66,8	58,9	53,7	98,3	81,0	71,0	64,4	65,2	54,6	48,8	44,8	63,3	69,3	61,1	55,7	101	84,0	73,6	66,8
358-N	72,4	59,8	52,5	47,7	94,4	76,9	66,9	60,3	117	94,5	81,7	73,3	75,2	62,1	54,6	49,6	97,9	79,6	69,4	62,7	121	98,1	84,8	76,1
380-0	76,8	63,4	55,7	50,6	99,8	81,4	70,9	64,0	123	100	86,5	77,7	79,7	65,8	57,9	52,6	103	84,5	73,6	66,5	128	103	89,8	80,7
410-0	81,8	68,8	61,1	56,1	104	86,9	76,6	69,9	128	105	92,4	83,9	84,9	71,3	63,5	58,2	108	90,2	79,5	72,5	132	109	95,9	87,0
434-0	87,7	72,4	63,6	57,8	114	93,1	81,0	73,1	141	114	98,9	88,8	91,0	75,2	66,1	60,1	118	96.6	84,1	75,9	146	118	102	92,2
469-0	93,6	78,6	69,8	64,0	119	99.5	87,6	79,8	147	120	105	95,9	97,1	81,5	72,5	66,5	124	103	90,9	62,9	152	125	109	99,5
513-Р	102	86,1	76,6	70,3	130	108	95,9	87,4	159	131	115	104	106	89,3	79,5	72,9	135	112	99,5	90,7	165	136	119	108
554-0	112	92,6	81,4	74,0	145	118	103	93,5	180	146	126	113	116	96,2	84,5	76,9	151	123	107	97,1	187	151	131	117
607-Р	122	101	89,3	81,3	159	130	113	102	196	159	138	124	127	105	92,8	84,4	165	135	117	106	204	165	143	129
651-Р	130	109	97,2	89,2	166	138	122	ill	203	167	147	130	135	113	101	92,6	172	143	126	115	213	173	150	135
697-0	139	117	104	95,8	177	147	130	119	216	178	156	142	144	121	108	99,4	183	152	135	123	223	185	162	147
741-0	149	123	108	98,9	194	159	138	124	241	195	168	151	155	128	ИЗ	102	202	165	143	129	249	202	175	157
769-R	155	128	113	103	202	165	143	129	249	202	175	157	161	133	117	107	209	171	149	134	258	210	181	163
844-R	168	141	126	115	215	178	157	143	262	216	190	172	174	147	130	120	222	185	163	149	272	224	197	169
905-0	182	151	133	121	237	194	169	152	293	238	206	185	189	157	136	125	246	201	175	158	304	'247	213	192
959-R	193	160	141	128	251	205	179	161	310	251	218	196	200	166	146	133	260	213	185	168	321	261	226	203
1025-R	204	172	153	140	261	217	191	174	318	263	230	209	211	178	159	146	270	225	198	181	330	272	239	217
1098-S	218	184	164	151	278	232	205	187	339	281	246	224	226	191	170	156	288	240	212	194	351	291	255	232
1148-S	231	191	168	153	301	246	214	193	372	301	261	234	240	199	175	159	312	255	222	201	385	312	271	243
1231-S	245	206	183	168	313	260	230	209	383	316	277	251	254	214	190	175	324	270	238	217	396	327	287	261
1318-Т	263	222	197	180	334	278	246	224	408	337	296	269	272	229	204	187	346	288	255	233	421	349	307	276
1395-Т	281	233	205	186	365	298	260	235	451	366	317	285	292	242	213	194	378	310	269	244	466	379	328	296
1524-Т	303	255	227	209	387	322	264	259	473	390	342	311	314	265	236	217	401	334	295	269	489	404	355	323
1670-Т	333	280	249	228	426	353	312	284	521	429	376	341	345	290	258	237	441	367	323	295	540	445	390	354
1790-U	357	300	267	245	455	379	334	305	556	459	402	365	370	311	277	254	472	393	347	316	576	475	417	379
ренний диффузор, с распределительным уст-
ройством впрыска воды, расположенным на
входе воздуха, каплеуловитель н бак рекупера-
ции воды. В этом типе градирен только за счет
вдува н распыла в них воды под давлением
обеспечивается перемещение больших объемов
воздуха (рис.3.1.3-20)
Поскольку в таком устройстве получается
очень однородная смесь воды и воздуха, про-
цесс испарения воды в нем происходит без ка-
кой-либо потребности в дополнительных повер-
хностях теплообмена.
796
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Таблица 3.1.3-116
Размеры градирен (рнс.3.1.3-17) (модели от IMT-119 до IMT-410)
Модель	Масса (приблизительно), кг (все модели объединены с бассейном)			Расход воздуха, М/С	Двигатели вентилято- ров, кВт	Размеры, мм						Подсоедини- тельные разме- ры, мм	
	В рабочем состоянии	При транс- портировке	Наиболее тяжелая секция11			А	в	с	D	Е	F	Вход	Выход
IMT-119	4200	1990	800	13,8	4 8.2,2	2480	2400	2225	4720	1200	850	150	200
IMT-136	4200	1990	800	157	5,5 8.2,2	2480	2400	2225	4720	1200	850	150	200
I МТ-149	4200	1990	800	17,3	7,5 8. 2,2	2480	2400	2225	4720	1200	850	150	200
I МТ-169	4360	2060	870	17,1	9 8.2,2	2480	2400	2530	4720	1200	850	150	200
IMT-177	5030	2230	940	20,5	9 8.2,2	3080	2400	2225	4720	1200	850	150	200
I МТ-190	5030	2230	940	22,1	11 &4	3080	2400	2225	4720	1200	850	150	200
IMT-205	5240	2320	1030	20,8	11 & 4	3080	2400	2530	4720	1200	850	150	200
IMT-225	6200	2630	1070	26,2	11 8.4	3080	3000	2225	4750	1500	1150	200	200
IMT-246	6200	2630	1070	28,6	15 8.5,5	3080	3000	2225	4750	1500	1150	200	200
IMT-265	8470	2770	1190	26,9	15 & 5,5	3080	3000	2530	4750	1500	1150	200	200
IMT-294	7600	3210	1410	29,9	15 8.5,5	3680	3000	2680	4900	1500	1150	200	200
I МТ-315	7600	3210	1410	32,0	18,5 8.5,5	3680	3000	2680	4900	1500	1150	200	200
I МТ-358	9750	3980	1800	41,6	18,5 8.5,5	4880	3000	2400	4920	1500	1150	250	200
I МТ-380	9750	3980	1800	44,1	22 8.7,5	4880	3000	2400	4920	1500	1150	250	200
IMT-410	10200	4190	2000	41,7	22 8.7,5	4880	3000	2710	4920	1500	1150	250	200
11 Секция теплообменника
б) Градирни с закрытым контуром
В градирнях с открытым контуром охлаж-
денная вода, стекающая в бассейн, перекачи-
вается затем в конденсатор. Однако эта вода,
хотя и подвергается непрерывной очистке, раз-
бавлению свежей водой и зачастую специаль-
ной обработке, не может в той или иной степе-
ни не загрязнять конденсатор по его длине. Сле-
довательно, можно представить себе устрой-
ство, в котором охлаждающая конденсатор вода
циркулирует по закрытому контуру, защищен-
ному от атмосферных загрязнений. В таком ус-
тройстве подлежащая охлаждению вода, выхо-
3.1.3. КОНДЕНСАТОРЫ И СИСТЕМЫ ИХ ОХЛАЖДЕНИЯ
797
Таблица 3.1.3-11 в
Размеры градирен (рис.3.1.3-17) (модели от IMT-434 до IMT-1790)
G = 410 мм
К = 260 мм
Модели от 1МТ-1395-2 до IMT-1790-2 имеют
шесть соединений
Размер F2 = 850 мм
Модель	Масса (приблизительно), кг (все модели объединены с бассейном)			Расход возду- ха, м3/с	Двигатели вентилято- ров, кВт	Размеры, мм						Подсоедини- тельные размеры, мм	
	В рабочем состоянии	При транс- портировке	Наиболее тяжелая секция			А	в	с	D	Е	F	Вход	Вы- ход
IMT-434	4780	3530	1070	50,4	22 & 7,5	3680	4800	2110	4790	2400	2050	(2)200	—
IMT-469	5370	3840	1230	47,6	22 & 7,5	3680	4800	2415	5090	2400	2050	(2)200	—
IMT-513	5370	3840	1230	52,1	30 & 7,5	3680	4800	2415	5090	2400	2050	(2)200	—
IMT-554	6430	4690	1460	64,4	22 & 7,5	4880	4800	2415	5090	2400	2050	(2)200	—
IMT-607	6430	4690	1460	70,6	30 & 7,5	4880	4800	2415	5090	2400	2050	(2)200	—
IMT-651	7120	5000	1620	66,1	30 & 7,5	4880	4800	2720	5090	2400	2050	(2)200	—
IMT-697	7120	5000	1620	70,8	37 & 7,5	4880	4800	2720	5090	2400	2050	(2)200	—
IMT-741	7980	5550	1820	86,1	37& 7,5	6080	4800	2720	5400	2400	2050	(2)250	—
IMT-769	7980	5550	1820	91,3	45	6080	4800	2720	5400	2400	2050	(2)250	—
IMT-844	9020	6140	2120	85,7	45	6080	4800	3025	5700	2400	2050	(2)250	—
IMT-9O5	9840	6850	2050	105	37	6080	6000	2720	5400	3000	2650	(2)250	—
IMT-959	9840	6850	2050	111	45	6080	6000	2720	5400	3000	2650	(2)250	—
IMT-1025	10950	7390	2320	104	45	6080	6000	3025	5400	3000	2650	(2)250	—
IMT-1O90	10950	7390	2320	112	55	6080	6000	3025	5400	3000	2650	(2)250	—
IMT-1140	11820	7820	2440	133	55	7280	6000	3070	5700	3000	2650	(2)300	—
IMT-1231	13410	8730	2890	125	55	7280	6000	3380	6010	3000	2650	(2)300	—
IMT-1310	13410	8730	2890	137	75	7280	6000	3380	6010	3000	2650	(2)300	—
IMT-1395	13890	9280	2030	165	75	7280	7200	3025	5700	3600	3250	(3)250	—
IMT-1524	15430	10020	2280	155	75	7280	7200	3330	5700	3600	3250	(3)250	—
IMT-1670	18450	11850	2940	170	75	7280	8400	3530	5850	4200	3850	(3)300	—
IMT-1790	18450	11850	2940	182	90	7280	8400	3530	6160	4200	3850	(3)300	—
Секция теплообменника
дя из конденсатора, проходит через специаль-
ный теплообменник, часто располагаемый в
нижней части обычной градирни, в котором по
принципу противотока циркулирует вода, ох-
лаждаемая в градирне с закрытым контуром
(рис.3.1.3-21).
Таким образом, в наличии имеются два кон-
тура, а именно:
-	контур, называемый первичным, который
является закрытым и в котором циркулирует
вода, охлаждающая конденсатор;
-	контур, называемый вторичным, который
является открытым и в котором циркулирует
вода, охлаждающая воду первичного контура.
798
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Двойной контур
используется в случае
нескольких потребителей,
испытывающих в разное
время различные потреб-
ности в охлажденной воде
1б
Рис.3.1.3-18. Примеры простого и сдвоеииого контуров градирен, обслуживающих конденсатор с воздушным охлаж-
дением (потребитель, поз. 17), с обработкой воды (Sulzer Escher Wyss).
1- градирня; 2 - насосы; 3 - подвод свежей воды; 4 - резервный подвод воды; 5 - контроль уровня; 6 - фильтр частич-
ного расхода; 7 - дифференциальный манометр; 8 - трубопровод воды для промывки; 9 - дозирующий насос; 10 - прибор
для измерения электропроводности воды; 11 прибор для измерения жесткости воды; 12 - устройство снижения концент-
рации примесей; 13 - канал удаления примесей; 14 - вентиль опорожнения; 15 - бак с водой; 16 - обработка воды; 17 -
потребитель; 18 - клапан перепуска; 19 - емкость с химикатами; 20 - реле температуры
3.1.3. КОНДЕНСАТОРЫ И СИСТЕМЫ ИХ ОХЛАЖДЕНИЯ
799
Направление
ВХОД г	 - Вход
воздуха г	воздуха
‘г ........i__________I_____
Вход
воздуха
Вход
воздуха
Е
Рис.3.1.3-19. Правила, соблюдаемые при выборе места расположения градирни (см. “Градирни” (Les tours de
refroidissement, R.Pielke. Ghaud, Froid, Plomberie, 1990, № 516, p.45-48)).
А Когда градирня находится ниже уровня ближайшей стены, часто вследствие порывов ветра воздух с выхода градир-
ни попадает на ее вход.
В.	Во избежание этого явления можно предусмотреть размещение градирни на соответствующем фундаменте, позво-
ляющем по меиыпей мере сравнять верх градирни с верхним уровнем близлежащей стены.
С.	В случае такого расположения также следует опасаться попадания воздуха с выхода градирни на ее вход (аналогич-
но случаю А)
D.	Для компенсации разности уровней можно на выходе воздуха установить надстройку в виде воздуховода.
Е.	Опасность попадания воздуха с выхода на вход существует не только в градирнях с нагнетательными вентилятора-
ми (размещенными на входе, как в случае А), но и в градирнях со всасывающими вентиляторами.
F.	Даже в градирнях со всасывающими вентиляторами выход должен находиться, как минимум, на уровне верха бли-
жайшей стены
Рис.3.1.3-20. Принципиальная
схема градирни с эжекцией воздуха
(Baltimore Aircoil):
1 - выравнивающая решетка на
входе воздуха; 2 - подача охлажда-
ющей воды; 3 - каплеуловитель; 4 -
отражатель воздуха; 5 - выход возду-
ха; 6 - вход воздуха; 7 - водно-воз-
душная смесь; 8 - выход охлаждаю-
щей воды; 9 - накопительный бак для
воды
WWW7
800
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Электронасос
вторичного контура
подкачки воды
Коллектор
Съемная
крышка
Трубопровод
вторичного
контура
Продувочная
трубка
Смотровой
люк
Двигатель вентилятора
с регулируемой
ременной передачей
Каплеуловитель
Распылитель
переполнения
Металлическая сетка
V — опорожнение
Поверхности
орошения
Съемная крышка
с подсоединитель-
ными трубками
Подача свежей
воды
Первичный контур
с охлаждающей
водой
Репе
температуры
Противоточный теплообменник
вода градирни/среда первичного
контура
Рис.3. J.3-21. Принципиальная схема градирни с закрытым контуром (модель73 TS, Carrier)
3.1.3. КОНДЕНСАТОРЫ И СИСТЕМЫ ИХ ОХЛАЖДЕНИЯ
801
Таблица 3 1.3-12а
Технические характеристики градирен с закрытым контуром (рнс.3.1.3-21)
Модель TDC	126	226	326	426	526	626	826	1026	1226
Конст- с простым вторичным конту- рукция ром	X	X	X	X	X	X			
с двойным вторичным конту- ром				X		X	X	X	X
Число вентиляторов	1	2	3	4	5	6	8	10	12
Масса без воды", кг	от 560 до 730	от 940 до 15оо	от 1380 до 2170	от 1740 до 2770	от 2300 до 3370	от 2700 до 4340	от 3480 до 5540	от 4600 до 6740	от 5400 до 8680
Масса в рабочем состоянии, кг	от 1100 до 1520	от 2200 до 3300	от 3200 до 5800	от 4250 до 6300	от 5600 до 7700	от 6500 до 11600	от 8500 ДО12600	от 11200 до 15400	от 13000 до 23200
Расход при номинальной	м'/ч воздуха скорости (VN)2’	дм3/с	13000 3610	26000 7220	39000 10830	52000 14440	65000 18050	78000 21660	104000 28880	130000 36100	156000 43320
при повышенной	м7ч скорости (VF)2’	дм3/с	14500 4030	29000 8060	43500 12090	58000 16120	72500 20150	87000 24180	116000 32240	145000 40300	174000 48360
при пониженной	м3/ч скорости (VR)2’	дм3/с	8700 2415	17400 4830	26100 7245	34800 9660	43500 12075	52200 14490	69600 19320	87000 24150	104400 26980
Элек- (VN) количество	1	1	1	1	2	2	2	4	4
тродви- единичная мощность кВт гатели	2,2	4	5,5	7,5	5,5-4	5,5	7,5	(2)5,5- (2)4	5,5
полная мощность	кВт	2,2	4	5,5	7,5	9,5	11	15	19	22
(VF) количество	1	1	1	2	2	2	4	4	4
единичная мощность	кВт	3	5,5	7,5	5,5	5,5-7,5	7,5	5,5	(2)5,5- (2)7,5	7,5
полная мощность	кВт	3	5,5	7,5	11	13	15	22	26	30
(VR) количество	1	1	1	1	2	2	2	4	4
единичная мощность	кВт	0,75	1,5	2,2	3	1,5-2,2	2,2	3	(2)1,5- (2)2,2	2,2
полная мощность	кВт	0,75	1,5	2,2	3	3,7	4,4	6	7,4	8,8
Водяной насос количество и мощность кВт	1 х 0,75	1 х 1,1	1 хЗ	1 хЗ или 2x1,1	1 х4	1x4 или 2x3	2x3	2x4	2x4
Объем жидкости в герметичном контуре1’, дм3	от 6 до 65	от 10 до 220	от 15 до 290	от 20 до 380	от 80 до 440	от 95 до 520	от 40 до 760	от 160 до 880	от 190 до 1040
Уровень VN на 5м	48	51	53	54	55	56	57	58	59
звуково-	на 20м	37	40	42	43	44	45	46	47	48
г0 VF на 5м	50	53	55	56	57	58	59	60	61
«авп,?'	на 20м	39	42	44	45	46	47	48	49	50
' VR на 5м яБ(А)	на 20м	45	45	47	48	49	50	51	52	53
	34	34	35	36	37	38	39	40	41
Диаметр жидкостных труб: вход-выход меняется в зависимости от расхода.
Вода патрубок переполнения и сливной патрубок 02" для всех моделей;
______добавка свежей воды:___________________03/4" для всех моделей.
" Значения даны с разбросом, с учетом большой структурной изменяемости теплообменника
VR - пониженная скорость 400 об/мин (6,7 об/с), VN - номинальная скорость 600 об/мин (10 об/с), VF - повышенная скорость 660 об/мин
(11 об/с).
3) Нулевой уровень 2-1 О’4 мбар перед вентилятором в безэховой камере. Допустимые отклонения ±3 дБ.
Двойной теплообмен, разумеется, неблаго-
приятно сказывается на величине температуры
воды, подающейся в конденсатор, но, с другой
стороны, помимо преимущества, о котором мы
говорили раньше, вследствие расположения
теплообменника на дне бассейна, вне влияния
атмосферного воздуха, можно при желании
превратить такую систему в открытую и за счет
этого в теплое время года добиться дополни-
тельно снижения температуры на несколько гра-
дусов.
В табл. 3.1.3-12а и 3.1.3-126 приведены тех-
нические характеристики и размеры градирни
с закрытым контуром, представленной на рис
3.1.3-21.
3.1.3.3.2.5.2. Сухие градирни
Сухая градирня также представляет собой
систему косвенного охлаждения конденсатора
Как следует из ее названия, в сухой градирне
охлаждение происходит только с помощью воз-
духа. Для этого сухая градирня имеет один или
несколько вентиляторов, обычно всасывающе-
го типа, предназначенных для прогонки возду-
ха через теплообменник в котором по замкну-
тому контуру циркулирует вода, охлаждающая
конденсатор (рис.3.1.3-22).
802
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
2600
Размеры градирен, мм (рис.3.1.3-21)
Обратный
клапан
Электро-
подогреватель
(по отдельному
заказу)
Таблица 3.1.3-126
Модель TDC		L1	L2
Простой вторичный контур	Двойной вто- ричный контур		
226	426	2030	2330
326	626	3030	3330
426	826	4030	4330
526	1026	5030	5330
626	1226	6030	6330
А - вход горячей воды,
В - выход холодной воды;
С - патрубок переполнения;
D - добавка свежей воды,
Е - опорожнение
Диаметры труб для воды зависят от расхода;
X меняется в зависимости от типа тепло-
обменника
Y может меняться от 0 до 1 м; Z — 436 (два прохода); 650 (4 прохода)
3.1.3. КОНДЕНСАТОРЫ И СИСТЕМЫ ИХ ОХЛАЖДЕНИЯ
803
Рис. 3.1.3-22. Принципиальная
схема сухой градирни, предназначен-
ной для охлаждения воды, охлаждаю-
щей конденсатор
Теплообменник, как правило, выполняется
из медных трубок с алюминиевыми ребрами.
Главным отличием сухой градирни от обычной
является отсутствие в ней испарения охлажда-
емой воды, что, конечно, обеспечивает менее
интенсивное охлаждение, чем в обычной гра-
дирне, но зато не требует ни дополнительного
потребления воды, ни ее обработки и полнос-
тью исключает образование накипи или осад-
ков. Правда, в зимнее время в зависимости от
места расположения градирни нужно внима-
тельно наблюдать за состоянием воды в тепло-
обменнике, чтобы не допустить ее замерзания,
но, с другой стороны, воду можно заменить ра-
створом этиленгликоля с низкой точкой замер-
зания. Технические характеристики образцов
сухой градирни приведены в табл.3.1.3-1 За, а
их размеры - в табл.3.1.3-136.
3.1.3.3.3. Испарительные конденсаторы
Принципиальные схемы этого типа конден-
саторов представлены на рис.3.1.3.-23. Заме-
тим, что испарительные конденсаторы работа-
ют так же, как градирни (распыл воды и цир-
куляция воздуха), а разница заключается в не-
посредственном охлаждении конденсатора и
циркулирующей в нем воды в самом корпусе
конденсатора, тогда как градирня представля-
ет собой промежуточный контур охлаждения,
вынесенный за пределы конденсатора.
Данный тип аппаратов, называемый также
паровым конденсатором, является на самом
деле обычным конденсатором с водяным ох-
лаждением, в котором хладагент конденсирует-
ся в трубках, в то время как охлаждающая вода
струится по ним. Поскольку пленка воды по-
глощает тепло, выделившееся при конденсации
хладагента, постольку сама вода одновремен-
но отдает это тепло в окружающую сред}' за счет
частичного испарения. Расход воздуха, необхо-
димый для того, чтобы обеспечить испарение
воды, подается на трубки конденсатора при по-
мощи вентилятора, который может быть как
всасывающим, так и нагнетательным (рис.
3*1.3-23).
Практически во всех аппаратах перегретые
пары хладагента, перед тем как попасть в кон-
денсатор, предварительно охлаждаются в спе-
циальном устройстве для снятия перегрева, ко-
торое называется предконденсатором и на ко-
торое струящаяся вода не попадает. Во избежа-
ние непредусмотренного повышения концент-
рации солей в воде, которая многократно про-
ходит через конденсатор и, испаряясь, оставля-
ет на поверхности трубок теплообменника раз-
личные отложения, можно либо предусмотреть
добавку свежей воды в большем количестве,
чем требуется для компенсации испарившейся
воды, либо установить систему специальной
обработки воды. Что касается вопросов опре-
деления расхода добавляемой воды и ее обра-
ботки, рекомендуем обратиться к п.3.1.3.3.2.5.1.
Многие холодильные установки большую
часть времени работают с неполной нагрузкой.
При этом, а также при не слишком высокой на-
ружной температуре можно перевести испари-
тельный конденсатор на такой режим работы,
при котором циркуляция воды прекращается, а
в некоторых случаях можно даже снизить рас-
ход воздуха через конденсатор, либо снижая
число оборотов вентиляторов, либо отключая
804
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Таблица 3.1.3-1 За
Внешний вид и технические характеристики сухих градирен (модель fc cash, Friga-Bohn)
Лопастные вентиляторы
с прямым приводом и
наружным размещением
6Р —1000 об/мин		1 двигатель				
		Полезная мощность, кВт	Ток1*, А, при напряжении, В			
			220	240	380	415
8Р — 750 об/мин	Вентилятор,	0,55	3,3	3,0	1,9	2,1
12Р — 500 об/мин	0610мм	0,25	1,7	1,8	1,0	1,1
16Р — 375 об/мин		0,15	1,6	1,8	0,9	1,1
		0,15	—	—	0,3	о,3
Модели fc cash		Тепловая мощность для 30%-го раствора этиленгликоля с температурами 45/40° при температуре воздуха 32° С		Акустическое давление на расстоянии 10м2’, дБ		Число вентиля- торов	Расход воздуха, м’/ч	Поверх- ность тепло- обмена, м2	Объем контура, Дм’	Тип батареи
		кВт	ккал/ч	1	2					
6Р	1,1	17,8	16 300	53	43	1	12 550	68	6,1	А
	1.2	21,2	18 200	53	43	1	11 330	87	9Д	В
	1.3	25,9	22 300	54	44	1	10 350	116	12,3	С
	2.1	35,7	30 700	56	46	2	25 100	116	12,2	А
	2.2	44,0	37 900	56	46	2	22 660	174	184	В
	3.1	49,7	42 700	58	48	3	37 650	174	183	А
	2.3	51,7	44 500		67	47	2	20 700	233	24,6	С
	3.2	65,1	56 000	58	48	3	35 000	219	27,1	В
	3.3	70,6	60 700	58	48	3	34 000	262	27,1	В
	4.1	70,9	61 000	60	50	4	50 200	233	24,4	А
	3.4	77,9	67 000	59	49	3	31 050	349	36,1	С
	4.2	88,5	76 100	60	50	4	45 320	348	36,8	В
	4.3	97,7	84 000	60	50	4	41 400	466	47,8	С
	S.1	116,0	98 900	61	51	5	56 660	436	46,0	В
	6.2	139,2	119 700	61	SI	5	61 760	561	69,4	с
	6.1	142	122100	62	52	6	57 980	522	53,0	в
	6.2	146,5	126 000	62	52	6	64 000	582	71,0	с
	6.3	166,8	134000	62	62	6	62 100	698	71,0	с
	7.1	185,6	159 600	62	52	7	72 450	814	82,6	с
8Р	1.1	15,0	12 900	47	37	1	9 170	58	6,1	А
	1.2	19,0	16 300	47	37	1	8160	87	9,2	В
	1.3	21,2	18200	48	38	1	7 820	116	123	С
	2.1	30,1	25900	60	40	2	18 340	116	12,2	А
	2.2	38,3	32 900	50	40	2	16 300	174	18,4	В
	2.3	41,9	36 000	51	41	2	15 640	233	24,6	С
	3.1	48,4	41 600	52	42	3	27 610	174	18,3	А
	3.2	53,4	45900	52	42	3	25 200	219	27,1	В
	3.3	57,3	49 300	52	42	3	24 460	262	27,1	В
	4.1	69,7	51 300	64	44	4	36 680	233	24,4	А
	3.4	64,0	55 000	63	43	3	23 460	349	36,1	С
	4.2	71,9	61 800	54	44	4	32 600	348	36,8	В
	4.3	87,6	75 300	54	44	4	31280	465	47,8	с
	5.1	933	80 200	55	45	5	40 750	436	46,0	в
Возможны небольшие изменения в зависимости от температуры воздуха н конструктивных особенностей.
2) В полуотражающей камере - 1, без отражения - 2.
3.1.3. КОНДЕНСАТОРЫ И СИСТЕМЫ ИХ ОХЛАЖДЕНИЯ
805
Таблица 3.1 3-136
Размеры сухих градирен (табл.3.1.3-13а)
Масса нетто, кг		fc cash 1
	fc	
95	137	1.3
Подсоединительный размер контура 2D
О Соединение выхода на моделях
с подсоединительными размерами
с противоположных сторон
143	185	2.1
163	226	2.1
184	268	2.3
		
164	227	3.1
190	259	3.2
194	288	3.3
276	402	3.4
280	364	4.1
320	446	4.2
360	528	4.3
fc cash 2
fc cash 3
402	559	5.1
452	662	5.2
fc cash 5
806
3. .АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Рис.3.1.3-23. Схемы испаритель-
ных конденсаторов нагнетательного
(слева) и всасывающего (справа) ти-
пов:
1 - выход воздуха: 2 - каплеотде-
литель; 3 - вход паров хладагента. 4 -
конденсатор; 5 выход жидкого хлад-
агента; 6 - вход свежей воды; 7 - на-
сос перекачки воды; 8 - устройство ус-
транения перегрева (предконденса-
тор); 9 - вход воздуха
один или несколько из них. Чтобы избежать за-
мерзания стекающей воды, когда установка зи-
мой не работает, можно предусмотреть в соста-
ве установки промежуточный бассейн - храни-
лище воды, размещаемый в обогреваемом по-
мещении, в который при остановке насосов бу-
дет автоматически сливаться вода из бассейна
испарительного конденсатора. При неполной
нагрузке или достаточно низкой наружной тем-
пературе конденсатор сможет тогда работать в
режиме воздушного охлаждения, а вода всегда
будет готова к немедленному возобновлению
работы градирни в режиме испарительного кон-
денсатора.
Если установка промежуточного бассейна
невозможна, нужно предусматривать (как и для
градирен) спиральные или ленточные электро-
нагреватели накопительного бака, насосов и
трубопроводов. Контур охлаждения воды испа-
рительного конденсатора может служить также
для охлаждения головки блока цилиндров комп-
рессора, маслоохладителя винтового компрес-
сора и т.п.
Температура t водяного контура может
быть с высокой точностью рассчитана по фор-
муле
2 '
где tc - температура конденсации, °C. тем-
пература воздуха по влажному термометру.
Разумеется, по мере прохождения воды че-
рез различные устройства, которые она охла-
дила, ее температура будет увеличиваться. Сле-
довательно, в результате разность между тем-
Таблица 3.1 3-14а
Номинальная производительность испарительных
конденсаторов (рнс.3.1.3-24)
Модель VXC	Произво- дитель- ность, кВт	Мо- дель VXC	Произ- води- тель- ность. кВт	Модель VXC	Произво- дитель- ность, кВт
10	43,1	185	797,1	590	2541,9
15	64,6	N205	883,2	N600	2585,0
20	86,2	N230	990,9	620	2671.2
25	107,7	N250	1077,1	650/N650	2800,4
30	129,3	N275	1184,8	680	2929,7
38	163.8	N300	1292,5	720/N720	3102,0
46	198.2	320	1378,7	760 X760	3274,3
52	224,1	N325	1400,2	N800	3446,7
58	249,9	340	1464,9	840	3619,0
65	280.1	360/ N360	1551,0	900	3877.5
72	310,2	380/ N380	1637,2	980	4222,2
80	344,7	N400	1723,4	1060	4566,8
90	387.8	420	1809,5	1100	4739,1
100	430,9	450	1938,8	1180	5083.8
ПО	473,9	N460	1981,8	1240	5342,3
125	538,6	490	211-1.1	1300	5600,8
135	581,7	N500	2154,2	1360	5861,6
150	646,3	530	2283.4		
165	710,9	550/ N550	2369,6		
3.1.3. КОНДЕНСАТОРЫ И СИСТЕМЫ ИХ ОХЛАЖДЕНИЯ
807
Рис.3.1.3-24. Внутреннее устройство испарительного конденсатора.
Вверху — секция теплообменника: 1 — теплообменник; 2 — система разбрызгивания воды; 3 каплеуловитель.
Внизу секция V-образного бассейна, расположенного над вентиляторами (модель VXC, Baltimore Aircoil): 1 - смот-
ровой люк; 2 — насос перекачки воды; 3 — трубка постоянной продувки; 4 — вентиль долива воды; 5 — фильтрующая сетка;
6 твигатели вентиляторов; 7 подшипники вентиляторов; 8 — защитная решетка; 9 — валы вентиляторов; 10 — ременная
передача; 11 - вентиляторы (здесь центробежного типа)
пературой конденсации и температурой охлаж-
дающей воды будет падать, что может привес-
ти к необходимости пересмотра мощности ох-
лаждающей системы, первоначально предназ-
наченной для охлаждения конденсатора.
Коэффициенты теплоотдачи между водой
и хладагентом расположены между 450 и 700
Вт/(м2-К). Что же касается поверхностных ко-
эффициентов теплообмена между водой и воз-
духом, то они могут меняться в очень широких
пределах в зависимости от скоро1' ги движения
воздуха и расположения сети трубок конденса-
тора.
Номинальные мощности испарительных
конденсаторов, изготовленных различными
производителями, как правило, не сопостави-
77__1QRO
808
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Таблица 3.1.3-146
Технические характеристики испарительных конденсаторов, изображенных на рис.3.1.3-24
(модели VXC от 10 до 185 и от N205 до N400)
Модель VXC	Масса, кг			Рас- ход воз- духа, M'Vc	Двигатель вентилятора, кВт	Расход воды, дмэ/с	Двига- тель насоса, кВт	Заправка R717, кг	Отдельный бассейн		F	Н
	при перевоз- ке	в рабо- чем состоя- нии	самой тяжелой секции (батарея)						0 трубы, мм	масса в рабо- чем со- стоя- нии, кг		
10	580	640	580”	1,4	0,37	2,2	0,25	9	65	550	400	2007
15	660	730	660”	1,8	0.75	2,2	0,25	11	65	640	641	2248
20	740	800	450	2.1	1,1	2,2	0,25	15	65	720	883	2489
25	760	830	480	2,5	2,2	2,2	0,25	15	65	740	883	2489
30	910	1040	910"	3,9	2 2	4,7	0,37	16	80	900	375	2007
38	1020	1160	1020"	4,2	2,2	4,7	0,37	20	80	1020	616	2248
46	1150	1310	750	4,0	2,2	4,7	0,37	28	80	1170	857	2489
52	1180	1330	770	4,8	4,0	4,7	0,37	29	80	1190	857	2489
58	1300	1470	880	4,6	4,0	4,7	0,37	34	80	1330	1099	2731
65	1330	1500	910	5,5	5,5	4,7	0,37	36	80	1360	1099	2731
72	1590	190	1090	5,8	4,0	7,1	0,75	41	100	1520	959	2591
80	1620	1940	1120	6,8	5.5	7,1	0,75	45	100	1730	959	2591
90	1810	2160	1290	6,6	5,5	7,1	0.75	50	100	1960	1226	2858
100	2020	2460	1390	9,3	5,5	9,6	0,75	54	100	2180	959	2591
ПО	2060	2500	1420	10,4	7,5	9,6	0.75	59	100	2220	959	2591
125	2300	2760	1650	9.9	7.5	9,6	0,75	66	100	2480	1226	2858
135	2330	2790	1690	10,9	11.0	9,6	0.75	73	100	2520	1226	2858
150	3390	3960	2230	13.3	7.5	13.9	1.5	77	150	3540	959	3108
165	3660	4390	2640	12,8	7,5	13.9	1.5	95	150	3970	1226	3375
185	3710	4430	2690	15,7	11,0	13.9	1,5	104	150	4020	1226	3375
N205	4610	6220	2990	19,8	11,0	19.2	“» 0	109	150	5120	959	3521
N230	5180	6800	3540	19,1	11,0	19,2	2,2	134	150	5700	1226	3788
N250	5240	6860	3610	21,2	15,0	19,2	2,2	145	150	5760	1226	3788
N275	5790	7440	4080	22,2	18,5	19,2	2.2	159	150	6340	1492	4055
N300	6760	9110	4620	29,3	15,0	29,0	4,0	163	200	7510	959	3521
N325	6820	9170	4680	31,5	18.5	29,0	4,0	177	200	7570	959	3521
N360	7680	10060	5470	30.2	18.5	29,0	4,0	200	200	8450	1226	3788
N380	7780	10150	5570	32.1	22,0	29,0	4,0	209	200	8540	1226	3788
N400	8580	10990	6340	32,6	22,0	29,0	4,0	236	200	9380	1492	4055
” Агрегат поставляется целиком в виде одной сборочной единицы.
мы между собой, поскольку исходные данные,
при которых определялись значения номиналь-
ных мощностей, обычно сильно различаются
у разных изготовителей. Пример испаритель-
ного конденсатора приведен на рис.3.1.3-24, его
технические характеристики даны в табл.с
3.1.3-14а по 3.13-14в , а размеры указаны на
рис.3.1.3-25 и 3.1.3-26.
3.1.3.4.	Сравнение различных систем
охлаждения конденсаторов
В табл. 3.1.3-15 приведены основные харак-
теристики различных систем охлаждения кон-
денсаторов, позволяющие сравнивать их меж-
ду собой, что может облегчить выбор наиболее
подходящей для конкретных условий системы.
Сравнение приведено для систем с номиналь-
ной мощностью около 130 кВт при температу-
ре воздуха по влажному термометру 21 °C.
3.1.3.5.	Регулирование конденсаторов
Конденсаторы обычно настраиваются в за-
висимости от максимального значения средней
температуры охлаждающей воды, которую
можно ожидать в течение года (среднегодовая
температура). Как только эта расчетная темпе-
3.1.3. КОНДЕНСАТОРЫ И СИСТЕМЫ ИХ ОХЛАЖДЕНИЯ
809
Таблица 3.1.3-14в
Технические характеристики испарительных конденсаторов, изображенных на рис.3.1.3-24
(модели VXC от N460 до N800 и от 320 до 1360)
Модель VXC	Масса, кг			Расход воздуха, м^'с	Двигатель вентилято- ра. кВт	Расход вода. ДМ3 с	Двига- тель насоса. кВт	Заправ- ка R717. кг	Отдельный бассейн			Н
	при пере- возке	в рабо- чем состоя- нии	самой тяжелой секции (батарея)						О тру- бы. мм	Масса в рабочем состоянии, кг		
N460	10320	13650	3540	38,2	(2)11.0	38,4	(2) 2.2	268	200	11430	1226	3788
N500	10450	13770	3610	42,5	(2)15.0	38,4	(2) 2,2	290	200	11550	1226	3788
N550	11550	14920	4080	44,5	(2)18.5	38,4	(2)2.2	318	200	12700	1492	4055
N600	13500	18280	4620	58.5	(2)15.0	58,0	(2)4,0	327	250	И060	959	3521
N650	13620	18390	4680	63,1	(2)18.5	58,0	(2)4.0	354	250	15180	959	3521
N720	15330	20160	5470	60,4	(2) 18.5	58.0	(2)4.0	399	250	16^50	1226	3788
N760	15460	20290	5570	64.2	(2) 22,0	58,0	(2)4.0	417	250	17110	1226	3788
N800	17140	22030	6340	65,1	(2) 22.0	58.0	(2)4,0	472	250	18810	1492	4055
320	6750	8410	4430	30,1	15.0	30,8	4,0	172	200	7190	959	4010
340	6820	8460	4490	32,4	18.5	30,8	4,0	181	200	7240	959	4010
360	7600	9290	5250	27,7	15,0	30,8	4,0	209	200	8070	1226	4277
380	7660	9350	5320	29,8	18.5	30,8	4,0	218	200	8130	1226	4277
420	8520	10240	6080	31,0	22,0	30,8	4,0	250	200	9020	1492	4543
450	9820	12250	6690	39,9	(2)7.5	46,7	4,0	254	250	10510	959	4010
490	9930	12360	6810	44,1	(2)11,0	46,7	4,0	272	250	10610	959	4010
530	10050	12470	6920	47,7	(2)15,0	46,7	4,0	290	250	10720	959	4010
550	11100	13590	7910	44,4	(2)11.0	46,7	4,0	318	250	11850	1226	4277
590	11230	13710	8030	47.9	(2) 15,0	46,7	4,0	336	250	11970	1226	4277
620	11350	13830	8160	50,0	(2) 18,5	46.7	4,0	349	250	12080	1226	4277
650	12540	15080	9180	49,1	(2)18.5	46,7	4,0	376	250	13340	1492	4543
680	12680	15210	9310	52,0	(2)22.0	46,7	4.0	390	250	13460	1492	4543
720	14650	18550	5250	55,4	(2)15,0	61,6	(2)4,0	417	250	16080	1226	4277
760	14840	18730	5320	59,7	(2)18.5	61,6	(2>4.0	435	250	16250	1226	4277
840	17020	20460	6080	61,9	(2) 22,0	61,6	(2)4.0	499	250	17990	1492	4543
900	19610	24410	6690	79,8	(4)7,5	93,4	(2) 4,0	508	300	20940	959	4010
980	19830	24620	6810	88,3	(4) 11.0	93,4	(2)4.0	544	300	21150	959	4010
1060	20060	24840	6920	95,3	(4) 15,0	93.4	(2) 4.0	581	300	21370	959	4010
1100	22180	27090	7910	88,7	(4) 11,0	93.4	(2)4,0	635	300	23620	1226	4277
1180	22430	27330	8030	95,8	(4) 15.0	93,4	(2)4.0	671	300	23860	1226	4277
1240	22680	27540	8160	100,1	(4) 18,5	93,4	(2)4.0	699	300	24070	I--1226	4277
1300	25050	30060	9180	98,2	(4) 18,5	93.4	(2)4.0	7S 3	300	26590	1492	4543
1360	25320	30310	9310	104,0	(4) 22,0	93,4	(2)4,0	780	300	26840	1492	4543
ратура меняется, давление конденсации также
меняется и возникает потребность в регулиров-
ке.
Любое регулирование конденсаторов долж-
но производиться с учетом работы терморегу-
лирующих вентилей (ТРВ), которыми оборудо-
вана установка. Те ТРВ, которые работают на
основе замера разности давлений, требуют ре-
гулирования давления конденсации, тогда как
работающие независимо от разности давлений,
допускают регулировку конденсаторов в зави-
симости от оптимальных энергетических по-
требностей.
Регулирование конденсатора может произ-
водиться:
-	частичным перекрытием выхода жидкости
из конденсатора;
-	изменением массового расхода охлажда-
ющей среды.
Регулирование перекрытием (рис.3.1.3-27)
главным образом используется в небольших
установках или в сочетании с регулированием
массового расхода охлаждающей среды. Наи-
более часто такое регулирование преобладает
в конденсаторах с воздушным охлаждением.
810
3. АГРЕГАТЫ. УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Модели VXC Ю-135
* 108 для VXC от 10 до 25, 121 для VXC от 30 и далее
(м) Размещение двигателя
Примечание Предусмотреть пространство, необходимое для открытия
смотрового люка, расположенного со стороны, протмвопо-
ложной всасыванию воздуха
Только модели
VXC 150-185
Модели
VXC N2O5-N4OO
Рис.3.1.3-25. Размеры испарительных конденсаторов.
N205 до N400)
Регулятор давления конденсации открывает-
ся независимо от давления на выходе, когда
давление на входе превысит заданную величи-
ну. Во время определения размеров ресивера и
величины требуемой заправки хладагента не-
обходимо учитывать количество хладагента,
которое может накапливаться в регулируемом
конденсаторе. Для конденсаторов с водяным
охлаждением регулирование давления конден-
сации производится изменением массового рас-
изображенных на рис.3.1.3-24 (модели V,\'C от 10 до 185 и oi
хода охлаждающей среды с помощью специаль-
ных регуляторов расхода охлаждающей воды,
управляемых в зависимости от давления.
В испарительных конденсаторах или кон-
денсаторах с воздушным охлаждением для ре-
гулирования массового расхода охлаждающей
среды могут использоваться:
- снижение числа оборотов одного или не-
скольких вентиляторов.
3.1.3. КОНДЕНСАТОРЫ И СИСТЕМЫ ИХ ОХЛАЖДЕНИЯ
811
Рис.3.1.3-26. Размеры испарительных конденсаторов, изображенных на рис.3.1.3-24 (модели VXC от N460 до N800 и
от 320 до 1360)
- остановка одного или нескольких венти-
ляторов; \
- изменение угла установки лопастей вен-
тиляторов при помощи регулирующих систем
(регулирующий орган + управляющий серво-
привод) элекгропневматического, пневматичес-
кого или гидравлического типа;
- изменение положения створок задвижки,
установленной в воздушном тракте, в целях
воздействия на характеристики вентилятора и,
812
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Таблица 3.1 3-15
Сравнение основных характеристик различных систем охлаждения конденсаторов
№	Система охлаждения	Мощ- ность, кВт	Расход воздуха, м'/ч	Расход воды, кг/ч	Потреб- ляемая мощность, кВт	Зани- маемая площадь, м2	Объем, м3	Масса, кг	Базовая мо- дель
1	Конденсатор с воздуш- ным охлаждением и лопастными вентилято- рами	122	56 000	нет	4,0	6,2	10	645	Westinghouse K.Y120 АГ 15 К
2	Конденсатор с воздуш- ным охлаждением и центробежными венти- ляторами	125	43 000	нет	7.5	4.8	8.6	1 000	Westinghouse KZ 145 лг 13 К
3	Градирня с открытым контуром и всасываю- щим вентилятором	130	9 400	16 000	2,5	1,1	1,9	320	Westinghouse TY 090
4	Градирня с открытым контуром и нагнета- тельным вентилятором	130	10 700	15 000	5,0	1,0	2,5	440	Westinghouse TV 125
5	Градирня с открытым контуром и эжекцией воздуха	116	Не опреде- лен, венти- ляторы отсутству- ют	20 000	4,5	2,2	2,3	575	Baltimore AC JO 303-C37
6	Градирня с закрытым контуром	125	17 900	Первичный 16 000, вторичный 12 000	6.0	2.4	7.2	2 000	Baltimore AC Vl-18-3
7	Сухая градирня	130	43 400	15 000	7,5	5,0	5,1	750	Westinghouse modHle double KF180
8	Испарительный конден- сатор	120	12 900	12 000	1,8	2.4	5.3	1 300	Baltimore AC VNC-36
следовательно, изменения расхода воздуха. Это
последнее решение, однако, не рекомендуется
с тсучки зрения энергопотребления.
Рис.3.1.3-27. Регулирование конденсатора перекрыти-
ем жидкостной магистрали
Во всех случаях регулирование осуществля-
ется в зависимости от давления конденсации и
совместно с системой регулирования одного
или нескольких компрессоров.
В тех установках, в которых нет нужды рас-
полагать различным давлением перед ТРВ, ре-
гулирование для испарительных конденсаторов
может производиться в зависимости от темпе-
ратуры воздуха по влажному термометру, а для
конденсаторов с воздушным охлаждением - в
зависимости от температуры воздуха. Такое ре-
гулирование в обоих случаях является линей-
ным и. будучи включенным в систему управ-
ления более высокого иерархического уровня (и
свободно программируемую) установки в це-
3.1.3. КОНДЕНСАТОРЫ И СИСТЕМЫ ИХ ОХЛАЖДЕНИЯ
813
лом, позволяет оптимизировать потребление
энергии.
3.1.3.6.	Параллельная установка
нескольких конденсаторов
В холодильном контуре, который содержит
несколько параллельно установленных‘конден-
саторов, падение давления в каждом из них
должно быть одинаковым и соответствующим
падению давления в трубопроводах, выходящих
на общий коллектор перед конденсаторами и за
ними.
Если режим работы или размещение кон-
денсаторов приводит к тому; что их взаимное
падение давления не одинаково, можно конста-
тировать, что начнется перетекание хладаген-
та из конденсаторов, где падение давления
меньше, в конденсаторы, где падение давления
больше (и так будет происходить до тех пор,
пока падение давления в контурах вновь не ста-
нет одинаковым). Вследствие этого явления
давление конденсации повысится таким обра-
зом, что конденсаторы, в которых будет проис-
ходить накопление хладагента, не смогут боль-
ше обеспечивать предусмотренную мощность.
При параллельной установке нескольких
конденсаторов разницу падения давления в
каждом из них по отношению к другим могут
обусловить следующие факторы:
-	различие моделей и типов;
-	их размещение в разных местах;
-	различие в выполнении охлаждающей
средой своих функций при переходе от одного
конденсатора к другому.
Если остановить вентилятор конденсатора
(рис.3.1.3-28), мощность конденсатора будет
значительно снижена, т е. практически никакого
падения давления в конденсаторе больше не бу-
дет. Следовательно, давление на входе в кон-
денсатор начнет возрастать. В результате рас-
полагаемое падение давления в работающем
конденсаторе начнет снижаться с неизбежным
впоследствии падением расхода проходящего
через него хладагента. Но количество поступа-
ющего в конденсатор хладагента вначале оста-
нется тем же. поэтому хладагент будет накап-
ливаться в работающем конденсаторе до тех
Рис.З.1.3-28. Закупорка одного из двух параллельно ус-
тановленных конденсаторов жидким хладагентом.
И высота запирающего столба; 1 - работающий кон-
денсатор; 2 - нагнетательный трубопровод; 3 конденсатор
с остановленным компрессором; 4 - жидкостный ресивер;
5 - трубопровод подачи жидкости к ТРВ
пор, пока не наступит равновесие между коли-
чеством конденсирующегося в нем хладагента
и поступающего в него из нагнетательной ма-
гистрали.
Во избежание накопления хладагента внут-
ри конденсатора следует накапливающийся
жидкий хладагент держать вне конденсатора,
подняв конденсатор на соответствующую вы-
соту//(рис. 3.1.3-28 и 3.1.3-30), создающую ак-
кумулирующий подпор.
Чтобы обеспечить сбор хладагента в нако-
пителе в случае, когда температура окружаю-
щей его среды будет выше, чем температура
конденсации, необходимо предусмотреть трубо-
провод выравнивания давления.
Если два конденсатора устанавливаются па-
раллельно, как показано на рис.3.1.3-29. ни на
одном из ни?< не предусматривают ни насосов,
ни вентиляторов. В этом случае высота //, обес-
печивающая накопление жидкого хладагента в
ресивере, должна быть больше или по крайней
мере равна максимальному падению напора в
работающем конденсаторе. С другой стороны,
если параллельно установлены конденсаторы
разных моделей и отключение насосов или вен-
тиляторов не предусматривается, высота // ак-
кумулирующего подпора должна быть больше
или равна разности между падением напора в
самом большом конденсаторе и падением на-
пора в самом маленьком конденсаторе
814
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Рис. 3.1.3-29. Параллельная установка двух конденса-
торов с воздушным охлаждением.
1 - нагнетательный трубопровод; 2 уравнительная
магистраль; 3 - создание подпора; 4 - отсечной клапан; 5 -
жидкостный ресивер
Однако, если два конденсатора абсолютно
одинаковы, установлены в одном и том же ме-
сте и находятся в одинаковых условиях, а от-
ключение насосов или вентиляторов не предус-
матривается, необходимости в создании акку-
мулирующего подпора Н нет.
Так как в кожухотрубных конденсаторах па-
дение давления относительно невелико, можно
выбирать высоту аккумулирующего подпора Н.
аналогичную изображенной на рис.3.1.3-30. В
любом случае она должна быть не менее 300
мм.
При параллельной установке кожухотрубно-
го конденсатора совместно с испарительным
конденсатором илн конденсатором с воздуш-
ным охлаждением аккумулирующий подпор
должен, как минимум, быть равным падению
Рис. 3.1.3-30. Параллельная установка двух кожухо-
трубных конденсаторов
напора соответственно в испарительном кон-
денсаторе или конденсаторе с воздушным ох-
лаждением.
3.1.3.7.	Шумы, порождаемые
системами охлаждения конденсаторов
За исключением конденсаторов с прямым
охлаждением сбрасываемой проточной водой
все остальные типы конденсаторов (безразлич-
но, с прямым или косвенным охлаждением)
всегда оснащены вентиляторами, которые из-
дают шумы различной интенсивности, причем
наиболее шумными являются градиренные вен-
тиляторы, будь то сухие градирни, обычные или
эжекторного типа.
Шумы, издаваемые вентиляторами, их при-
водными двигателями и перемешивающейся
воздушной струей, часто являются причиной
вторичных шумов. Однако во многих местах,
например в жилых зонах, уровень акустичес-
кого давления, допустимый в данной точке, не
должен превосходить некоторой величины, ого-
воренной законодательством. Но даже если зна-
чения допустимых уровней звукового давления
априори носят только рекомендательный харак-
тер, нам представляется целесообразным, в
плане соблюдения интересов окружающих лиц
(а также во избежание возможных жалоб, час-
то продолжающихся до бесконечности), предус-
матривать такие меры по снижению шума, что-
бы уровни звукового давления, действующие на
расположенные по соседству объекты, были в
худшем случае равны максимальным значени-
ям. рекомендуемым законами. Впрочем, экспе-
рименты показывают, что эти значения доста-
точно высоки, особенно в вечернее время и по
выходным, когда общий уровень шумов окру-
жающей среды понижен, поэтому мы советуем
принимать в качестве допу стимых уровни на 10
дБ ниже рекомендуемых величин.
Уровни акустической мощности градирен и
испарительных конденсаторов приводятся в ка-
талогах изготовителей, которые, как правило,
указывают также акустическое давление на оп-
ределенном расстоянии н в определенном на-
правлении. Если такие данные в каталогах от-
сутствуют. при определении акустического дав-
'• 1.3. КОНДЕНСАТОРЫ И СИСТЕМЫ ИХ ОХЛАЖДЕНИЯ
815
тения можно руководствоваться сведениями,
приведенными вп. 2.5.7.2.5.
Даже если градирни и другие типы конден-
.аторов установлены внутри помещения, все
эавно они будут служить источниками шумов,
поскольку размещаются вблизи решеток забо-
ра воздуха или его выброса, с которыми они
еоединены листовыми (коробчатыми или круг-
тыми) воздуховодами.
В настоящее время принято характеризовать
шумы в зависимости от их частоты таким об-
разом. чтобы определить наиболее подходящее
место размещения агрегата, согласуясь с наи-
более неблагоприятной излучаемой частотой, а
нс только с общим уровнем. На рис. 3.1.3-31
показан пример распространения шумов, про-
изводимых конденсатором с воздушным охлаж-
дением. Лопастной вентилятор всасывает гори-
юнтально воздух через конденсатор и выбра-
сывает его с противоположной стороны.
Изофоны шумов наглядно показывают рас-
пространение звука в направлении движения
воздуха. Уточним, что в данном случае речь
идет о конденсаторе, расположенном на плос-
кой крыше, следовательно, звуковые волны мо-
гут свободно распространяться по всем направ-
юниям. В большинстве же случаев на распро-
странение звуковых волн могут оказывать вли-
яние ветер, наличие стен или других преград,
расположенных поблизости от конденсатора.
Уровень звукового давления в результате рабо-
ты каждого агрегата зависит от различных фак-
2	3 м
Рис.3.1.3-31. Изофоны шумов, излучаемых конденса-
тором с воздушным охлаждением в i оризон гальной плос-
кости
торов, основными из которых являются тип рас-
сматриваемого конденсатора и применяемых в
нем вентиляторов (лопастных или центробеж-
ных). величины расходов воздуха и резониру-
ющих поверхностей. В зависимости от разме-
щения этих различных элементов по отноше-
нию друг к другу их уровень акустического дав-
ления на расстоянии 1 м может находиться в
диапазоне от 50 до 80 дБ.
Для принятия наиболее эффективных мер,
призванных снизить распространение звуковых
волн, требуется знать интенсивность, типы и ха-
рактер распространения звука, излучаемого
конденсатором. Акустическая изоляция карка-
са с помощью соответствующего монтажа бу-
дет бесполезной, если одновременно не при-
нять надлежащих мер для снижения шума, ис-
ходящего из отверстий входа и выхода возду-
ха. которые и являются основными источника-
ми шума. С этой целью предусматривают, как
правило, глушители, размеры и характеристи-
ки которых позволят обеспечить выполнение
предписанных требований к уровню шума ус-
тановки (см.п. 2.5.7.6). Хотя звуковые ловуш-
ки и позволяют достичь акустического затуха-
ния более 10-15 дБ, изолирующий монтаж кар-
каса оказывается недостаточным. Нужно пре-
дусматривать также обшивку конденсатора с
тех сторон, которые непосредственно нс связа-
ны с глушителями. На рис. 3.1.3-32 приведен
пример испарительного конденсатора, снабжен-
ного глушителями по линии как всасывания,
так и нагнетания.
3.1.3.8.	Примеры выбора
конденсаторов
В качестве примеров мы дадим способы
выбора конденсатора с прямым воздушным ох-
лаждением, а также испарительного конденса-
тора. Заметим, что для одного и того же типа
конденсатора и системы его охлаждения метод
подбора конкретной марки может очень силь-
но отличаться при переходе от одного изгото-
вителя к другому. В каждом конкретном случае
следует пользоваться тем методом, который из-
лагается в каталоге данного изготовителя.
816
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Рис.3.1.3-32. Испарительный кон-
денсатор с глушителями на всасываю-
щей н нагнетате пьной сторонах (Raffel)
3.1.3.8.1. Определение модели
конденсатора с принудительным прямым
воздушным охлаждением типа Morgana
(см. рис.3.1.3-6, п. 3.1.3.3.1)
Пример
Необходимо подобрать конденсатор с воз-
душным охлаждением для холодильной уста-
новки со следующими характеристиками:
-	холодопроизводительность компрессора
(открытого типа) 0О=91 800 Вт;
-	температура испарения /о=-1О°С;
-	температура конденсации (.=+40°С;
-	температура охлаждающего воздуха на
входе в конденсатор f =+25°С.
Решение
Начнем с определения поправочного коэф-
фициента fcl для холодопроизводительности
компрессора. Значение этого коэффициента за-
висит от температуры испарения и температу-
ры конденсации. Согласно графику рис.3.1.3-
33 находим7^=1,32, в результате имеем
2 =20/tl= 98 000x1,32-
= 121 176 Вт.
Далее определим разность dt между темпе-
ратурой конденсации и температурой охлажда-
ющего воздуха на входе в конденсатор:
dt =40-25= 15 К
Теперь можно рассчитать мощность конден-
сатора, приведенную к номинальным ката лож
ным условиям, т.е. для dtп=16 К. Номинальная
мощность конденсатора будет равна
gAjzimxH,
dt 15
По табл. 3.1.3-46 можно определить, что
нужно выбрать конденсатор модели СА.6113 с
мощностью 132 100 Вт в номинальных усло-
виях, указанных изготовителем для скорости
вентилятора 900 об/мин.
З.1.З.8.2. Определение модели
испарительного конденсатора марки VXC,
Baltimore Aircoil (см. рис.3.1.3-24,
п. 3.1.3.3.3)
Пример
Необходимо подобрать модель испаритель-
ного конденсатора для включения в состав хо-
лодильной установки, работающей HaR22. Хо-
лодопроизводительность установки, обеспечи-
ваемая с помощью герметичного поршневого
компрессора, 58 кВт, потребляемая мощность
' 1.3. КОНДЕНСАТОРЫ И СИСТЕМЫ ИХ ОХЛАЖДЕНИЯ
817
Рис.3.1.3-33. Попра-
зочный коэффициент для
золодопроизводительнос-
и компрессоров открыто-
о типа (Morgana)
280 кВт. температура конденсации 35 °C. тем-
пература воздуха по влажному термометру
24°С.
Решение
Полное количество выделяемого тепла здесь
будет равно 280+58=338 кВт.
Для температуры конденсации 35°С и тем-
пературы воздуха по влажному термометру
24°С в табл. 3.1.3-16 находим (данные изгото-
вителя) коэффициент поглощения выделяемо-
го тепла, равный 1,46. Откуда производитель-
ность испарительного конденсатора равна
338x1,46=493,5 кВт.
Обратившись к табл. 3.1.3-14а, нужно вы-
брать производительность, равную этой вели-
чине или ближайшую к ней (большую), в дан-
ном случае 538,6 кВт, что соответствует моде-
ли VXC 125.
При работе на аммиаке процедура выбора
модели испарительного конденсатора с пред-
конденсатором будет слегка отличаться от из-
ложенной.
Таблица 3.1.3-16
Коэффициент поглощения испарительными конденсаторами выделяющегося в установке тепла для
испарительных конденсаторов (рис.3.1.3-24), работающих на R22
Давление кон- денсации, кПа, для		Темпера- тура кон- денсации, °C	Температура влажного воздуха на входе в конденсатор, °C											
R12	R22		10	13	16	18	20	21	22	24	26	27	29	32
643	1089	30	1,06	1,16	1,36	1,56	1,82	1,98	2,18	2,78	-	-	-	-
684	1157	32	0,94	1,04	1,19	1,33	1,50	1,62	1.76	2,05	2,60	-	-	-
725	1235	34	0,85	0,92	1,04	1,14	1,26	1,33	1,42	1,62	1,89	2,11	-	-
746	1255	35	0.80	0,88	0,97	1,05	1,16	1,22	1,29	1,46	1,67	1,86	2,40	-
768	1303	36	0,76	0,83	0,92	0,99	1,07	1,12	1,18	1,30	1,49	1,63	2,06	-
812	1374	38	0,70	0,75	0,82	0,87	0,93	0,97	1,01	1,10	1,24	1,33	1,59	2,29
858	1432	40	0,64	0,69	0,74	0,79	0,84	0,87	0,90	0,96	1,07	1,14	1,30	1,68
907	1527	42	0.59	0,62	0,66	0.70	0,74	0,77	0,79	0,86	0,93	0,98	1,09	1,34
956	1606	44	-	0,58	0.61	0,64	0,66	0,68	0,71	0,76	0,81	0,85	0,94	1,11
818
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Рис.3.1.4-1. Примеры жидкостных ресиверов (модели RSH и RSV, Friga-Bohn)
3.1.4.	Другие крупные узлы
холодильных установок
3.1.4.1.	Жидкостный ресивер (высокого
давления)1
За исключением случаев, когда установка
снабжена терморегулирующим вентилем (ТРВ)
с поплавком высокого давления, использование
других типов ТРВ всегда требует предусматри-
вать в составе установки наличие жидкости >го
ресивера (называемого также аккумулятором
жидкости, накопительной емкостью или просто
ресивером), с тем чтобы получить возможность
регулирования холодопроизводительности. Для
небольших установок конденсатор сам может
выполнять функцию резервной емкости, одна-
ко в случае заметного возрастания мощности
установок такое решение становится неочевид-
ным. Ресивер, когда он предусмотрен, служит
также (по крайней мере, если в составе уста-
новки отсутствует отделитель жидкости соот-
ветствующих размеров) для сбора в нем всего
количества хладагента, заправленного в уста-
новку, в случае вскрытия холодильного конту-
ра для обслуживания или ремонта. Поскольку
1 См.: “Храпение жидкости при высоком давлении: за-
чем, когда, сколько?”(Еа reserve de liquide haute pression:
pourquoi, quanJ, combien?, J.Bemier, Revue Pratique du Froid,
1991, №732, p. 104-107).
ресивер является сосудом, работающим под
давлением, конструкция должна позволять изо-
лировать его от остальных частей контура и он
должен быть всегда оборудован предохрани-
тельным клапаном, причем выхлопной патру-
бок этого клапана нужно сконструировать та-
ким образом, чтобы иметь возможность в слу-
чае превышения максимально допустимого дав-
ления сбрасывать хладагент, не нанося вреда
окружающей среде. Каждый ресивер, кроме
того, должен быть оснащен устройством визу-
ализации уровня жидкости в нем. Те жидко-
стные ресиверы, которые предназначены в чис-
ле прочего и для сбора всего хладагента, за-
правленного в установку, должны иметь ем-
кость на 25-30% выше объема жидкого хлада-
гента, чтобы над уровнем жидкости при пол-
ной заправке могла существовать газовая по-
душка. Однако, если ресивер предназначен
только для накопления резервного количества
хладагента, необходимого для работы ТРВ, до-
статочно, чтобы его емкость была равна 30-
50% объема жидкого хладагента, заправленного
в установку. Поскольку жидкостный ресивер
работает под давлением, он должен проходить
приемку службой Госгортехнадзора.
Жидкостные ресиверы имеют как горизон-
тальное, так и вертикальное исполнение (рис.
3.1.4-1). На рис. 3.1.4-2 приведены характери-
стики горизонтальной модели, а на рис 3.1.4-3 -
некоторые рекомендации по ее установке.
' 1.4. ДРУГИЕ КРУПНЫЕ УЗЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ УСТАНОВОК
819
RSH 15 - 20 - 23 - 30 (0 168 мм) - 30 (0 219 мм) - 40 - 50 - 70 - 90
RSH 115 - 160 - 210 - 320
Г- Бобышка 3/8” NFTF
з> Вентиль входа жидкости
® Вентиль выхода жидкости
@ Только для модели RSH-115
Модель RSH 30 = 30 дм3	А, мм	В мм	С мм	D, мм	Е, мм	F, мм	G, мм	н, мм	L, мм	М, мм	N, мм	Крепежные размеры, мм			Подсоеди- нительные размеры магистралей хладагента	Масса нетто, кг
												X	Y	Z		
RSH 15	762	239	175	168,3	568	107	120	72	89	126	331	130	320	231	0 5/6" ODF	15,3
RSH 20	1082	239	175	168 3	868	107	120	72	89	126	281	130	720	181	0 5/6" ODF	20,3
RSH23	693	289	220	219,1	439	127	145	88	107	151	286	160	320	186	0 5/8" ODF	19,4
RSH 30 (0 168 мм)	1382	239	175	168,3	1168	107	120	72	93	132	431	130	721	331	0 7/6" ODF	25,8
RSH 30 (0 219 мм)	836	289	220	219 1	582	127	145	88	111	157	358	160	320	258	0 7/8" ODF	23,4
RSH 40	1136	289	220	219,1	882	127	145	88	111	167	308	160	720	208	0 7/8" ODF	30,9
RSH 50	1422	289	220	219,1	1168	127	145	88	111	15/	451	160	720	351	0 7/8" ODF	30
RSH 70	2022	289	220	219,1	1768	127	145	88	111	157	611	160	1000	511	0 1 1/8" ODF	53,2
RSH 90	1262	414	325	323,9	882	190	215	270	152	215	891	279	720	271	0 1 3/8" ODF	62,4
RSH 115	1562	520	325	323,9	1182	190	215	270	228			279	1000	281	0 1 5/8" ODF	88,3
RSH 160	2148	520	325	323 9	1768	190	215	270	228			279	1500	324	0 1 5/8" ODF	115,4
RSH210	2748	552	325	323,9	2368	190	216	290	276			279	2000	374	0 2 1/8" ODF	153,7
RSH 320	2737	728	410	406,4	2455	141	350	290	317			279	2000	367	0 2 1/8" ODF	229
Рис.3.1.4-2. Характеристики горизонтального жидкостного ресивера RSH (рис.3.1.4-1)
820
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Рис.3.1.4-3. Рекомендации по установке горизонтального жидкостного ресивера (Friga- Bohn)
3.1.4.2.	Отделитель жидкости/
аккумулятор и отделитель жидкости/
баллон перегрева
Задача отделителя жидкости состоит в том,
чтобы хладагент в компрессор попадал только
в виде паров и ни в коем случае не в виде жид-
кости. Такой узел необходим не только во всех
установках с затопленными испарителями, но
и в установках, снабженных испарителями с
перегревом, для которых, вследствие способа их
заполнения хладагентом, вовсе не исключено,
что в тот или иной момент в них не произой-
дет накопление хладагента в жидкой фазе. На
рис.3.1.4-4 представлен пример отделителя
жидкости только с одной функцией, т е. служа-
щего исключительно для отделения паровой
фазы хладагента от его жидкой фазы перед тем,
как хладагент попадет в компрессор. Такой от-
делитель часто называют аккумулятором, бу-
ферной емкостью или баллоном на всасываю-
щей магистрали.
Кроме функции разделения жидкой и паро-
вой фаз, отделитель жидкости обеспечивает
возврат масла в компрессор. Его емкость обыч-
3 1.4. ДРУГИЕ КРУПНЫЕ УЗЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ УСТАНОВОК
821
Рис.3.1.4-4. Пример отделителя жидкости (модель LCY, Carly)
822
3. АГРЕГАТЫ. УЗЛЫ. ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Таблица 3.1.4-1
Технические характеристики отделителя жидкости (рис.3.1.4-4)
Индекс CARLY	№ чер- тежа	Соеди- нение вход выход, дюймы	Емкость, кг, хладагента при 30°С					Размеры, мм				Пол- ный объем, ДМ3	Возмож- ный обьем накопле- ния, дм3	Проверяю- щая служба	
			R 12	R22	R502	R 134а	NH3	А	В	С	Е			Гостех- надзор	TUV
LCY04S	1	1/2	0,8	0,7	0.7	0.7		89	194	50	—	0,9	0,14		
LCY14S	1	1/2	L3	1,1	1,2	1,2		89	294	50	—	1,5	0,14		
LCY24S	I	1/2	2,0	1,7	1,8	1,8	•	102	358	56	—	> ->	0,15		
LCY05S	1	5/8	0,8	0,7	0,7	0.7	•	89	199	64	—	0.9	0,15		
LCY15S	1	5/8	L3	1,1	1,2	1,2		89	299	64	—	1,5	0,15		
LCY25S	1	5/8	2,0	1,7	1,8	1.8		102	363	56	—	2,2	0,17		
LCY16S	1	3/4	1,3	1.1	1,2	1,2	•	89	299	57	—	1,5	0,17		
LCY26S	1	3/4	2,0	1,7	1.8	1,8	•	102	363	56	—	2,2	0,19		
LCY27S	1	7/8	2,0	1,7	1,8	1.8		102	373	56	—	2,2	0,20		
LCY47S	1	7/8	2,8	2,5	2,6	2,6	•	102.	487	56	—	3,2	0,20		
LCY67S	3	7/8	5,3	4,8	4,9	4,9	2,5	152	430	76	—	5,8	0,32	X	
LCY49S	3	1 1/8	3,5	3,2	3,3	3.2	1.6	121	462	49	—	4,0	0,28		
LCY69S	3	1 1/8	5,3	4,8	4,9	4.9	2,5	152	435	76	—	5.8	0,35	х	
LCY89S	3	1 1/8	7,2	6,5	6,6	6.6	з.з	152	535	76	—	7.4	0,35	х	
LCY611 S	3	1 3/8	5,3	4,8	4,9	4,9	2,5	152	452	76	—	5,8	0,40	X	
LCY811 S	3	1 3/8	7,2	6,5	6.6	6,6	3,3	152	554	76	—	7,4	0.40	X	
LCY 1011 S	3	1 3/8	9,5	8,6	8,8	8.7	4,4	152	662	76	—	9,2	0,40	X	
LCY813S	3	1 5/8	7,2	6,5	6,6	6.6	3.3	152	554	76	—	7,4	0.40	X	
LCY 10В S	3	1 5/8	9,5	8,6	8,8	8,7	4,4	152	662	76	—	9,2	0,40	X	
LCY 2013 S*	5	1 5/8	20,5	18,5	19,0	19,0	9,5	219	722	114	190	20,0	0,50	X	X
LCY 1517 S*	5	2 1/8	15,5	14,0	14,5	14,5	7.0	219	582	114	190	15,0	0,60	х	X
LCY 1817S*	5	2 V8	20,5	18,5	19,0	19,0	9,5	219	732	114	190	20,0	0,60	X	х
LCY 3617 S*	5	2 1/8	36,0	33,0	33,5	33,5	16,5	324	700	155	290	35,0	2.30	X	X
LCY 5017 S*	5	2 1/8	51,5	47,0	47,5	47,5	24,0	324	900	155	290	50,0	2,30	X	х
LCY 3621 S*	5	2 5/8	36,0	33,0	33,5	33,5	36,5	324	700	155	290	35,0	2,60	х	X
LCY 5021 S*	5	2 5/8	51.5	47,0	47,5	47,5	24,0	324	900	155	290	50,0	2,60	X	X
LCY 3625 S*	5	3 1/8	36,0	33,0	33,5	33,5	16.5	324	700	155	290	35,0	2,90	X	X
LCY 5025 S*	5	3 1/8	51,5	47,0	47,5	47.5	24,0	324	900	155	290	50,0	2,90	X	X
LCY 7025 S*	5	3 1/8	72,5	65,5	67,0	67,0	33,5	324	1150	155	290	70,0	2,90	X	X
LCY 7029 S*	5	3 5/8	72,5	65,5	67,0	67,0	33,5	324	1150	155	290	70,0	3,20	X	X
но должна быть чуть больше 50% объема пол-
ной заправки хладагента в установку, а монтаж
осуществляется в вертикальном положении как
можно ближе к компрессору на той же высоте,
что и он. Отделители жидкости предназначены
для установок с прямым впрыском любого хла-
дагента, кроме аммиака. В табл. 3.1.4-1 и на
рис.3.1.4-4 даны технические характеристики
и размеры одного из вариантов отделителя жид-
кости. а на рис.3.1.4-5 приведены графики, по-
зволяющие выбрать его размеры для данного
хладагента.
Некоторые модели оборудованы теплооб-
менником (рис.3.1.4-6), позволяющим улуч-
шить режим работы ТРВ, который в этом слу-
чае будет запитан переохлажденным жидким
хладагентом, что повышает КПД испарителя.
Для установок, оснащенных затопленными ис-
парителями, и установок с термосифоном от-
делитель жидкости, кроме разделения жидкой
и паровой фаз, о котором мы говорили, выпол-
няет также функцию обеспечения подачи хла-
дагента в испаритель, создавая статический
перепад давления за счет разности высот меж-
3.1.4. ДРУГИЕ КРУПНЫЕ УЗЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ УСТАНОВОК
823
Максимальная холодопроизводительность
Индексы CARLY Соединительные
размеры
трубопроводов
LCVTtas	35V
ICY 3825 3- LCY 5025 3- LCY 7025 3- LCYE 3*25 S 31V
LCY 3621 S- LCY 5021 S- LCYE 3321 S	2 5V
LCY1S173-LCY13173-LCY33173-LJCYE50173-LJCYE1517S 21V
LCY3133-LCY1313 3-LCV20133-LCVE10133-UCYE1513S 15V
LCY 6113-LCY 8118-LCY 10113-LCYE 8113 13V
LCY49 3* LCY60S- LCY80S- LCYE 893	11V
LCY 273- LCY 473- LCY 37 3- LCYE 47 3	7V
LCY 16 8-LCY 26 3-LCYE 26 3	W
LCY 05 8-LCY 15 S-LCY 25 8-LCYE 25 3	SV
LCY 04 3-LCY 14 3-LCY 24 S	1V
Температура испарения, °C
Рис.3.1.4-5. Графики для выбора размеров отделителя жидкости (рис.3.1.4-4) при работе на R134a
ду уровнем жидкости и выходом из испарите-
ля таким образом, чтобы способствовать цир-
куляции хладагента, В этом случае разделитель
жидкости, выполняющий двойную функцию,
называют также баллоном перегрева. Когда для
обеспечения циркуляции жидкости предусмот-
рен насос, отделитель может служить ресиве-
ром низкого давления. Регулирование уровня
жидкости в нем осуществляется так, как указа-
но в п. 3.1.5.2.1.3. Для контроля уровня жид-
кости следует предусматривать специальную
трубку; которая может быть либо уровнемером
824
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
ресивер с независимым
отделителем
ресивер с встроенным
отделителем
Рис.3.1.4-7. Ресивер низкого давления с независимым
или встроенным отделителем жидкости
Рис.3.1.4-6. Отделитель жидкости с теплообменником
(модель bth, Friga-Bohn)
по обмерзанию, либо, напротив, уровнемером
по необмерзанию, либо просто указателем
уровня. Определение размеров отделителя жид-
кости производится на основе всасываемого
объемного расхода. Поверхность раздела фаз
рассчитывается по формуле
где А - поверхность раздела фаз, м2;
Qo - холодопроизводительность, кВт;
~ удельная объемная холодопроизводи-
тельность, кДж/м3;
w - скорость паров хладагента, м/с.
Допустимые значения скорости паров хлад-
агента в отделителе жидкости приведены в
табл. 3.1.4-2.
Расчет отделителей жидкости, одновремен-
но используемых в качестве ресиверов жидко-
сти низкого давления, должен производиться с
учетом объемного расхода хладагента и его ко-
Таблица 3.1.4-2
Допустимые значения скорости паров хладагента
в отделителе жидкости, м/с
Хлад- агент	Температура испарения Го, °C								
	+ 20	+ 10	±0	-10	-20	-30	-40	-50	-60
R11	0,80	0,96	1,17	1,45	1,84	2,37			
R12	0,30	0,35	0,41	0,49	0,59	0,73	0,90	1,15	1,49
R22	0,26	0,31	0,37	0,44	0,53	0,64	0,80	1,02	1,32
R500	0,29	0,33	0,39	0,47	0,57	0,69	0,86	1,09	1,42
R502	0,22	0,26	0,30	0,36	0,43	0,52	0,64	0,81	1,03
R717	0,29	0,34	0,41	0,50	0,61	0,77	0,98	1,29	1,74
личества, содержащегося в подсоединенном
контуре. В случаях, когда предусматривается
вертикальное исполнение отделителя жидкости,
разность высот между уровнем жидкости н вы-
ходом всасывающего трубопровода должна
быть не менее 600 мм. Любой ресивер низкого
давления жидкости, который установлен ниже
отделителя жидкости, может быть использован
как ресивер практически по всей своей высо-
те, и только в самой верхней части должен ос-
Рис.3.1.4-8. Ресивер низко-
го давления с функцией отдели-
теля жидкости для установки,
оснащенной циркуляционным
насосом (модель КВА, ВВС-
York)
3.1.4. ДРУГИЕ КРУПНЫЕ УЗЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ УСТАНОВОК
825
Таблица 3.1.4-3
Характеристики ресиверов низкого давления — отделителей жидкости, представленных на рис.3.1.4-8 (работа
на аммиаке, То= -10°С, Гс=25°С)
Модель	Емкость, дм3			Максимально допустимая холодопроиз- водительность, кВт	Максимально допустимый объемный расход 1юа, м3/с	D, мм	L, мм	А, мм	С, мм	М, мм	R, мм	Hi, мм	Н2, мм	Масса, кг
	пол- ная	мини- маль- ная	макси- маль- ная											
КВА 600/30	870	175	435				3000	3550	3280	2000	500	720		360
/40	1140	230	570	368	0,1358	600	4000	4550	4280	2000	1000	720	700	450
/50	1410	285	705				5000	5550	5280	3400	800	730		540
/60	1690	340	845				6000	6550	6280	3400	1300	730		630
КВА 800/30	1580	220	790				3000	3650	3380	2000	500	870		600
/40	2070	285	1035	659	0,2426	800	4000	4650	4380	2000	1000	870	850	740
/50	2550	350	12^5				5000	5650	5380	3400	800	880		880
/60	3040	415	1520				6000	6650	6380	3400	1300	880		1020
КВА 1100/30	3100	260	1550				3000	3770	3500	2000	400	1020		1050
/40	4020	340	2010	1253	0,4614	1100	4000	3770	4500	2000	1000	1020	1000	1270
/50	4950	420	2475				5000	3770	5500	3400	800	1030		1490
/60	5890	500	2945				6000	3770	6500	3400	1300	1030		1710
КВА 1300/30	4390	300	2195				3000	3855	3585	2000	400	1170		1490
/40	5675	385	2840	П47	0,6434	1300	4000	4855	4585	2000	1000	1170	1150	1820
/50	6960	470	3480				5000	5855	5585	3400	800	1180		2150
/60	8245	555	4120				6000	6855	6585	3400	1300	1180		2480
КВА 1500/30	5980	330	2990				3000	3950	3680	2000	250	1270		1860
/40	7710	420	3855	2336	0,8602	1500	4000	4950	4680	2000	1000	1270	1250	2240
50	9430	510	4715				5000	5950	5680	3400	800	1280		2620
/60	11160	600	9580				6000	6950	6680	3400	1300	1280		3000
КВА 1800/30	8680	380	4340				3000	4070	3800	2000	250	1470		2710
40	11150	480	5575				4000	5070	4800	2000	1000	1470		3250
/50	13620	580	6810	3364	1,2386	1800	5000	6070	5800	3400	800	1480	1450	3790
'60	16090	680	8045				6000	7070	6800	3400	1300	1480		4330
/80	21030	880	10515				8000	9070	8800	5000	1500	1490		5410
КВА 2000/30	11070	400	5535				3000	4160	3890	2000	250	1570		3490
/40	14120	505	7060				4000	5160	4890	2000	1000	1570		4190
/50	17170	610	8585	4165	1,5333	2000	5000	6160	5890	3400	800	1580	1550	4890
/60	20220	715	ЮНО				6000	7160	6890	3400	1300	1580		5590
/80	26320	925	13160				8000	9160	8890	5000	1500	1590		6800
КВА 2200/30	13700	420	6850				3000	4210	3940	2000	250	1670		4250
/40	17400	520	8700				4000	5210	4940	2000	1000	1670		4970
/50	21100	620	10550	5050	1.8594	2200	5000	6210	5940	3400	800	1680	1650	5690
/60	24800	720	12400				6000	7210	6940	3400	1300	1680		6410
/80	32200	920	16100				8000	9210	8940	5000	1500	1690		7850
КВА 2400/30	16500	440	8250				3000	4300	4030	2000	250	1770		5080
/40	20900	550	10450				4000	5300	5030	2000	1000	1770		5930
/50	25300	660	12650	6000	2,2095	2400	5000	6300	6030	3400	800	1780	1750	6780
/60	29700	770	14850				6000	7300	7030	3400	1300	1780		7630
/80	38500	990	19250				8000	9300	9030	5000	1500	1790		9330
таваться небольшой сегмент свободного про-
странства с газовой подушкой (рис.3.1.4-7, сле-
ва). Напротив, когда разделение жидкой и па-
ровой фаз обеспечивается в самом ресивере,
уровень жидкости в нем не должен превышать
половины высоты ресивера при работе с пол-
ной нагрузкой (рис.3.1.4-7, справа). Остающий-
ся при этом свободный объем служит в каче-
стве камеры разделения фаз.
Камеры-ресиверы (рис.3.1.4-7) должны
иметь такие размеры (за исключением случа-
ев, когда они служат для хранения запасов жид-
кости для насосов с напором по крайней мере
150 мм), чтобы можно было полностью собрать
в них весь хладагент, содержащийся в конту-
ре, без угрозы работы компрессора при полной
нагрузке с всасыванием влажных паров. На
рис. 3.1.4-8 приведен пример ресивера низко-
го давления с функцией отделителя жидкости.
Этот ресивер предназначен для оборудования
установки, работающей с насосом. Заметим,
что размеры Н} и Н2 неодинаковы. Это обстоя-
тельство позволяет приподнять одну из сторон
ресивера таким образом, чтобы способствовать
826
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
стоку масла к сливному отстойнику и из него к
патрубку возврата.
Характеристики такого ресивера-отделите-
ля даны в табл. 3.1.4-3.
Насосы для хладагента могут быть подсое-
динены либо к нисходящему трубопроводу,
либо непосредственно к ресиверу. Однако в
любом случае необходимо обеспечить достаточ-
но большой запас жидкости, чтобы в точке ее
забора насосом не возникла закрутка потока.
З.1.4.З.	Совокупность агрегатов,
обеспечивающих контроль уровня
и возврат масла
3.1.4.3.1.	Общие положения проблемы
возврата масла
Известно, что в холодильных установках,
работающих на аммиаке, хладагент не смеши-
вается с маслом, а поскольку плотность масла
выше плотности аммиака, то масло накаплива-
ется в нижних точках различных узлов и агре-
гатов, откуда оно может быть возвращено в ком-
прессор с помощью сливных масляных кранов
(см. п. 3.1.5.1.3), Текучесть масла с падением
температуры снижается, следовательно, для ус-
тановок на аммиаке, которые, как известно, ра-
ботают при низких температурах испарения,
должно быть предусмотрено использование
масел, остающихся текучими в этих условиях.
Если же это невозможно, слив масла должен
производиться после выключения установки и
подъема температуры до такой величины, при
которой масло вновь станет текучим.
Для холодильных установок, работающих
не на аммиаке, а на других хладагентах, поло-
жение меняется. Поскольку масло хорошо сме-
шивается с этими хладагентами, оно в виде
мельчайших капелек вместе с парами хладаген-
та увлекается из компрессора в нагнетательную
магистраль и далее в контур, и если не прини-
мать никаких специальных мер, вскоре масло
в больших количествах распределится по все-
му холодильному контуру. Это обстоятельство
может иметь следующие негативные послед-
ствия:
-	с одной стороны, снижение интенсивнос-
ти теплообменных процессов в контуре, глав-
ным образом в испарителе и конденсаторе;
-	с другой стороны, ухудшение условий
смазки различных подвижных деталей комп-
рессора из-за уменьшения объема масла, обыч-
но необходимого для этих целей, что приводит
к опасности их повреждения, последствия ко-
торого легко себе представить.
Во избежание этих недостатков на выходе
из компрессора устанавливают маслоотдели-
тель, задачей которого является, во-первых, воз-
вращение в картер компрессора масла, увлека-
емого хладагентом, и, во-вторых, одновремен-
но с возвращением масла освобождение хла-
дагента, циркулирующего по холодильному кон-
туру, от увлекаемого им масла. Если установка
снабжена только одним компрессором, можно
довольствоваться одним простым маслоотдели-
телем (рис.3.1.4-9).
Рис. 3.1.4-9. Компрес-
сор, оборудованный мас-
лоотделителем (U.S. Reco)
3.1.4. ДРУГИЕ КРУПНЫЕ УЗЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ УСТАНОВОК
827
Однако, если в составе установки имеется
несколько компрессоров, работающих парал-
лельно. с общим коллектором как всасывания,
так и нагнетания, необходимо предусматривать:
-	единый сепаратор масла для группы ком-
прессоров или. в некоторых случаях, сепаратор
масла для каждого компрессора в отдельности;
-	буферную масляную емкость для всей со-
вокупности компрессоров или для группы ком-
прессоров;
-	регулятор уровня масла для каждого ком-
прессора;
-	масляный фильтр для каждого компрес-
сора;
-	обратный клапан для каждого компрессо-
ра.
Количество маслоотделителей и масляных
буферных емкостей, которое нужно предусмат-
ривать, зависит от типа данной установки. Так,
например, одного маслоотделителя и одной бу-
ферной емкости иногда вполне достаточно для
установок большой и средней мощности, в ко-
торых не предполагается снижения нагрузки.
Однако для установок, предусматривающих
возможность работы на пониженной мощнос-
ти, дело обстоит иначе, поскольку маслоотде-
литель и буферная емкость, рассчитанные на
максимальную холодопроизводительность, при
работе с пониженной мощностью будут пере-
размерены и перестанут нормально выполнять
свои функции. На рис. с 3.1.4-10а по 3.1.4-Юг
для сведения приведены несколько примеров
организации процесса возврата масла.
3.1.4.3.2.	Маслоотделитель
В принципе, можно утверждать, что масло-
отделитель необходим для любой холодильной
установки, работающей на хладагенте, не сме-
шивающемся с маслом, так же как и для лю-
бой установки с затопленным испарителем, ра-
ботающей на смешивающемся с маслом хла-
дагенте. Во всех других случаях, если есть уве-
ренность в том, что масло возвратится в комп-
рессор. т е. когда количество масла, выходящее
из компрессора вместе с хладагентом настоль-
ко мало, что заметно нс ухудшает теплообмен
в испарителе, можно обойтись и без маслоот-
делителя.
При работе на хладагентах, смешивающих-
ся с маслом, маслоотделитель должен быть раз-
мещен на нагнетательном трубопроводе сразу
после компрессора. В этом случае отделение
масла происходит наиболее легко, поскольку его
температура достаточно высока и оно содержит
минимум хладагента. Напротив, для не смеши-
вающихся с маслом хладагентов эффективность
маслоотделителя повышается тем больше, чем
ниже температура гетерогенной смеси масла и
паров хладагента. Следовательно, маслоотдели-
тель нужно в этих условиях размещать как мож-
но дальше от компрессора.
Эффективность большинства маслоотдели-
телей определяется, кроме того, характером из-
менения скорости и направления движения по-
тока смеси масла и паров хладагента. После
прохода через хороший маслоотделитель коли-
чество масла, остающегося в хладагенте, не
должно превышать 100 ppm (Ю^долей). В
табл. 3.1.4-4 приведены технические характе-
ристики и размеры некоторых маслоотделите-
лей, а на рис.3.1.4-11 дана принципиальная схе-
ма одной из моделей, описанных в таблице, с
указанием отдельных дополнительных сведений.
З.1.4.З.З.	Буферная масляная емкость
и обратный клапан постоянного перепада
Буферная емкость для масла нужна в тех
случаях, когда в составе установки имеется не-
сколько компрессоров, в каждом из которых ус-
тановлен индивидуальный регулятор уровня
масла. Именно из буферной емкости по сигна-
лу того или иного регулятора уровня будет про-
исходить долив необходимого количества мас-
ла в картер соответствующего компрессора.
Сама буферная емкость подпитывается маслом
из маслоотделителя и должна устанавливаться
выше датчиков уровня масла, чтобы они над-
лежащим образом снабжались маслом под дей-
ствием силы тяжести. Буферная емкость полу-
чает масло из маслоотделителя (или маслоот-
делителей), находящегося под высоким давле-
нием, но сама она не должна находиться под
высоким давлением во избежание вскипания в
828
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
нагнетание
всасывание
(5)	Рис.3.1.4-10а. Пример решения задачи контроля уров-
ня и возврата масла для установок малой и средней мощно-
сти без снижения (или с очень небольшим снижением) на-
грузки (U.S. Reco):
1 - маслоотделитель; 2 - регулятор уровня масла; 3 -
буферная емкость для масла; 4 - редукционный клапан; 5 -
масляный фильтр; 6 - обратный клапан
Рис.3.1.4-106. Пример решения задачи контроля уровня и возврата масла для установки с возможностью значительно-
го снижения производительности (два компрессора + два маслоотделителя + одна буферная емкость) (U.S. Reco):
1 - маслоотделитель; 2 - регулятор уровня масла; 3 - буферная емкость для масла; 4 - редукционный клапан; 5 - мас-
ляный фильтр; 6 - обратный клапан; 7 - отделитель жидкости
3.1.4. ДРУГИЕ КРУПНЫЕ УЗЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ УСТАНОВОК
829
Рис.3.1.4-Юв. Пример решения задачи контроля уровня и возврата масла для двухконтурной установки с возможнос-
тью снижения мощности одновременно в обоих контурах (четыре компрессора + два маслоотделителя + одна буферная
емкость) (U.S. Reco). Обозначения те же, что и на рис.3.1.4-106
магистралях питания регуляторов уровня и
разрушения их игольчатых клапанов. Чтобы
снизить давление в буферной емкости, исполь-
зуют уравнитель низкого давления в виде труб-
ки, соединяющей полость буферной емкости с
всасывающей магистралью, который позволя-
ет поддерживать давление в буферной емкости
почти равным давлению в картере компрессо-
ра (рис. 3.1.4-12).
Для того чтобы подпитка регуляторов уров-
ня масла осуществлялась маслом со 100%-м
уровнем однородности, нужно предусмотреть
обратный клапан с постоянным перепадом дав-
ления, или редукционный клапан (обозначен-
ный как S-9104 на рис.3.1.4-12). Этот клапан,
во-первых, сбрасывает высокое давление до
уровня давления всасывания, а во-вторых,
предотвращает вскипание в магистралях пода-
830
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Рис.3.1.4-10г. Пример решения задачи контроля уровня и возврата масла для двухкон зурной установки с возможнос-
тью снижения мощности в каждом из контуров по отдельности (четыре компрессора + два маслоотделителя + две буфер-
ные емкости) (U.S. Reco). Обозначения те же, что и на рис.3.1.4-106
чи масла в регуляторы уровня. Кроме того, если
из маслоотделителя в буферную емкость прой-
дет незначительное количество хладагента, то
этот хладагент через редукционный клапан,
дросселируясь на нем, будет сброшен во вса-
сывающую магистраль. Редукционный клапан
позволяет поддерживать постоянный избыток
давления величиной примерно от 0,3 до 1,5 бар
в буферной емкости и на входе в регуляторы
уровня масла по отношению к давлению в кар-
терах компрессоров. Конструктивно редукцион-
ный клапан привинчивается непосредственно к
выходному отверстию уравнителя низкого дав-
ления на самой емкости (рис. 3.1.4-12).
3.1.4. ДРУГИЕ КРУПНЫЕ УЗЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ УСТАНОВОК
83]
Технические характеристики и размеры маслоотделителей (модели S и D, U.S. Reco)
Таблица 3.1.4-4
	Тип	Индекс	Соединение под пайку, дюймы	Размеры, мм		Масса, кг	R12		R22		R502	
				0А	Высота В		—40°С	+5°С	—40УС	+5°С	—40°С	+5°С
	Нераэборные	S-5580	1/4 ODS		208	2.3	1,76	2,64	2,64	3,52	2,64	3,52
		S-5581	3/8 DDS		208	2.3	2,64	3,52	3,52	5,27	3,52	5,27
		S-5582	1/2 DDS	102	230	2,7	3,52	5,27	5,27	7,03	5,27	7,03
		S-5583	3/8 FPT		248	2,7	3,52	5,27	5,27	7,03	5,27	7,03
		S-5584	1/2 FPT		356	3,2	10,55	14,06	15,62	19,34	16,70	20,22
		S-5585	5/8 ODS		362	3,2	10,55	14,06	15,82	19,34	16,70	20,22
		S-5586	3/4 FPT		432	4,1	14,06	17,60	19,34	22,85	22,85	26,37
wy		S-5587	7/8 ODS	102	461	4,1	15,82	19,34	24,61	28,13	26,37	29,89
		S-5588	1 1/8-ODS		533	4,6	21,10	26,40	31,64	36,92	33,40	40,43
		S-5590	1 3/8 ODS		540	4,6	26,40	35,16	40,43	47,47	41,19	50,98
		S-5592	1 5/8 ODS		553	4,6	28,13	38,68	42,19	49,22	45,70	52,74
	Разборные	S-5882	1/2 OOS		260	4,6	3,52	5,27	5,27	7,03	5,27	7,03
		S-5885	5/8 ODS	102	362	5,0	10,55	14,06	15,82	19,34	16,70	20,22
/хГ	л й	S-5887	7/8 ODS		451	6,0	14,06	19,34	24,61	28,13	26,37	29,89
AoV	/ в	S-5888	1 1/8 DDS		533	6,4	21,10	26,40	31,64	36,92	33,40	40,43
	/ в	S-5890	1 3/8 ODS	102	540	6,4	26,40	35,16	40,43	47,47	42,19	50,98
	в	S-5892	1 5/8 ODS		553	6,4	28,13	38,68	42,19	49,22	45,71	52,74
	Неразборные	S-5687	7/8 DDS		286	5,3	21,10	28,13	31,64	35,16	31,64	38,68
		S-5688	1 1/8 ODS		394	6,8	28,13	35,16	38,68	42,20	42,20	49,23
/у		S-5690	1 3/8 ODS	152	400	7,1	31,64	42,20	45,71	49,23	52,74	70,33
/ ххм 		S-5692	1 5/8 ODS		483	8,2	38,68	49,23	56,26	63,29	70,33	84,39
		S-5694	2 1/8 ODS		496	8,7	59,78	77,36	87,90	105,40	105,40	123,00
X/												
	Разборные	S-5792	1 5/8 DDS	152	512	11,6	38,68	49,23	56,26	63 29	70,33	84,39
		S-5794	2 1/8 ODS		517	12,3	59,78	77,36	67,90	105,40	105,40	123,00
		S-1901	1 5/8 DDS	203	534	20,0	42,20	52,74	70,33	84,39	77,36	87,90
		S-1902	21/8 ODS	203	534	20,4	70,33	87,91	105,40	123,00	123,00	140,60
XXs у		S-1903	2 5/8 ODS	254	540	28,2	105,40	140,60	175,80	228,60	210,90	246,10
V/ У	lTJ	S-1904	3 1/8 ODS	305	648	47,2	175,80	210,90	263,70	316,50	281,30	351,60
Внимание! Выбор маслоотделителя зависит от холодопроизводительности установки, природы хладагента и температур испарения и конденсации. Следует учиты-
вать максимальную и минимальную производительность установки (например, режим сниженной мощности)

Все значения производительности, указанные в таблице, получены для температуры конденсации +38°С и температуры всасываемого газа +18°С, диаметры подсо-
единительных патрубков маслоотделителей должны быть не меньше диаметра нагнетательного трубопровода. Необходимо предусматривать предварительное заполнение
описанных выше маслоотделителей маслом в количестве 425 г (минимальное количество хранящегося в маслоотделителе масла).
Подключение трубопровода возврата масла производится к коническому штуцеру под разбортовку, 3/8".
Тип	Индекс	Соединение под пайку, дюймы	Размеры, мм		Масса, кг	Объем, 3 дм	R12		R22, R502	
			0А	Высота В			-40°С	+5°С	-40°С	+5°С
Разборные	D-118	1 3/8"	219	500	10	9	19,8	25,6	32,6	37,2
	D-138	1 3/8"	219	500	10	9	31,4	38,4	48,8	58,1
I А.	D-158	1 5/8"	219	620	12	13	41,9	54,7	87,4	82 6
/ Вт	D-218	2 1/8"	219	720	18		48,8	81,8	90,7	108,0
	D-258	2 5/8"	219	880	19	22	107	140	218	250
	D-318	31/8’	219	840	22	25	186	244	368	419
1	D-358	3 5/8"	324	990	50	54	287	380	535	616
	D-418	4 1/8"	324	1200	70	70	384	483	628	721
Внимание! При рабочем давлении 25 бар маслоотделители подлежат приемке Госгортехнадзора с испытательным давлением 50 бар, что в дальнейшем освобожда-
ет от повторных проверок раз в 10 лет Они допускаются также для использования в судовых установках (категория «MARINE»).
Указанные в таблице производительности получены с учетом температуры нагнетаемых газов 6О°С. Диаметры соединительных патрубков такие же, как диаметр на-
гнетательного патрубка Маслоотделители, имеющие в обозначении литеру «А», предназначены для работы на аммиаке (Nf-fe), при этом их стоимость не меняется.
Необходимо предусматривать предварительное заполнение маслоотделителей маслом в количестве примерно 0,450 л.
Входной патрубок сбоку, выходной сверху. И/гуцер возврата масла конический, под разбортовку, 3/8". Имеется дополнительный штуцер слива 1/4" FPT под вентиль
«Schrader» T-14-LS. Комплект крепежных деталей стандартный (КГТ). Окрашены голубой нитроэмалью.
Все маслоотделители оборудованы одинаковым стандартным наружным поплавком, полностью разборным, очищаемым и взаимозаменяемым.
103(8-3782)	|
штуцер конический, 3/8*,
под резбортоеку
832
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
* FPT - резьба коническая Бриггса внутренняя (NPTF),
ODS - втулка, надевающаяся на медную трубку
Рис.3.1.4-11. Схема и дополнительные характеристики маслоотделителей серии 5800 (см. табл. 3.1.4-4)
3.1.4.3.4.	Масляный фильтр
Роль масляного фильтра заключается в том.
чтобы не допустить попадания инородных ча-
стиц на вход в регуляторы уровня масла и в кар-
тер компрессора. В самом деле, легко предста-
вить себе последствия, к которым может при-
вести попадание различных частиц под иглу
клапана регулятора уровня или в смазываемые
детали компрессора, и влияние таких частиц на
нормальную работу указанных узлов. В част-
ности, закупорка проходного отверстия регуля-
тора уровня нередко является основной причи-
ной отличия уровня масла в картере одного из
компрессоров по сравнению с картерами дру-
гих компрессоров.
На рис. 3.1.4-13 представлен внешний вид
одного из масляных фильтров, способных за-
держивать частицы размером более 150 мкм;
поверхность фильтрации этого фильтра состав-
ляет 71 см2.
З.1.4.З.5.	Регулятор уровня масла
Регулятор уровня масла, сообщающийся с
картером компрессора, предназначен для конт-
роля за уровнем масла и поддержания этого
уровня на заданной отметке. Когда уровень па-
дает ниже некоторого порогового значения, по-
плавковый клапан регулятора опускается вме-
сте с ним, позволяя определенному количеству
масла проникать в картер компрессора до тех
пор, пока не восстановится оптимальный уро-
вень.
Регуляторы уровня масла подпитываются из
одной или нескольких буферных емкостей, о
которых мы рассказали выше. Среди многочис-
ленных вариантов регуляторов уровня есть та-
кие, конструкция которых позволяет с помощью
болтов устанавливать их вместо стекла указа-
3.1.4. ДРУГИЕ КРУПНЫЕ УЗЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ УСТАНОВОК
833
Индекс	Соединения	Емкость, л			D, ММ
		А	В	С	
S-9109 (с вентилями)	Буферная емкость для масла с двумя шариковыми указателями уровня -	Вход: штуцер под разбортовку, 3/8". Выход: штуцер под разбортовку, 3/8" -	Редукционный клапан к магистрали НД: штуцер под разбортовку, 3/8" -	Отбор давления на реле давления, опорожнение: штуцер под разбортовку, 1/4"	6,70	2,84	2,84	464
Рис.3.1.4-12. Внешний вид. характеристики и схема установки одного из образцов буферной емкости (модель S-9109.
U.S. Reco)
теля уровня непосредственно на бобышку кар-
тера. предназначенную для крепления этого
стекла. Для особых случаев предусмотрены
специальные переходники. Некоторые регуля-
торы уровня снабжены специальной регулиро-
вочной гайкой, позволяющей изменять высоту
уровня масла и подбирать ее в зависимости от
потребностей, не останавливая компрессор.
Для установок, работающих с несколькими
параллельно смонтированными компрессора-
ми. регуляторы уровня всех компрессоров дол-
жны быть связаны наружной уравнительной
магистралью, позволяющей поддерживать дав-
ление в картере всех компрессоров, как рабо-
тающих. так и остановленных, равным давле-
нию всасывания работающих компрессоров
(рис. 3.1.4-14).
Такая взаимная завязка минимизирует ко-
личество масла, которое может быть откачано
из одного или нескольких остановленных ком-
прессоров, в результате чего могли бы возник-
нуть неприятности при их новых запусках.
На рис. 3.1.4-15 показан общий вид регуля-
тора уровня масла со стандартным перепадом
834
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Рис.3.1.4-13. Масляный фильтр защиты регулятора
уровня масла (модель S-9105, U.S. Reco)
давления, а на рис. 3.1.4-16 приведен пример
его соединения с компрессором, позволяюще-
го избежать передачи вибраций от компрессо-
ра к регулятору.
3.1.4.4.	Предконденсатор
При различных оценочных расчетах, кото-
рые мы приводили в п. 1.3.6.5.1.2, мыужеупо-
минали об устройстве для снятия перегрева,
иначе называемом предконденсатором. Там мы
подсчитали количество тепла, которое может
быть повторно использовано с помощью этого
устройства, тогда как вп. 3.1.3.1 мы уточнили,
магистраль (01/4 J
Рис.3.1.4-14. Наружная уравнительная магистраль меж-
ду регуляторами уровня масла параллельно установленных
компрессоров (U.S. Reco)
что устранить перегрев паров хладагента мож-
но вне конденсатора. При этом используют спе-
циальный теплообменник, часто кожухотрубно-
го типа, позволяющий обеспечить передачу теп-
ла (за счет снятия перегрева паров хладагента)
к воде, которая таким образом подогревается и,
следовательно, становится пригодной для ис-
пользования в различных целях.
На рис. 3.1.4-17 дан внешний вид предкон-
денсатора, технические характеристики и раз-
меры которого приведены в табл. 3.1.4-5.
Поскольку предконденсаторы находятся в
контуре высокого давления холодильной уста-
новки, они должны соответствовать правилам
устройства и эксплуатации сосудов, работаю-
Индекс	Крепление стекла	ДР стандартное, бар	Болты		Масса, кг
			Количе- ство	Межосевое расстояние	
S-9110 S-9120	Болтовое (стандартное соединение)	0,35 (может работать при ДР>2,1 бар)	3	47,6 мм	1,81 1,81
S-9110 (вариант с заданным уровнем мас-
ла в половину высоты стекла)
S-9120 (вариант с заданным уровнем мас-
ла в 1/4 высоты стекла)
Рис. 3.1.4-15. Стандартный регулятор уровня масла (U.S. Reco)
3 1.4. ДРУГИЕ КРУПНЫЕ УЗЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ УСТАНОВОК
835
Рис. 3.1.4-16. Соединение регулятора уровня масла с
компрессором с помощью вибропоглощающего переходни-
ка (U.S. Reco)
тих под давлением. Эти правила установлены
Госгортехнадзором.
3.1.4.5.	Теплообменник
В п. 1.3.6.4.1.1 мы уже уточнили целесооб-
разность использования теплообменников, но
заметили, что их установка не всегда оправдан-
на, а в некоторых случаях следует предусмат-
ривать их наличие в составе контура только в
качестве переохладителей. На рис. 3.1.4-18а
показаны внешний вид трех теплообменников
и внутреннее устройство одного из них, а так-
же размеры некоторых моделей.
Внутренняя камера 3 состоит из отдельных
оребренных секций, при этом ребра разных сек-
ций смещены относительно друг друга, что
обеспечивает турбулизацию потока паров хла-
дагента при сохранении потерь давления на
минимальном, вполне приемлемом уровне.
Циркуляция жидкого хладагента осуществля-
ется противотоком по внешней кольцевой ка-
мере 4.
Выбор теплообменника может производить-
ся исходя из размеров соединительных патруб-
ков в соответствии с размерами трубопроводов
холодильной установки (табл. 3.1.4-6а). Если
использование теплообменника диктуется ис-
ключительно желанием предотвратить конден-
сацию и обледенение на поверхности всасыва-
ющего трубопровода, то следует выбрать мо-
дель, которая будет располагаться непосред-
ственно над этим трубопроводом, определив ее
размеры согласно размерам подключаемых тру-
бопроводов. Определение модели теплообмен-
ника может также производиться по графикам,
связывающим для данного хладагента холодо-
производительность установки с температурой
испарения (см. пример на рис. 3.1.4-186 для
R22).
Пример
Дана холодильная установка, работающая
на R22, с холодопроизводительностью Q0=7
кВт и температурой испарения tQ= -20°С.
Данные рис. 3.1.4-186 показывают, что нуж-
но выбрать теплообменник модели НЕ 40, у
которой кривая 60=AQ проходит непосред-
ственно над точкой пересечения линий, парал-
лельных осям координат и проходящих через
значения Q0=7 кВт и 10= -20°С.
Тепловой поток в теплообменнике рассчи-
тывается по общей формуле, которую мы уже
встречали (см. п.1.3.2.6.4):
Рис. 3.1.4-17. Предконден-
.атор с водяным охлаждением
модель cedh, Friga-Bohn)
836
3. .АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ. ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Таблица 3.1.4-5
Характеристики предконденсатора, представленного на рис. 3.1.4-17
Модель cedh	Номинальная мощность1 * * *’, кВт	Поверхность теплообме- на, м7	Z6 Длина труб, мм	Объем воды, дм7	Масса незаполненного агрегата, кг	А, мм	В, мм	С, мм	Е, мм	GODF
60	10,4	2,56	600	3,4	38	656	596	350	60	1 1/8"
90	25,3	4,07	900	4,7	46	956	896	350	70	1 3/8"
120	36,2	5,68	1200	6,0	52	1256	1196	760	75	1 5/8"
180	64,0	8,80	1800	9,0	79	1856	1796	950	75	2 1/8"
240	89,4	11,92	2400	11.9	103	2456	2396	950	90	2 5/8"
300	108,1	15,04	3000	14,7	128	3056	2996	1500	100	3 1/8"
1 Для условий R22, температура конденсации 40 С температура пара на входе 90 С температура пара на выходе 60‘С, температура воды
на входе 50°С, температура воды на выходе 60°С, коэффициент загрязнения 9-10 5 * м'-град/Вт
0=КА-Ы .
—	т
Для выбранного в нашем примере теплооб-
менника значение произведения К-A. опреде-
ленное экспериментально, приведено в табл.
3.1.4-66.
Теплообменники используются также в ка-
честве перегревателей для установок, оборудо-
ванных испарителями, которые работают в ре-
жиме затопленных. В этом случае компрессор
всасывает из испарителя влажные пары хлада-
гента, содержащие также растворенное масло,
а их перегрев осуществляется в теплообменни-
ке. Увлекаемое сухими парами масло доходит
при этом до компрессора по всасывающему
патрубку, и можно, следовательно, утверждать,
что теплообменник облегчает возврат масла.
3.1.4.6.	Насосы1
3.1.4.6.1.	Общие положения
В холодильной установке необходимость
использования различных насосов может быть
обусловлена потребностью обеспечения цирку-
ляции либо охлаждающей воды, либо какого-
то хладоносителя. либо хладагента. Так же как
1 См. также' “А если мы говорили “насосы” ?” (Ft si
nous parlions pompes?. R Lecouey, PYC Ed.) и стандарты:
NFX 10-601 “Насосы центробежные , осецентробежныс
и осевые. Приемочные испытания, класс С”;
NFX10-602 “Насосы центробежные. осецентробежные
и осевые. Приемочные испытания, класс В”;
NFISO 5198 “Насосы центробежные, осецентробежные
и осевые. Гидравлические испытания, класс точности”.
3 1.4. ДРУГИЕ КРУПНЫЕ УЗЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ УСТАНОВОК
837
DANFOSS
»503411
Тип	Hi, мм	L, мм	Ц, мм	1-2, ММ	0D, мм	Масса, кг
НЕ 0.5	20	174	10	7	27,5	0,3
НЕ1	25	264	12	9	30,2	0,5
НЕ 1.5	30	323	14	10	36,2	1,0
НЕ 4	38	370	20	10	48,3	1,5
НЕ 8	48	408	29	10	60,3	2,3
Рис. 3.1.4-18а. Теплообменник, используемый одновременно для переохлаждения жидкого хладагента перед ТРВ и
для перегрева паров хладагента перед компрессором (модель НЕ, Danfoss).
1 - подключение всасывающего трубопровода; 2 - подключение жидкостной магистрали; 3 - внутренняя камера; 4 -
внешняя камера
838
3. АГРЕГАТЫ. УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Таблица 3.1,4-6а
Выбор теплообменника (рис. 3.1.4-18а) по размерам
трубопроводов, которые будут к нему подведены
Тип	Соединение под пайку ODF				№ модели
	Жидкое трубоп	тный эовод	Всасывающий трубопровод		
	дюймы	мм	дюй- мы	ММ	
НЕ 0.5		6		12	15D0001
	1'4		1 2		15D0002
НЕ 1.0		10		16	15DM003
	3/8		5/8		15D0004
НЕ 1.5		12		18	15D0005
	1/2		3/4		15DOOO6
НЕ 4.0		12		28	1500007
	1/2		9'8		15D0008
НЕ 8 0		16		42	15D0009
	5/8		13/8		15D0010
и компрессоры, насосы главным образом клас-
сифицируются по способу, с помощью которо-
го достигается повышение давления, и делятся
на объемные и динамические. К категории
объемных насосов относятся поршневые, шес-
теренные, винтовые насосы и т.п., тогда как ка-
тегория динамических насосов включает в ос-
новном центробежные. Этот последний тип на-
сосов наиболее распространен в холодильных
установках. Выбор насоса осуществляется в
первую очередь исходя из полного манометри-
ческого напора, который он должен обеспечи-
вать. Полный манометрический напор образу-
ют две основные составляющие:
-	статическая составляющая, соответствую-
щая геометрической высоте подъема перекачи-
ваемой насосом среды и определяемая как сум-
ма высоты всасываемого столба (разность меж-
ду' вертикальными уровнями горизонтальной
плоскости всасывания и оси насоса) и высоты
нагнетаемого столба (разность между верти-
кальными уровнями оси насоса и горизонталь-
ной плоскости нагнетания);
-	динамическая составляющая, соответству-
ющая потерям давления во всасывающем и на-
гнетательном трубопроводах.
Если через НА обозначить статическую ком-
поненту манометрического напора насоса, а
Рис, 3.1.4-186, График выбора теплообменника (рис,
3.1.4-18а)
Таблица 3.1.4-66
Экспериментальные значения произведения
коэффициента теплоотдачи К на поверхность
теплообмена Л теплообменников (рис. 3.1.4-18а)
Модель	КА. Вт/К
НЕ 0.5	2.3
НЕ 1.0	3,1
НЕ 1.5	4.9
НЕ 4.0	11.0
НЕ 8.0	23
Величины справедливы только для сухих паров.
Даже если в установке используется ТРВ. всасывае-
мые пары несут с собой во всасывающий трубопровод
мельчайшие капельки жидкого хладагента. Эти капельки
оседают на ребрах теплообменника и испаряются, что
может обусловить реальный перегрев ниже теоретически
рассчитанного.
через - динамическую компоненту, то пол-
ный манометрический напор насоса запишет-
ся как
я=н +Н^.
В случае центробежного насоса плотность
перекачиваемой жидкости не влияет на обеспе-
чиваемый им полный манометрический напор.
При одинаковых числе оборотов насоса и объем-
1.4. ДРУГИЕ КРУПНЫЕ УЗЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ УСТАНОВОК
839
ном расходе данный насос поднимет любую
жидкость на один и тот же уровень. Однако дав-
тение жидкости на выходе из насоса будет ме-
няться пропорционально ее плотности, посколь-
ку массы столба различных жидкостей, нахо-
дящихся на одном и том же уровне, различны.
Повышение давления, обеспечиваемое насосом,
рассчитывается по формуле
Др = p-g-Я,
а потребляемая им мощность - по формуле
Р = V-\p /г],
где Др - повышение давления, Н/м2 (Па);
р - плотность жидкости, кг/м3;
g - ускорение силы тяжести, м2/с;
Н - манометрический напор (столба жид-
кости), м;
Р - потребляемая мощность, Вт;
К-объемный расход, м3/с;
т| - КПД насоса.
Чтобы насос мог нормально работать, необ-
ходимо обеспечить такие условия всасывания,
которые были бы достаточными для полного
предотвращения явления кавитации. Это вред-
ное явление возникает в потоке жидкости, если
абсолютное давление в рассматриваемой точ-
ке ниже давления насыщенных паров данной
жидкости, которое, разумеется, зависит от тем-
пературы жидкости. В этом случае начинается
испарение жидкости, которое проявляется в
виде объемного вскипания с образованием пу-
зырьков или паровых полостей (каверн) и при-
водит к резкому снижению характеристик на-
соса, а также иногда к очень быстрой эрозии
металлических деталей, сопровождающейся
шумами и вибрациями, способными к тому же
вызывать механические разрушения1. Для уточ-
нения условий, в которых должен работать на-
сос, было введено специальное понятие необ-
ходимого напора на входе в центробежный на-
сос для обеспечения его бескавитационной ра-
боты; его часто называют Net Positive Suction
Head, или NPSH, т.е. предельным абсолютным
бсскавитационным напором в заданном сече-
нии. Pierre Lecouey в своей работе (см. приме-
чание на с. 836) определяет это понятие следу-
1 “Chaud, Froid, Plomberie”, juill. 1989, № 505, p.23.
ющим образом: “необходимый абсолютный на-
пор (следовательно, количество энергии), пре-
вышающий упругость насыщенных паров (для
полного исключения возможности испарения),
которым должна располагать жидкость на вхо-
де в колесо насоса для полного предотвраще-
ния явления кавитации”.
Различают предельный бескавитационный
напор на входе в колесо насоса (NPSHp. кото-
рый называют также требуемым значением
NPSH, и предельный бескавитационный напор
на входе в насос, обеспечиваемый установкой
(NPSH), который называют также располагае-
мым значением NPSH. Для нормальной рабо-
ты установки нужно, чтобы выполнялось нера-
венство
NPSH > NPSH?.
NPSH^ зависит от конструкции н характе-
ристик насоса и для заданной конструкции ме-
няется в зависимости от расхода и числа обо-
ротов, характеризуя кавитационные свойства
этой конструкции. Его величина, определяемая
изготовителем насоса экспериментально, обыч-
но дается в виде кавитационной характеристи-
ки насоса NPSH^=/ (п, О), где п - число оборо-
тов, О - объемный расход.
Значение NPSH^ в данной точке кавитаци-
онной характеристики определяет всасываю-
щие возможности насоса. Способность всасы-
вания будет тем выше, чем меньше NPSLC Бла-
годаря специальным конструктивным мерам
можно достигать низких значений NPSPR по-
скольку эти величины особенно важную роль
играют при перекачке жидкостей с температу-
рой близкой к точке кипения. Что касается
NPSH,, то эта величина представляет собой в
некотором роде полный запас напора, превы-
шающий упругость паров жидкости в сечении
всасывающего фланца насоса. В конечном ито-
ге значение NPSH объединяет в себе все пара-
метры установки, влияющие на возможность
появления кавитации, а именно:
- пьезометрический напор всасывания ha в
метрах (столба рассматриваемой жидкости), т.е.
вертикальное расстояние между уровнем вса-
сываемой жидкости н осью насоса. Уточним,
что всасывание жидкости с уровня, расположен-
28—1369
840
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
ного ниже оси насоса, возможно, только когда
насос самозаполняющийся. Если насос не са-
мозаполняющийся, то в нижней точке всасы-
вающего трубопровода устанавливают специ-
альное устройство, например обратный клапан,
чтобы всасывающий трубопровод и насос все-
гда оставались заполненными жидкостью;
-	пьезометрический подпор hc в метрах
(столба рассматриваемой жидкости), т е. верти-
кальное расстояние между уровнем жидкости
в откачиваемом резервуаре, расположенном
выше оси насоса, и осью насоса;
-	давление газа р бар, действующее на по-
верхности всасываемой жидкости. Если резер-
вуар всасывания или откачиваемый резервуар
сообщаются с атмосферой, это давление равно
атмосферному' давлению. Однако, если резер-
вуар закрыт, это давление отличается от атмос-
ферного;
-	упругость насыщенных паров pt, бар, пе-
рекачиваемой жидкости (см. п. 1.3.3.2.2);
-	плотность р, кг/м3, перекачиваемой жид-
кости;
-	потери давления Ар, м (столба рассмат-
риваемой жидкости).
Исходя из этих величин NPSH( установки
определяется по следующим формулам.
• Насос работает с всасыванием (с уровня,
расположенного ниже оси насоса):
NPSH = 10,2-р • р /р -
I	г воды гжидк
- 10,2-р/р /р -А - Ар,
где произведения 10,2-pg или 10,2 pz представ-
ляют высоту водяного столба, соответствующе-
го давлению р или р; (1 бар» 10,2 м. вод. ст.),
а отношение рводы /ржидк позволяет перейти от
высоты водяного столба к высоте столба рас-
сматриваемой жидкости с плотностью ржидк
Так как при обычных температурах рвады ®
~ 1000 кг/м3, получим
NPSH,= 10 200-(pg-p;)/pw-Aa-Ap,
где NPSH, ha и Ар выражены в метрах (столба
рассматриваемой жидкости), pg и pz - в барах,
ар - в кг/м3.
’ЖИДК
• Насос работает с подпором (жидкость от-
бирается с уровня, расположенного выше оси
насоса):
NPSH = 10 200-(pg - PZ)/ржидк + Ас- Ар.
где единицы измерения те же. что и в преды-
дущем случае.
Пример 1
Необходимо перекачать жидкий октан, на-
ходящийся в резервуаре при атмосферном дав-
лении и температуре 20°С (рис. 3.1 4-19). Пье-
зометрический напор всасывания 5 м. атмос-
ферное давление 1 бар. Плотность октана при
20°С равна 700 кг/м3, упругость пара 0,013 бар
Потери давления в трубопроводе считаются
равными 1 м (высоты столба октана). Тогда
NPSH установки при работе с всасыванием
равен
NPSH = 10 200(1,0 -0,013)/700-5- 1 =
= 8.38 м.
Рис. 3.1.4-19. Пример насоса, работающего на всасыва-
ние (Hermetic)
• 1.4. ДРУГИЕ КРУПНЫЕ УЗЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ УСТАНОВОК
841
Принимая величину кавитационного запа-
са равной 0.5 м (высоты столба октана), полу-
чаем. что необходимо выбрать насос (самоза-
полняющийся или нет), у которого NPSHp бу-
дет ниже или по крайней мере равен 8,38 -
- 0,5=7,88 м (октанового столба).
Пример 2
Необходимо перекачать жидкий аммиак,
содержащийся при температуре 5 °C в закры-
том резервуаре (рис. 3.1.4-20). Аммиак нахо-
дится в состоянии кипения, так что давление
газа в резервуаре равно упругости его паров при
данной температуре (т.е. pg=p^- Если высота
подпора 2 м и потери давления в подводящем
трубопроводе 0,5 м (аммиачного столба), при
работе с подпором будем иметь
NPSH =hc- Др=2,О-О,5=
= 1,5 м (аммиачного столба).
Принимая величину кавитационного запа-
са равной 0,5 м (аммиачного столба), получа-
ем, что следует выбрать насос, у которого
NPSHp ниже или по крайней мере равен 1,5-
-0.5=1,0 м (аммиачного столба).
Предыдущие примеры определения величи-
ны NPSH позволяют утверждать, что разность
между давлением в газовой подушке и упруго-
стью паров жидкости оказывает определяющее
влияние на величину NPSH. Там где значение
Рис. 3.1.4-20. Пример насоса, работающего с подпором
(Hermetic)
р очень близко к значению pt. всегда создают-
ся критические условия внезапной кавитации.
В принципе, в этом случае нормальная работа
возможна только с подпором. Величина NPSH
примерно равна разности между существую-
щим подпором и потерями давления в подво-
дящем трубопроводе. Если высота подпора не-
достаточна. можно повысить давление р (над-
дувая резервуар сжатым азотом), чтобы увели-
чить значение NPSH.
Однако повышение давления р, не всегда
возможно, например в случае жидкостей, кото-
рые по соображениям технологии охлаждения
всегда должны оставаться при постоянной тем-
пературе (аммиак, жидкий азот и т.д ). В этом
случае следует постараться снизить до мини-
мума потери давления Др. увеличивая диаметр
трубопровода, и максимально повысить высо-
ту подпора hc.
Выбор насоса производится на основе его
характеристик. Наиболее подходящей считает-
ся та модель, у которой для желаемого объем-
ного расхода и необходимого манометрическо-
го напора обеспечивается максимальный КПД.
Центробежные насосы могут запускаться и при
закрытых вентилях всасывания или нагнета-
ния. при этом требуемая мощность будет со-
ставлять только 30-50% мощности, необходи-
мой при открытых вентилях.
Центробежный насос для нормальной рабо-
ты требует создания подпора, а когда это невоз-
можно. насос должен, разумеется, обеспечивать
всасывание жидкости с требуемого низлежаще-
го уровня. Однако, чтобы он мог при этом пра-
вильно запускаться, необходимо после останов-
ки насоса предпринять специальные меры.
Одна из таких мер заключается в том, что-
бы предусмотреть самозаполняющийся насос,
способный всасывать воздух, содержащийся во
всасывающем трубопроводе, с тем чтобы сре-
да. которую нужно перекачивать, дошла до на-
соса и полностью его заполнила.
Но самозаполняющиеся центробежные на-
сосы гораздо более чувствительны к примесям,
чем обычные центробежные насосы. В случае
большой высоты всасывания и возможности на-
хождения в жидкости примесей откачка возду-
842
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ. ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
ха и газов из всасывающего трубопровода мо-
жет, например, производиться с помощью ва-
куумного насоса, а перекачка жидкости будет
тогда обеспечиваться с помощью обычного цен-
тробежного насоса.
Каждый насос сконструирован для опреде-
ленных числа оборотов, объемного расхода н
манометрического напора. Когда число оборо-
тов и меняется, имеем следующие соотноше-
ния:
где и - скорость вращения, об/мин;
V - объемный расход. м3/ч или м3/с;
Я - манометрический напор в единицах дав-
ления;
Р - потребляемая мощность. Вт или кВт
3.1.4.6.2. Водяные и рассольные насосы
В составе холодильных установок такие на-
сосы почти всегда работают с подпором. Когда
этого сделать нс удастся, нужно устанавливать
любые устройства, предотвращающие опорож-
нение всасывающих трубопроводов во время
остановки, или предусматривать использование
самозаполняющихся насосов. Опорожнение
всасывающего трубопровода после остановки
насоса можно предотвратить, установив на кон-
це трубопровода обратный клапан. Перед пер-
вым использованием в этом случае трубопро-
вод и насос необходимо заполнить жидкостью.
В предварительных проектных расчетах для
холодной воды можно принимать максималь-
ную высоту всасывания около 6,5 м, от кото-
рой надо еще отнять потери давления во вса-
сывающем трубопроводе (трубопровод задвиж-
ки, клапанные узлы и т.д.). Кроме того, упру-
гость насыщенных паров падает с ростом вы-
соты над уровнем моря, что также вызывает
сокращение высоты всасывания. В связи с этим
исходят из следующих значений коэффициен-
тов снижения высоты всасывания с ростом вы-
соты над уровнем моря:
Высота над уровнем моря, м	и 500	1000	1 ><)()	2000	2 >00	3000	3500	4000
Коэф- фици- ент	1	0.9	0,79	0.7	0,62	0,54	0,47	0,41
Пример
Необходимо определить манометрический
напор насоса для перекачки воды с расходом
30 м3/ч по трубопроводу с внутренним диамет-
ром 80 мм при высоте всасывания 4,5 м и вы-
соте нагнетания 11.5 м. Полная длина трубо-
провода, выполненного из стали, равна 126 м.
местные сопротивления предусмотренной арма-
туры эквивалентны длине 15.55 м трубопрово-
да (см. табл. 2.3.5-5).
Следовательно, полная эквивалентная дли-
на трубопровода равна
126+15.55=141.55 м.
Для объемного расхода 30 м3/ч по графику
на рис 3.1 6-33 находим, что полные потери
давления равны примерно 400 мбар на каждые
100 м эквивалентной длины трубопровода. Тог-
да для длины 141.55 м полные потери давле-
ния будут составлять
400х 141.55/100 = 566.2 мбар.
Высота всасывания 4,5 м водяного столба со-
ответствует
4.5x98,6=441,27 мбар.
а высота нагнетания 11,5 м водяного столба
соответствует
11.5x98.6=1127.69 мбар.
Откуда, следовательно, полный манометри-
ческий напор насоса равен
/7=Н +//^=(441.27+1127.69)+566.2=
=2135.16 мбар.
Этот расчет можно, разумеется, сделать и в
метрах водяного столба.
Поскольку 566.2 мбар эквивалентны 5.77 м
вод. ст. полный манометрический напор насо-
са равен
' 1.4. ДРУГИЕ. КРУПНЫЕ УЗЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ УСТАНОВОК
843
Модель	Расход, м3/ч	Располагае- мый напор, мбар	Потребляемая мощность, кВт	Всасы- вающая труба DN	Нагнета- тельная труба DN	Размеры, мм			
						А	D	н	G
NuB 32а	0,5...14	500. .3700	0,25...1,44	40	32	331...390	58	130	145
NuB 32b	6...21	300..3500	0,38...2,14	40	32	331..390	58	130	145
NuB 50b	6.48	350...4200	0,43.2,6	65	50	378...419	69	140	160
I NuB 65a	10...45	750...5450	0,67...6,2	80	65	440...555	81	160	175
1 NuB 65b	20...60	800...4600	0,94..7,5	80	65	440...555	81	160	175
i NuB 100a	40..100	960..3160	3,1...7,3	125	100	560...733	120	190	200
' NuB 100b	70. .170	880...4400	6,4...14,6	125	100	560...733	120	190	200
NuBIOOe	140...250	850...2600	10..18	125	100	560...733	120	190	200
Рис. 3.1.4-21. Центробежный водяной насос среднего давления со скоростью вращения 2800 об/мин (Edur)
/f=/7st+/7dyn=(4,5+11,5)+5,77=21,77 м вод. ст.
Однако метр водяного столба является вне-
системной единицей, не допускаемой к приме-
нению.
На рис. 3.1.4-21 представлен пример водя-
ного насоса с его характеристиками.
З.1.4.6.З. Насосы для хладагентов
Часть этой темы обсуждалась в п. 1.3.6.4.2,
и если читатель захочет, то вначале может к
нему' вернуться. Что касается требуемого мано-
метрического напора, то он определяется мак-
симальным пьезометрическим напором между
испарителями и уровнем жидкости в жидко-
стном ресивере, а также потерями давления в
трубопроводах и на местных сопротивлениях
трубопроводной арматуры. Мощность, потреб-
ляемая насосом хладагента, меняется в зави-
симости от его природы и характера циркуля-
ции в пределах от 0,2 до 1,5% холодопроизво-
дительности н в большинстве случаев может
рассматриваться как пренебрежимо малая.
При выборе насоса для хладагента особен-
но важно располагать минимальным подпором
(см. чуть ниже), величину которого следует
очень точно определить ввиду того, что пере-
качиваемый хладагент является кипящей жид-
костью, а возможный располагаемый подпор
ограничен в большинстве случаев низкой вы-
сотой потолка машинного зала или техничес-
кой площадки. Высота столба жидкости над
осью насоса должна быть такой, чтобы его ра-
бочая точка находилась в зоне жидкости, т. е.
слева от крайней правой кривой на диаграмме
(h, 1g р). Минимальная высота подпора, кото-
рую мы обозначим hc min, определяется непос-
редственно по формуле из п. 3.1.4.6.1:
h = NPSH - 10 200 (р - »,) /р + А».
Пример
Пусть насос для хладагента работает с под-
пором, при этом потери давления в трубопро-
воде соответствуют 1 м столба перекачиваемой
жидкости. Определить минимальную величи-
844
3. АГРЕГАТЫ. УЗЛЫ. ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ М.МПИН
ну подпора, которую необходимо предусмот-
реть, зная, что объемный расход насоса равен
1,25 дм3/с. а сумма пьезометрической высоты
установки и потерь давления эквивалентна 20
м столба перекачиваемой жидкости.
Если мы выбираем насос такого типа, кото-
рый представлен на рис. 3.1.4-25а (его харак-
теристики см. на рис. 3.1.4-256), то можно за-
метить. что наиболее подходящей моделью это-
го насоса является его четырехступенчатый ва-
риант, поскольку на характеристике именно это-
го варианта находится точка пересечения гори-
зонтали манометрического напора (20+1)=21 м
и вертикали объемного расхода 4,5 м3/ч (1.25
дм3/с) с КПД, близким к максимальному зна-
чению. Опуская из этой точки вертикаль до пе-
ресечения с кавитационной характеристикой
NPSH=/(<2). можно определить, что соответ-
ствующее значение предельного напора, обес-
печивающего бескавитационный режим (см.
вертикальную ось справа вниз} ), составляет
NPSH^=0,5 м (столба жидкости).
Отсюда минимальная высота подпора, ко-
торую необходимо предусмотреть, чтобы удов-
летворить неравенству NPSH>NPSH равна
hc min= NPSH - 10 200 (pg ~p,)/p+^p=
= 0,5 + 1 = 1,5 м (столба жидкости).
потому' что речь идет о перекачке кипящей жид-
кости, т.е. р рг. С учетом кавитационного за-
паса, который примем равным 0,5 м, оконча-
тельно получим
Лст1п=1,5+0,5=2 м (столба жидкости).
Помимо обеспечения минимального подпо-
ра, о чем говорилось выше, для нормальной
работы насоса, перекачивающего хладагент,
необходимо соблюдение ряда других специаль-
ных требований.
• Необходимо предотвращать попадание на
вход в насос газовых пузырей, всасывающий
патрубок должен быть как можно короче, иметь
хорошую теплоизоляцию, а площадь его сече-
ния должна быть по меньшей мере равна пло-
щади сечения на входе в насос. Скорость жид-
кости, рассчитанная исходя из расхода и диа-
метра трубопровода, обычно не должна превы-
шать 1 м/с.
• Во многих насосах предусмотрена уста-
новка встроенных фильтров, обеспечивающих
самоочистку потока жидкости от посторонних
твердых частиц и не допускающих попадания
этих частиц в подшипники. Эти фильтры, как
правило, установлены последовательно, поэто-
му мы не рекомендуем предусматривать на вса-
сывающей магистрали дополнительные филь-
тры, которые могут вызвать накапливание га-
зовых пузырей и создать дополнительные по-
тери давления.
•	Чтобы насос работал нормально, следует не-
укоснительно обеспечивать нахождение его па-
раметров в рабочем диапазоне, ограниченном
минимально (Qmin) и максимально (Отах ) до-
пустимыми значениями объемного расхода
(рис. 3.1.4-22).
•	Поддержание минимально допустимого рас-
хода обеспечивает:
-	достаточное охлаждение приводного элек-
тродвигателя;
-	предотвращение образования в насосе па-
ровых пузырей (работу с сухими подшипника-
ми);
-	предотвращение кавитационною режима
работы.
Рис 3.1.4-22. Рабочий диапазон характеристики Q-H
насоса для перекачки хладагентов (Hermetic)
1.4. ДРУГИЕ КРУПНЫЕ УЗЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ УСТАНОВОК
845
Рис. 3.1.4-23. Устройства для поддержания характеристик насоса для перекачки хладагента в рабочем диапазоне
Hermetic)
Максимально допустимый расход ограни-
чен:
-	мощностью приводного электродвигателя;
-	величиной существующего подпора, по-
скольку с ростом расхода значение NPSH^ по-
вышается;
-	необходимостью поддержания некоторого
минимального значения напора в двигателе и
предотвращения испарения хладагента.
Для поддержания характеристик насоса в
рабочем диапазоне можно предусмотреть пере-
пускную магистраль и диафрагмы минималь-
ного gmin и максимального <2тах расходов (рис.
'.1.4-23).
Можно также вместо диафрагмы <2тах уста-
новить дифференциальное реле давления, ко-
торое будет выключать насос, если давление
> падет ниже минимально допустимого уровня.
Клапаны, установленные на перепускной маги-
страли, должны постоянно оставаться открыты-
ми. Что касается диафрагм, то диафрагму £>
следует устанавливать перед магистралью пе-
репуска как можно ближе к ней, тогда как ди-
афрагма 0m|n должна быть установлена по воз-
можности непосредственно перед отделителем
жидкости во избежание двухфазности потока.
•	Перепускная магистраль выполняет также
функцию сброса газа и воздуха при останов-
ках. Насос должен запускаться, только будучи
заполненным жидкостью, и при первом его за-
полнении или повторных залу сках следует выж-
дать. пока температура насоса не сравняется с
температурой в отделителе жидкости. В случае
использования обратного клапана в нагнета-
тельном трубопроводе необходимо, чтобы он
был установлен после места врезки перепуск-
ной магистрали, чтобы сброс газа происходил
автоматически. С другой стороны, следует об-
ратить внимание на то, чтобы обратный кла-
пан не стоял в перепускной магистрали.
•	Внезапные изменения давления или темпера-
туры могут вызвать образование газовых пузы-
рей, способных привести к срыву работы на-
соса в результате кавитации. Допустимая ско-
рость падения давления зависит от величины
располагаемого подпора и времени прохожде-
ния жидкого хладагента через всасывающий
трубопровод. Внезапное падение давления все-
846
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ. ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
гда происходит либо при остановке компрессо-
ра, либо при повышении мощности сжатия. Во
избежание значительного провала давления
надлежит, следовательно, предусматривать
очень точное регулирование мощности комп-
рессора.
•	Слабый подпор или значительный расход мо-
жет привести к возникновению воронки в рас-
ходной магистрали отделителя жидкости (эф-
фект завихрения потока), что также вызывает
срыв работы насоса. Чтобы избежать воронко-
образования, необходимо на входе в расходную
магистраль всасывания предусматривать уста-
новку антизавихрителя.
•	При работе нескольких параллельно установ-
ленных насосов на один общий нагнетательный
коллектор перепускную магистраль следует
предусматривать для каждого насоса в отдель-
ности. Это требуется для того, чтобы при оста-
новках сброс газа происходил постоянно из
каждого насоса и, кроме того, чтобы для каж-
дого насоса было обеспечено независимое под-
держание минимально допустимого расхода.
При установке резервных насосов необходимо
предусматривать обратные клапаны во избежа-
ние нагнетания жидкости из работающего на-
соса в остановленный. Если запорные вентили
резервного насоса открыты, желательно, что-
бы он был заполнен жидкостью и находился в
постоянной готовности к запуску. Наличие пе-
репускной магистрали позволяет обеспечить не-
зависимый запуск каждого насоса и включать
следующий насос не прибегая к запорным вен-
тилям.
В настоящее время в качестве насосов для
перекачки хладагентов почти всегда использу-
ются центробежные насосы, хотя иногда пре-
дусматриваются также и иасосы с боковым от-
водом. Этот последний тип насосов очень чув-
ствителен к наличию в жидкости твердых час-
тиц, откуда следует необходимость на входе в
них устанавливать фильтры, что приводит к
дополнительным потерям давления. Кроме
того, фильтры могут оказаться, при их загряз-
нении, причиной возникновения кавитации.
При перекачке аммиака часто используют
открытые насосы с масляным уплотнением,
организуемым между двумя лабиринтными уп-
лотнениями. Однако при низких температурах
и высоких давлениях эксплуатация таких на-
сосов становится проблематичной. Поэтому
конструкторы чаще используют герметичные
бессальниковые насосы, пригодные для любых
типов хладагентов. Встречаются также центро-
бежные насосы с электромагнитным приводом.
Такие насосы, называемые еще насосами с за-
топленным ротором двигателя или насосами с
двигателем, ротор которого закрыт рубашкой,
легко монтируются, не требуют ни наблюдения,
ни технического обслуживания и. как правило,
работают очень тихо.
Герметичность полости иасоса (и ротора) по
отношению к атмосфере обеспечивается тонкой
рубашкой, изготовленной из немагнитной ста-
ли. которая одновременно защищает двигатель
от агрессивной жидкости. Часть перекачивае-
мой жидкости отбирается для охлаждения под-
шипников и ротора двигателя. Разрез одного из
вариантов такого насоса показан на рис. 3.1.4-
24. а на рис. 3.1 4-25а представлена другая мо-
дель аналогичного насоса с ее размерами. Ха-
рактеристики этой модели приведены на гра-
фиках рис. 3.1.4-256.
3.1.4.7. Вентиляторы1
В холодильных установках вентиляторы ис-
пользуются в испарителях и конденсаторах с
воздушным охлаждением (если только эти ап-
параты нс работают за счет естественной кон-
векции), а также могут быть применены и в ох-
лаждающем контуре конденсаторов с водяным
охлаждением, поскольку в этом контуре неред-
1 См. также следующую дополнительную литературу:
•‘Практическое руководство по вентиляторам’’ (Pratique
des ventilateurs, J.Lexis. Ed.Parisiennes);
•“Практическое руководство по кондиционированию
воздуха ”, ч. “Вентиляторы” (Manuel Pratique du Genie
Climatique (Recknagel). PYC Ed., chap. Ventilateurs) а также
следующие стандарты:
E51-001 “Вентиляторы. Термины, определения и клас-
сификация”; NFE51-010 “Вентиляторы. Размеры круглых
фланцев”; Е51-100 “Вентиляторы промышленные. Влияние
сжимаемости среды”; NFS31-021 “Измерения шумов, про-
изводимых на платформах вентиляторов в кожухах. Способ
уменьшения нагнетательных вентиляторных труб”; NFX10-
200 “Правила испытаний вентиляторов в кожухах нагнета-
тельных и всасывающих Снижение размеров вентилятор-
ных труб”.
. 4. ДРУГИЕ КРУПНЫЕ УЗЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ УСТАНОВОК
847
903 2	915 4	915 5	901.3 901 4	826 2
561	4112 411 10 400 5 400 6 920 1 902 1 562 3 562 1	821	813	831 930 12 930 13 836.1 832	933	833	930.11 930 14 834	837	836 2 826.1 931 3
930 7	930 3	930 8
'02	Улитка	552 1	Пружинная шайба	901 4	Шестигранный винт
£30.1	Крыльчатка основная	552 2	Пружинная шайба	902 1	Шпилька
130 3	Крыльчатка вспомогательная	561	Штифт шлицевой	902 2	Шпилька
ЗМ	Крышка подшипника	562 1	Штифт	903.1	Заглушка
381	Корпус подшипника	562 3	Штифт	903 2	Заглушка
-30 3	Плоская прокладка	562 4	Штифт	914 1	Винт с шестигранной выемкой в головке под ключ
400 4	Плоская прокладка	601	Уравновешивающее кольцо	9142	Винт с шестигранной выемкой в головке под ключ
430 5	Плоская прокладка	746	Штуцер	9143	Винт с шестигранной выемкой в головке под ключ
-00 6	Плоская прокладка	758	Фильтрующий элемент	9154	Винт трехгранный
400 7	Плоская прокладка	804	Двигатель (корпус статора)	9155	Винт трехгранный
430 8	Плоская прокладка	812 1	Переднее основание	917 1	Болт с шестигранной выемкой в головке под ключ
411 1	Круглая кольцевая прокладка	8122	Заднее основание	920 1	Гайка шестигранная
411 2	Круглая кольцевая прокладка	813	Обмотка статора	920 4	Гайка шестигранная
4'16	Круглая кольцевая прокладка	816	Внутренняя рубашка статора	922	Гайка крыльчатки
4'1 10	Крутая кольцевая прокладка	817	Воздушный зазор между рубашками	925	Гайка трехгранная
4'2 1	Передний подвижный вкладыш	819	Вал	930 1	Шайба пружинная
472 2	Задний подвижный вкладыш	821	Обмотка ротора	930 3	Шайба пружинная
502	Трущееся кольцевое уплотнение	826 1	Уплотнение	930 4	Шайба пружинная
503	Сдвоенное трущееся кольцевое уплот- нение	826 2	Уплотнение	930 7	Шайба пружинная
504	Приводное кольцо крыльчатки	831	Клеммная коробка	930 6	Шайба пружинная
513	Опора кольцевого уплотнения	832	Крышка клеммной коробки	930 10	Шайба пружинная
520 1	Крепежная оболочка	833	Основание клеммной коробки	930 11	Шайба пружинная
520 2	Крепежная оболочка	834	Корпус уплотнения	930 12	Шайба пружинная
525 1	Распорка	831 1	Клемма	930 13	Шайба пружинная
529 1	Рубашка вала	836 2	Клемма	930 14	Шайба пружинная
529 2	Рубашка вала	837 1	Хомут для зажима проводов	9В0 17	Шайба пружинная
545 1	Вкладыш подшипника	837 2	Хомут для зажима проводов	931 1	Шайба стопорная
545 2	Вкладыш подшипника	900 3	Стяжной винт статора	931 3	Шайба стопорная
550 1	Уплотнительная прокладка	901 1	Шестигранный винт	933	Стопорная распорка с винтом
550 2	Уплотнительная прокладка	901 2	Шестигранный винт	940 1/3	Шпонка
580 3	Уплотнительная прокладка	901 3	Шестигранный винт	970 1	Клемма заземления
Рис. 3.1.4-24. Составные узлы и элементы одноступенчаго! о герметичного центробежно о насоса для хладаген га с за-
пиленным ротором (модель CXF. Hermetic)
848
3. АГРЕГАТЫ. УЗЛЫ. ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Модель	Размеры насосной части									
	DM	DNd	h>	z	d	2 ступени	з ступени	4 ступени	5 ступеней	6 ступеней
САМ 1	25	20	120	22	148	112	140	168	196	224
САМ 2	40	32	140	32	210	134	175	216	257	298
Тип двигателя	Размеры двигательной части											
	а	b	е	f	g	h]	m>	ГП;	о	q	s	t
AGX 1,0	241	130	276	160	10	90	32	40	181	104	M 8	101
AGX 3,0	323	130	368	155	12	110	35	35	244	125	M 12	124
AGXr,5	323	130	368	155	12	110	35	35	244	125	М 12	124
AGX 6,5	323	130	368	155	12	110	35	35	244	125	М 12	124
Рис.3.1.4-25а. Трехступенчатый герметичный центробежный насос с затопленным ротором для перекачки хладагента
(модели САМ 1 и 2. Hermetic)
14. ДРУГИЕ КРУПНЫЕ УЗЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ УСТАНОВОК
849
Рис. 3.1.4-256. Харак-герисгики насоса для перекачки хладагента (рис. 3.1.4-25а): слева - модель САМ1. справа мо-
е п, САМ2
ко предусматривается наличие градирен, испа-
рительных конденсаторов и других вторичных
сплообменников (см. п. 3.1.3.3.2.5). т.е. сис-
тем, содержащих лопастные (осевые) или цен-
тробежные вентиляторы.
Осевые (лопастные) вентиляторы, как пра-
вило. используются при потребности в большом
расходе воздуха и слабом напоре, в то время как
центробежные вентиляторы лучше приспособ-
тены для случаев с большими потерями напо-
ра. Благодаря специальным устройствам, та-
‘ им. как поворотные лопатки с переменным
• г лом установки для предварительной закрут-
ки потока (называемые также направляющим
шпаратом или щитками), а также диффузорам,
в настоящее время удается использовать осевые
вентиляторы в тех областях, где ранее приме-
нялись исключительно центробежные венти-
ляторы. Когда речь идет об осевых или цент-
робежных вентиляторах, нужно иметь в виду,
нто в них часть механической энергии преоб-
разуется в ее тепловой эквивалент, передавае-
мый потоку проходящего воздуха, следователь-
но. это обстоятельство должно учитываться при
расчете потребностей в холоде складских по-
мещений и холодильных камер. Полное давле-
ние вентилятора р складывается из статичес-
кого давления pst и скоростного напора pim.
Aot=Pst+Pdyn-
Скоростной напор (динамическое давление)
рассчитывается по формуле
Pdm = у-и2Па (Н/м2)
где р - плотность среды в потоке, кг/м3,
w - средняя скорость потока, м/с.
В этом уравнении плотность р газового по-
тока зависит от температуры и давления. Если
плотность газа меняется, а скорость вращения
вентилятора остается неизменной, объемный
расход проходящего газа также не меняется.
Однако давление и потребляемая мощность ме-
няются пропорционально изменению плотнос-
ти. Определение расхода воздуха производит-
ся на основе известного значения проходного
сечения воздуховода и измеренного при помо-
щи анемометра значения средней скорости воз-
душного потока. Что касается измерения дав-
850
3. АГРЕГАТЫ. УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
лений. то оно осуществляется при помощи труб-
ки Пито (напорной трубки) (рис. 3.1.4-26).
' Рассмотрим воздушный поток, двигающий-
ся по воздуховоду со скоростью W. Если один
вход дифференциального манометра подклю-
чить к трубке отбора давления, ось отверстия
которой находится на стенке воздуховода и пер-
пендикулярна вектору скорости воздушного по-
тока. а второй вход сообщить с атмосферой

Рис. 3.1.4-26. Определение статического, динамическо-
го и полного давлений в газовом потоке, движущемся по
газоводу с помощью трубки Пито, подсоединяемой к диф-
ференциальному манометру
(случай Л на рис. 3.1.4-26), то дифференциаль-
ный манометр покажет величину статического
давления р Если теперь отверстие трубки от-
бора давления поместить в центре потока, рас-
положив его навстречу потоку, манометр пока-
жет полное давление Ptot=/’st+/’dvn (с-тучай В).
Наконец, если при этом второй вход дифферен-
циального манометра подключить к трубке от-
бора давления в стенке воздуховода, ось отвер-
стия которой перпендикулярна вектору скорос-
ти потока (случай 0, в изогнутом конце труб-
ки установится по-прежнему полное давление
ptot, а в правом конце - статическое давление
рл. Следовательно, дифференциальный мано-
метр будет показывать их разность, т.е. вели-
чину скоростного напора, или динамическое
давление р^. Исходя из выражения для скоро-
стного напора, которое приведено выше, мож-
но рассчитать среднюю скорость потока:
12 р,
I г аул
И’ = ----—.
V р
Что касается мощности, потребляемой вен-
тилятором, то она может быть определена по
формуле
Р = I Plot, Вт,
П
где V- объемный расход газа, м3/с:
г] - КПД вентилятора.
Следует выбирать вентилятор, мощность
которого по меньшей мере на 15% выше рас-
четной. Потребляемая мощность растет в зави-
симости от падения температуры воздуха сле-
дующим образом:
Температура воздуха, °C	+ 15	0	-10	-20	-30	40	-50
Потребляемая мощность. Р/Р+\$ °C	1	1.11	1,15	1,20	1.25	1,30	1,36
Все процессы в вентиляторах подчиняются
правилам теории подобия, которые объедине-
ны в две группы законов.
• Первая группа относится к законам взаимо-
связи кинематических и динамических пара-
метров. т.е. к изменению параметров одного и
того же вентилятора при изменении числа его
оборотов. Согласно этим законам:
-	объемный расход меняется пропорцио-
нально отношению числа оборотов в первой
степени:
-	давление меняется пропорционально от-
ношению числа оборотов во второй степени;
-	потребляемая мощность меняется пропор-
ционально числу оборотов в третьей степени.
Следовательно, так же как и для насосов
(см. п. 3.1.4.6.1), имеем
«1_ = 21=	=
«2 Уг уДР2 \ Pi'
где п, V, Др и /’ - соответственно число оборо-
тов. объемный расход, потери давления и по-
требляемая мощность.
1.4. ДРУГИЕ КРУПНЫЕ УЗЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ УСТАНОВОК
851
• Вторая группа относится к законам геомет-
рического подобия, связывающим параметры
.«метрически подобных вентиляторов, рабо-
тающих с одной и той же скоростью:
-	объемный расход меняется пропорцио-
нально радиусу колеса вентилятора в третьей
-тепени (или любому другому характерному
«инейному размеру двух геометрически подоб-
ных вентиляторов);
-	давление меняется пропорционально ра-
диусу колеса во второй степени;
-	потребляемая мощность меняется пропор-
ционально радиусу колеса в пятой степени.
При работе параллельно установленных
вентиляторов удваивается объемный расход,
огда как для вентиляторов, установленных
последовательно, удваивается давление на вы-
юде.
Если возникает потребность в изменении
расхода воздуха через воздуховод, гораздо эко-
номичнее делать это за счет изменения числа
оборотов вентилятора, чем за счет сокращения
.ечения воздушного потока (с помощью про-
стой заслонки, которая открывается и закрыва-
ется частично или полностью). Заштрихован-
ная область на рис. 3.1.4-27 соответствует эко-
номии мощности, достигаемой при изменении
объемного расхода за счет изменения числа обо-
ротов по сравнению с перекрытием сечения воз-
духовода.
Точное значение экономии мощности может
быть, однако, определено на основе харакгери-
Рис. 3.1.4-27. Изменение мощности, потребляемой вен-
тилятором, в зависимости от изменения объемного расхода
путем изменения числа оборотов и за счет перекрытия сече-
ния воздуховода
стик совместной работы вентилятора и установ-
ки.
Поскольку для вентиляторов с понижением
противодавления потребляемая мощность и
объемный расход растут, полное давление дол-
жно определяться с высокой точностью для пре-
дотвращения перегрева приводного двигателя.
Впрочем, в случае необходимости можно будет
измерить силу тока, потребляемого двигателем
вентилятора на запуске.
На рис. 3.1.4-28 и в табл. 3.1.4-7 можно най-
ти характеристики осевых вентиляторов, а на
рис. 3.1.4-29 и в табл. 3.1.4-8 - характеристи-
ки центробежных вентиляторов.
Вентиляторы - как осевые, так и центробеж-
ные - очень широко используются в холодиль-
ном оборудовании. Несколько примеров такого
использования приведены на рис. 3.1.4-30.
3.1.4.8. Воздухоотделитель (устройство
для удаления неконденсирующихся
примесей)
В контуре любой холодильной установки
всегда присутствуют в большем или меньшем
количестве газы, которые называют неконден-
сируюшимися, а именно:
-	воздух, который может проникать в кон-
тур через недостаточно герметичные проклад-
ки, уплотнения, сальники и т.д., если установ-
ка работает при давлении ниже атмосферного
или в случае вскрытия компрессора, при заме-
не фильтра, при дозаправке, а также в иных
случаях;
-	водород и азот, остающиеся в контуре пос-
ле различных опрессовок, а также образующи-
еся при разложении аммиака, если используется
этот хладагент;
-	углеводороды, образующиеся при разло-
жении масла.
Итак, согласно закону Дальтона, о котором
мы говорили в п. 1.3.4.10, полное давление в
газовой смеси равно сумме парциальных дав-
лений каждого из составляющих ее газов. Это
означает, что на входе в конденсатор, например,
полное давление будет равно парциальному
давлению паров хладагента плюс парциальное
давление неконденсирующихся газов. Иными
852
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Словами, давление конденсации будет выше
необходимого для нормальной работы установ-
ки, что вызывает следующие нежелательные-
последствия:
-	повышение количества энергии, потреб-
ляемой компрессором;
-	снижение холодопроизводительности
вследствие более высокого давления в конце
конденсации;
-	повышение температуры в конце сжатия,
что подвергает хладагент и масло опасности
воздействия аномальных тепловых нагрузок,
-	снижение интенсивности теплообмена;
повышение утечек, вызванное возможной
негерметичностью вследствие увеличенного
давления;
-	повышенное потребление воды для кон-
денсаторов с водяным охлаждением.
Таким образом, становится понятным инте-
рес к тому, чтобы до минимума снизить нали-
чие в контуре неконденсирующихся примесей.
Их удаление можно осуществлять как вручную,
так и автоматически.
Сброс неконденсирующихся газов вручную
на практике производится очень часто. Его пре-
имущество заключается в том, что при этом не
требуется никакого специального оборудования.
Техник-холодильщик, открывая продувочные
краны, установленные в различных местах кон-
тура, таких, например, как конденсатор или
жидкостный ресивер, сбрасывает эти газы в ат-
мосферу (рис. 3.1.4-31).
Однако при таком способе возникают две
проблемы. Первая состоит в определении мо-
мента, когда необходимо сбрасывать примеси.
На практике сброс нужно производить только
тогда когда это действительно принесет пользу,
поскольку каждая продувка связана с неизбеж-
ной потерей более или менее значительного ко-
личества хладагента, что, в конце концов, при
Рис. 3.1 4-28 Осевой вентилятор с системой изменения угла установки лопаток и рабочие характеристики моделей
ARM F2/S2-45O (модели ARM F2 и ARM S2, Gebhardt).
Pdi ~ Дииамическое давление в плоскости выходного фланца вентилятора; ая — угол установки лопаток; L*A уровень
акустической мощности, дБ
3.1.4 ДРУГИЕ КРУПНЫЕ ^ЗЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ УСТ ЗНОБОК
853
Рис. 3.1.4-29. Центюбежнт ш вентилятор и его рабочие характеристики (модели серии TZA, Gebhardt)
частых продувкех может потребовать дозаправ-
ки контура. Именно эти потери хладагента при
каждой продувке создают вторую проблему,
поскольку, кроме уже упомянутого недостатка,
такие потери являются причиной загрязнения
окружающей среды, которое нужно либо пол-
ностью исключить, либо снизить до миниму-
ма.
Чтобы узнать, является ли необходимым
удаление неконденсирующихся примесей в раз-
личных точках контура, существует множество
более или менее точных способов.
Первый, хотя и достаточно приблизитель-
ный, заключается в сравнении температуры со-
ответствующей давлению насыщенных паров,
которое показывает манометр на нагнетатель-
ной магистрали, с температурой охлаждающей
среды (воды или воздуха) на входе в конденса-
тор. По мере возможности давление должно
замеряться непосредственно в конденсаторе та-
ким образом, чтобы на замер не влияли поте-
ри давления в нагнетательном патрубке, кото-
рые также являются причиной падения темпе-
ратуры. Затем разность этих двух температур
сравнивается с тем значением, которое исполь-
зовалось при расчете установки (например, 7
К при охлаждении водой или 12 К при охлаж-
дении воздухом). Однако расхождение в разно-
сти температур может быть результатом при-
чин, не имеющих ничего общего с присутстви-
ем неконденсирующихся примесей, например
загрязнения теплообменных поверхностей или
слишком слабого расхода охлаждающей среды.
Поэтому данный способ должен рассматривать-
ся как довольно ненадежный.
Следующий способ заключается в том, что
останавливается компрессор и закрываются
запорные вентиля, один из которых расположен
перед конденсатором, а другой - после жид-
костного ресивера, при этом циркуляция охлаж-
854
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Технические характеристики осевых вентиляторов (рис.3.1.4-28)
Таблица 3.1.4-7
I ! !	Модель I		Скорость враще- ния, об/мин	Мощ- ность двига- теля. кВт	По- треб- ляе- мый ток при 1=380 В, А	Модель двига- теля	Угол установ- ки лопа- ток F2/S2, а,град	Масса без при- надлеж- ностей F2/S2. (прибли- зитель- но), кг	Амортизаторы (только для моде- лей ARM F2), количество х X тип
| ARM F2-315-2D-05	ARM S2-315-2D-05	2765	0,25	0.71	63b	19	13/12	4x20/25w
ARM F2-315-2D-07	ARM S2-315-2D-07	2765	0,37	1,10	71а	26	14/13	4x20/25w
ARM F2-315-2D-08	ARM S2-315-2D-08	2800	0,55	1.45	71b	33	15/14	4x20/25w
ARM F2-315-4D-04	ARM S2-315-4D-04	1315	0,12	0.44	63а	33	12/11	4x20/25w
ARM F2-355-2D-08	ARM S2-355-2D-08	2800	0.55	1,45	71b	21	17/15	4x20/25w
ARM F2-355-2D-10	ARM S2-355-2D-1O	2850	0,75	1.83	80а	27	18/17	4x20/25w
ARM F2-355-2D-11	.ARM S2-355-2D-11	2850	1,1	2,55	80b	33	20/18	4x20/25w
ARM F2-355-4D-04	ARM S2-355-4D-04	1315	0,12	0,44	63а	33	14/12	4x20/25w
ARM F2-400-2D-10	ARM S2-400-2D-10	2850	0,75	1,83	80а	18	21/18	4x20/25w
ARM F2-400-2D-11	ARM S2-400-2D-11	2850	1.1	2.55	80b	24	23/20	4x20/25w
ARM F2-400-2D-13	ARM S2-400-2D-13	2860	1,5	3.6	90S	30	26/23	4x20/25w
ARM F2-400-4D-04	ARM S2-400-4D-04	1315	0,12	0,44	63а	24	17/14	4x20/25w
ARM F2-400-4D-05	ARM S2-400-4D-05	1320	0,18	0.61	63b	30	17/14	4x20/25w
ARM F2-450-2D-13	ARM S2-450-2D-13	2860	1,5	3.6	90S	17	30/26	4x30/30w
ARM F2-450-2D-14	.ARM S2-450-2D-14	2860	2,2	4.8	90L	24	33/29	4x30/30w
ARM F2-450-2D-16	ARM S2-450-2D-16	2885	3.0	6,4	1001л	31	41/36	4x30/30w
ARM F2-450-4D-07	ARM S2-450-4D-07	1325	0,25	0.87	71а	17	22/18	4x20/25w
ARM F2-450-4D-08	ARM S2-450-4D-08	1375	0,37	1,12	71b	24	23/19	4x20/25w
.ARM F2-450-4D-10	ARM S2-450-4D-10	1400	0.55	1.5	80а	31	26/21	4x20/25w
ARM F2-500-2D-14		2860	2.2	4.8	90L	15	39	4x30/30w
ARM F2-500-2D-16		2885	3,0	6,4	ЮОЬа	21	45	4x30/3 Ow
ARM F2-500-2D-19		2895	4,0	8,2	112М	27	50	4x30/30w
ARM F2-500-4D-07	ARM S2-500-4D-07	1325	0,25	0,87	71а	15	28/22	4x30/30w
ARM F2-500-4D-08	.ARM S2-500-4D-08	1375	0,37	1,12	71b	21	29/24	4x30/30w
ARM F2-500-4D-10	ARM S2-500-4D-10	1400	0,55	1,5	80а	27	31/25	4x30/30w
ARM F2-560-2D-19		2895	4,0	8,2	112М	15	55	4x59/50
ARM F2-560-2D-21		2910	5,5	11,7	132Sa	20	76	4x59/50
ARM F2-560-2D-22		2910	7,5	15,6	132Sb	28	82	4x59/50
ARM F2-560-4D-10	ARM S2-560-4D-10	1400	0,55	1,5	80а	15	36/29	4x30/3 Ow
ARM F2-560-4D-11	.ARM S2-560-4D-11	1400	0,75	1,95	80b	20	37/30	4x.30/30w
ARM F2-560-4D-13	ARM S2-560-4D-13	1410	1,1	2,8	90S	28	40/34	4x30/30w
ARM F2-630-2D-22		2910	7.5	15,6	132Sb	12	77	4x59/50
ARM F2-630-2D-26		2915	11,0	22,6	160Ма	20	93	4x59/50
.ARM F2-630-4D-13	ARM S2-630-4D-13	1410	1,1	2,8	90S	18	44/37	4x59/50
ARM F2-630-4D-14	ARM S2-630-4D-14	1405	1,5	3,7	90L	23	47/39	4x59/50
ARM F2-630-4D-16	ARM S2-630-4D-16	1415	2,2	5,2	100La	30	53/45	4x59/50
	ARM S2-630-6D-08	835	0.25	0,88	71b	18	31	
	ARM S2-630-6D-10	905	0,37	1.26	80a	23	33	
	ARM S2-630-6D-11	900	0,55	1,84	80b	30	35	
ARM F2-710-4D-16	ARM S2-710-4D-16	1415	2,2	5,2	100 La	18	61'52	4x59/50
.ARM F2-710-4D-17	ARM S2-710-4D-17	1415	3.0	6,8	lOOLb	24	65/56	4x59/50
ARM F2-710-4D-19	ARM S2-710-4D-19	1435	4.0	9,2	112M	30	71'62	4x59/50
ARM F2-710-6D-11	ARM S2-710-6D-11	900	0,55	1,84	80b	18	51/41	4x59/50
ARM F2-710-6D-13	ARM S2-710-6D-13	905	0.75	2,2	90S	24	54'45	4x59'50
ARM F2-710-6D-14	.ARM S2-710-6D-14	900	1.1	3,1	901,	30	58/49	4x59/50
3.1.4. ДРУГИЕ КРУПНЫЕ УЗЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ УСТАНОВОК
855
Окончание табл. 3.1.4-7
Модель		Ско- рость враще- ния, об/мин	Мощ- ность двига- теля, кВт	Потреб- ляемый ток при Г- 380 В, А	Модель двигате- ля	Угол уста- новки лопа- ток F2/S2, а, град	Масса без принад- лежностей F2/S2, (приблизи- тельно), кг	Аморгиза- ТОрЫ (толь- ко для моде- лей ARM F2), количест- во х тип
ARM F2-800-4D-17	ARM S2-800-4D-17	1415	3,0	6,8	lOOLb	17	81/67	4x59/35
ARM F2-800-4D-19	ARM S2-800-4D-19	1435	4,0	9,2	112М	22	87/73	4x59/35
ARM F2-800-4D-21	ARM S2-800-4D-21	1450	5.5	11,8	132Sa	29	98/84	4x59/35
ARM F2-800-6D-14	ARM S2-800-6D-14	900	1,1	3,1	90L	17	73/59	4x59/50
.ARM F2-800-6D-16	ARM S2-800-6D-16	925	1,5	4,0	lOOLa	22	77/63	4x59/50
ARM F2-800-6D-19	ARM S2-800-6D-19	940	2,2	5,9	112М	29	85/71	4x59/50
	ARM S2-800-8D-13	665	0,37	1,19	90S	17	55	
	ARM S2-800-8D-14	665	0,55	1,69	90L	22	59	
	ARM S2-800-8D-16	675	0,75	2,15	lOOLa	29	61	
ARM F2-900-4D-19	ARM S2-900-4D-19	1435	4,0	9,2	112M	14	99/82	4x59/35
ARM F2-900-4D-21	ARM S2-900-4D-21	1450	5,5	11,8	132Sa	18	110/92	4x59/35
ARM F2-900-4D-23	ARM S2-900-4D-23	1450	7,5	15,8	132Ma	22	120/103	4x59/35
ARM F2-900-6D-14	ARM S2-900-6D-14	900	1,1	3,1	90L	14	86/68	4x59/50
ARM F2-900-6D-16	ARM S2-900-6D-16	925	1,5	4,0	lOOLa	18	89/72	4x59/50
ARM F2-900-6D-19	ARM S2-900-6D-19	940	2,2	5,9	112M	22	97/80	4x59/50
	ARM S2-900-8D-14	665	0,55	1,69	90L	14	68	
	ARM S2-900-8D-16	675	0,75	2,15	lOOLa	18	72	
	ARM S2-900-8D-17	675	1,1	3,05	lOOLb	22	75	
ARM F2-1000-4D-21		1450	5,5	11,8	132Sa	И	117	4x59/35
ARM F2-1000-4D-23		1450	7,5	15,8	132Ma	15	127	4x59/35
ARM F2-1000-4D-26		1455	и,о	22,3	160Ma	19	135	4x59/35
.ARM F2-1000-60-16	ARM S2-1000-6D-16	925	1.5	4.0	lOOLa	11	96/77	4x59/50
ARM F2-1000-6D-19	.ARM S2-1000-6D-19	940	2,2	5,9	112M	15	104/85	4x59/50
.ARM F2-1000-6D-21	ARM S2-1000-6D-21	945	3,0	7,7	132Sa	19	111/92	4x59/50
		675	0.75	2,15	lOOLa	И	77	
		675	1,1	3,05	lOOLb	15	80	
	ARM S2-1000-8D-19	695	1,5	4,2	112M	19	87	
дающей среды (воды или воздуха) не прерыва-
ется.
Температура, соответствующая показанию
манометра, установленного на конденсаторе,
должна при этом быть идентична температуре
охлаждающей среды. Если разность темпера-
тур больше 2 К, можно сделать вывод о нали-
чии в конденсаторе неконденсирующихся при-
месей.
Третий способ реализуется на работающей
установке. Он состоит в сравнении температу-
ры насыщенных паров, соответствующей пока-
заниям манометра высокого давления (который
должен быть установлен как можно ближе к
конденсатору), с температурой жидкого хлада-
гента на выходе из конденсатора или жидко-
стного ресивера. Если учитывать переохлажде-
ние, которого можно ожидать, разница между
этими температурами должна быть не более 2-
3 К. В случае более значительной разницы мож-
но быть практически уверенным в том, что кон-
денсатор содержит неконденсирующиеся газы.
Однако этот метод требует осторожности
при его использовании для установок, оснащен-
ных конденсатором с воздушным охлаждени-
ем. Действительно, такой конденсатор часто
расположен вдали от компрессора и вследствие
выбросов в нагнетательный трубопровод мас-
ла и сглаживания пульсаций давления в этом
трубопроводе нужно учитывать, что потери дав-
856
3. АГРЕГАТЫ. УЗЛЫ. ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Технические характеристики центробежных вентиляторов (рис. 3.1.4-29)
Таблица 3.1.4-8
Тип (с шумоглушителем)		Скорость вращения, o6zmhh	Номи- нальное напряже- ние, В	Максималь- ная потреб- ляемая мощ- ность, кВт	Номиналь- ный ток. /X	Отношение пускового тока к номиналь- ному	Ем- кость конден- сатора, мкФ	Уровень шума LvA при мак- симальном расходе, дЕ	Масса. KI
TZAe 01-160-4		1010	220	0.16	0,72	1.2	5	60	7.5
TZA01-180-4	•	1050	220/380	0,33	1.04'0,6	1,8	—	75	9.5
TZAe 01-180-4	•Ф	1050	220	0,27	1,2	1,4	s	76	9.5
TZA01-200-4	•	1100	380	0.5	1.0	1.75		78	13.5
TZAe 01-200-4	•Ф	890	220	0.44	2,1	1,35	8	72	13.5
TZA 01-225-4	•	1300	220/380	1.27	4.3/2.5	3.1	—	86	19
TZAe 01-225-4	•	1160	220	1.1	5,5	1.47	20	83	19
TZA 01-250-4	•	1080	220/380	1.7	5.37/3.1	2.65		88	26
TZA 01-250-6	•	720	220 380	0.63	2.94'1.7	1,76	—	81	24
TZAe 01-250-4	•	1075	220	1,72	7.75	1.68	30	85	31
TZA 01-280-4	•	1260	380/660	2.75	4.8/2.77	2.65		80	39
TZA 01-280-6	•	810	220/380	1.56	5.9/3.4	2,5	___	85	39
TZA 01-280-4/4		1260/910	380	2.75/1.6	4,8'2.75	2.65	--	87/81	39
TZAe 01-280-4	•	1200	220	3	14,0	2.0	60	88	48
TZAe 01 -280-6	•	790	220	1,34	6.1	1.65	25	86	39
TZA 01-315-4	•	1310	380'660	5.2	9.5/5.49	4.8		92	59
TZA 01-315-6	•	780	380/660	1.56	3.4/1.96	3.7	—	84	43
TZA 01-315-4/4		1310 1080	380	5.2 3	9.5'5.5	4,8	—	92 87	59
TZA 01-315-6/6		780 535	380	1.56 0.74	3,4 1.53	3.7	--	84'76	43
TZA 01-355-4	•	1310	380 660	5.2	9.5/5.49	4.8		92	66
TZA 01-355-41		1200	380/660	8.5	15/8.67	3.2		96	70
TZA 01-355-6	•	800	380'660	2.75	5.83.35	3.1		88	62
TZA 01-355-6'6		800 570	380	2.75'1.55	5.83.0	3.1	-	88,81	62
TZA 01-400-4	•a	1250	380 660	10	17'9.8	3.6		98	99
TZA 01-400-6	•	830	380.660	5.8	11,6 6.7	4		95	99
TZA 01-400-8	•	650	380/660	3.5	7.0'4.05	3.1	—	91	99
TZA 01-400-6/6		830/630	380	5.8 .3.6	11.6/6.7	4	—	93'85	99
TZA 01-400-8'8		650 410	380	3.5 2.1	7.0 4,0	3.1	—	91'83	99
TZA 01-450-8	•	580	380,660	4.1	9.0 5.2	3	-	90	121
• - с регулируемой скоростью.
▲ - двигатель IP 10 (для других моделей IP 44).
3.1.4. ДРУГИЕ КРУПНЫЕ УЗЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ УСТАНОВОК
857
Л
Кубический испаритель с осевыми венти-
ляторами (Artec/Alfa-Laval)
Охладитель жидкости с конденсатором
воздушного охлаждения, оборудованным
центробежными вентиляторами (Trane)
Бессальниковый (полугерметичный) ком-
прессор с дополнительным охлаждением
при помощи осевого вентилятора
(Copeland)
Рис. 3.1.4-30. Холодильное оборудование, оснащаемое одним или несколькими вентиляторами
858
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Градирня, оборудованная сдвоенным центробеж-
ным вентилятором с заслонкой (Baltimore Aircoil)
Конвейерная спиральная скороморозилка с осе-
выми вентиляторами (Frigoscandia):
1	- загрузка;
2	- пульт управления (поставляется отдельно из
США);
3	- входные двери;
4	- выход готовой продукции (может быть также
расположен сзади);
5	- изотермический корпус;
6	- вентиляторы;
7	- испаритель с ингибитором обмерзания ADF
(поставляется по отдельному заказу);
8	- конвейер FRIGOBELI;
9	Установка для мытья конвейера (поставля-
ется по отдельному заказу)
Рис. 3.1.4-30 (окончание)
Передвижной охладитель зерна, оборудованный
осевыми вентиляторами (Sulzer Escher Wyss)
3.1.4. ДРУГИЕ КРУПНЫЕ УЗЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ УСТАНОВОК
859
продувка на входе не эффектив-
на, так как при работающем
компрессоре в этой точке слиш-
ком велика скорость газового
Рис. 3.1.4-31. Примеры размещения продувочных кра-
нов на испарительном конденсаторе и двух типах жидко-
стных ресиверов (Hansen/Chriskow)
ления приведут к падению температуры при-
мерно на 2 К Кроме того, ввиду конструктив-
ных особенностей конденсатора с водяным ох-
лаждением переохлаждение хладагента в нем
всегда выше переохлаждения, которое обычно
реализуется в кожухотрубном конденсаторе с
воздушным охлаждением. Следовательно, нуж-
но в этом случае делать поправку на влияние
указанных факторов, предварительно оценив их
величину, что, безусловно, снижает точность
полученных результатов.
Таким образом, удаление неконденсирую-
щихся примесей вручную не лишено недостат-
ков, в первую очередь связанных с временем,
которое необходимо затрачивать на регуляр-
ные проверки наличия или отсутствия некон-
денсирующихся примесей в контуре, и далее
обусловленных соображениями охраны окру-
жающей среды.
Поэтому следует все чаще, особенно для
установок определенного значения мощности,
работающих непрерывно, ориентироваться на
постоянно действующие и связанные с различ-
ными продувочными клапанами системы ав-
томатического удаления неконденсирующих-
ся примесей (рис. 3.1.4-32).
Такая система обладает следующими пре-
имуществами:
- продувка осуществляется через регуляр-
ные интервалы без вмешательства человека,
в том числе и без необходимости определять
наличие или отсутствие неконденсирующих-
ся примесей, что существенно экономит вре-
мя;
- хладагент, который удаляется из уста-
новки одновременно с неконденсирующими-
ся газами, конденсируется в отделителе жид-
кости системы автоматической продувки и за-
тем оттуда возвращается в испаритель, т.е. по-
автоматическая система удаления
электромагнитный	неконденсирующихся примесей настраи-
клапан с фильтром	вается на последовательные продувки
с двумя точками продувки
Рис. 3.1.4-32. Подключение системы автоматического
удаления неконденсирующихся примесей к конденсатору и
жидкостному ресиверу холодильной установки (Hansen/
Chriskow)
860
3. АГРЕГАТЫ. УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛ1НЫХ МАШИН
поплавковый датчик уровня, подающий сигнал к открытию
электромагнитного клапана удаления неконденсирующихся
примесей при достижении их заданного количества
вентиль продувки 1/2"
фильтр
отделитель жидкости
жидкостный
вентиль, 1/2"
некой д е ней рующиеся
примеси
эпектромагнитнГ
клапан подачи
жидкосу
вентиль всасывания,
3/4"
водопроводная вода
удаление стоков, 1 1/4"
монтажная рама, обеспечивающая
настенное крепление системы
указатели индикаторного контроля
состояния системы
изолирующий ресивер, позволяюи
экономить энергию
манометр, показывающий давленг
конденсации
положение «ручное» позволяет
проводить продувку всех точек
непрерывно
указатели точек, в которых будет
происходить продувка
автоматически заполняющаяся
водомерная стеклянная трубка,
позволяющая наблюдать процесс
удаления некондесирующихся примесей
электромагнитный
клапан на магист-
рали удаления	1
неконденсирующихся]
примесей	а
положение «авто» обеспечивает
последовательную работу всех
точек продувки
удаление неконденсирующихся примесей
компактная высокопроизводительная система
конденсатор/испаритель
Рис. 3.1.4-33. Комплект аппаратуры автоматического удаления неконденсирующихся примесей из холодильной уста-
новки (модель АР 08 с восемью точками продувки, Hansen/Chriskow)
3.1.4. ДРУГИЕ КРУПНЫЕ УЗЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ УСТАНОВОК
861
тери хладагента практически отсутствуют1, что
полностью отвечает требованиям законодатель-
ства по защите окружающей среды;
- упомянутые выше недостатки, присущие
ручным способам удаления неконденсирую-
щихся примесей, отсутствуют, при этом дости-
гается экономия электроэнергии, так как сни-
жается потребляемая мощность компрессоров,
что часто обусловливает быструю окупаемость
затрат на приобретение и установку системы.
Так, например, для холодильной установки
мощностью 3500 кВт. работающей 6500 часов
в год, экономия энергии оценивается суммой
около 150 000 французских франков (пример-
но 30 000 $ США), если принять, что избыток
давления в конденсаторе, вызванный наличи-
ем неконденсирующихся примесей, может до-
стигать 1 бара, а средняя стоимость 1 кВт-ч со-
ставляет 0,4 франка.
Пример автоматической системы удаления
неконденсирующихся примесей приведен на
рис. 3.1.4-33.
З.1.4.9.	Маслоотстойникй
В больших холодильных установках, осо-
бенно работающих на R22 и оснащенных ис-
парителями затопленного типа, обычно отсут-
ствует автоматический возврат масла, вышед-
шего из компрессора в холодильный контур
вместе с хладагентом. В этих слу-чаях необхо-
димо предусматривать оборудование установ-
ки специальным агрегатом, обычно называе-
мым маслоотстойником, хотя его назначение
состоит в выпаривании хладагента из смеси
хладагента и масла (рис.3.1.4-34).
Маслоотстойник располагается под испари-
телем. соединяясь с ним трубопроводом, на ко-
тором устанавливаются запорный вентиль (во
время работы открыт) и обратный клапан.
1 См. пример расчета, приведенный на с. 209 “Прак-
тического руководства по холодильным установкам” (Pra-
tique des installations frigorifiques. PYC Ed.), который пока-
зывает, что в конкретном случае автоматическая система уда-
ления неконденсирующихся примесей позволяет возвратить
в установку 98,6% того количества хладагента, которое было
удалено из нее одновременно с неконденсирующимися га-
зами.
4
регулятор уровня
Рис. 3.1.4-34. Принципиальная схема холодильной ус-
тановки с маслоотстойником
Смесь масла и хладагента, выходящая из ис-
парителя, проходит по этому трубопроводу и
поступает в маслоотстойник. Седло обратного
клапана снабжено отверстием, которое позво-
ляет смеси проникать в маслоотстойник.
Как только в отстойнике накопится некото-
рый объем смеси, включается нагреватель, ко-
торый обеспечивает выделение хладагента из
смеси за счет его выпаривания, в то время как
масло временно остается в отстойнике. Выде-
лившиеся пары хладагента возвращаются в
испаритель по тому же самому трубопроводу,
который ранее служил для прохода в отстойник
смеси, открывая при этом обратный клапан.
Когда количество выделившихся паров станет
ниже определенного порогового уровня, обрат-
ный клапан опять закроется. Как только стати-
ческое давление в испарителе вновь станет пре-
обладать над давлением в отстойнике, смесь
хладагента с маслом опять потечет из испари-
теля в отстойник.
Возврат масла из отстойника в компрессор
происходит в результате замыкания контакта
поплавкового датчика уровня масла, установ-
ленного в картере компрессора. При замыкании
862
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
(размыкании) этого контакта открывается (зак-
рывается) электромагнитный клапан, установ-
ленный на магистрали, соединяющей отстой-
ник с картером компрессора. Подогрев смеси в
маслоотстойнике обеспечивается по команде от
термореле, в задачу которого входит поддержа-
ние температуры отстоявшегося масла на уров-
не около 50°, т.е. близком к значению темпера-
туры масла в картере компрессора.
3.1.5. Трубопроводная арматура,
регуляторы, клапаны, фильтры
и прочие элементы контуров
холодильных установок
3.1.5.1.	Краны и вентили
3.1.5.1.1.	Ручные запорные вентили
Ручные запорные вентили предназначены
для установки на жидкостных и паровых (га-
зовых) трубопроводах холодильных установок.
На рис. 3.1.5.-1 представлен пример холодиль-
ной установки, содержащей ручные запорные
вентили двух типов: с прямым проходом и Т-
образныс.
Небольшие вентили для установок, работа-
ющих не на аммиаке, обычно имеют наружный
диаметр до 22 мм и предназначены для уста-
новки на медных трубопроводах с резьбовыми
соединениями под разбортовку, а также с соеди-
нениями под пайку по корпусу или через удли-
нители. Их рабочий диапазон по температурам,
как правило, составляет от -55 до +100°С, а по
давлениям от -1 до +21 бара. Модель ручного
запорного вентиля, представленная на рис.
3.1.5-2, имеет латунные корпус, крышку и шток
и пластмассовый маховичок.
В этом вентиле имеется три мембраны из
нержавеющей стали, основное назначение ко-
торых заключается в предотвращении утечек,
а в верхней части напротив седла клапана - в
исключении проникновения влаги при полнос-
тью открытом клапане. Вследствие небольшой
высоты штока такой тип вентилей трудно теп-
лоизолировать, чем объясняется его примене-
ние только на всасывающих трубопроводах не-
больших установок, работающих с перегревом,
и только при незначительной толщине тепло-
изоляции. Размеры и типы вентилей, представ-
ленных на рис. 3.1.5-2, приведены в табл.
3.1.5-1.
В более мощных установках также исполь-
зуют латунные запорные вентили, но эти вен-
тили снабжены сальниковыми уплотнениями и
могут применяться для работы как на аммиа-
ке, так и на других типах хладагентов. Они
снабжены длинным штоком, что облегчает ус-
тановку на них соответствую щей теплоизоля-
ции. Все вентили поставляются либо с махо-
вичком, либо с колпачком. Их подсоединение
Рис.3.1.5-1. Пример размещения ручных запорных вентилей в холодильной установке (Danfoss):
BMI. - ручной запорный вентиль с прямым проходом; ВИТ ручной запорный Т-образный вентиль; DX - филыр-
осушизель. SGI - смотровое стекло на жидкостной магистрали
3.1.5. ТРУБОПРОВОДНАЯ АРМАТУРА, РЕГУЛЯТОРЫ, КЛАПАНЫ, ФИЛЬТРЫ И ПРОЧИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
863
производится либо пайкой встык, либо с помо-
щью фланцев. Одни модели имеют прямой про-
ход, другие выполнены в виде угольника. В дан-
ном типе вентилей замена набивки сальнико-
вого уплотнения может производиться без обя-
зательной остановки работы компрессора и тре-
бует лишь полного открытия самого вентиля.
Пример такого вентиля с прямым проходом,
предназначенного для использования с любы-
ми хладагентами в диапазоне температур от
-50 до +200°С и давлений от -1 до 16 бар, пред-
ставлен на рис.3.1.5-3.
Для стальных трубопроводов существуют
запорные вентили из чугуна или стали с соеди-
нительными стыками, обеспечивающими со-
единение с помощью сварки или фланцев. Гер-
метичность по длине штока обеспечивается
сальниковой набивкой в виде круглых колец из
неопрена или клингерита. На рис. 3.1.5-4 при-
веден пример стального запорного вентиля с его
характеристиками и размерами. Данная модель
изготавливается также и меньших размеров.
Все запорные вентили должны устанавли-
ваться таким образом, чтобы шток находился
в горизонтальной плоскости и возможная кон-
денсация влаги на их поверхности не приводи-
ла к стеканию воды на теплоизоляцию. Штоки
нужно слегка смазывать раз в три месяца, что
позволит многократно пользоваться вентилями.
В тех случаях когда может возникнуть необхо-
димость до минимума снизить потери давления
на запорных вентилях, следует выбирать вен-
тили с шаровым клапаном кранового типа (ша-
риковые вентили, или четвертьповоротные кра-
ны), многочисленные модели которых имеют
почти нулевые потери давления, поскольку в
них сферический запорный элемент перемеща-
ется, вращаясь вокруг своей оси, по уплотни-
тельной поверхности седла (гнезда) корпуса и
при полностью открытом вентиле его проход-
ное сечение совпадает с проходным сечением
трубопровода (рис. 3.1.5-5).
3.1.5.1.2.	Ручные регулировочные вентили
Регулировочные вентили практически иден-
тичны запорным вентилям, о которых мы толь-
ко что рассказали, однако в них клапаны заме-
нены коническими затворами, положение кото-
Рис. 3.1.5-2. Ручной запорный мембранный вентиль с резьбовым соединением под разбортовку (справа вверху) н со-
. единением под пайку с удлинителем (модели BML, Danfoss).
1 — винт, 2 - шайба пружинная; 3 - маховичок; 4 - захват, 5 - шток; 6 - верхняя часть; 7 - нажимной башмак; 8 -
мембрана с клапаном вентильного типа; 9 - пружина; 10 - корпус клапана; 11 - кронштейн; 12 - винт
864
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Технические характеристики и размеры ручных запорных вентилей (рис. 3.1.5 2)
Таблица 3.1.5-1
Модель венти- ля	Тип	Соеди- нитель- ные размеры, дюймы (мм)	Номер кода			Показа- тель К|/”, м3/ч
			Ль	^2^	Охватывающая втулка (ODF) под пайку удлиненная	
			Резьбовой штуцер для накидной гай- ки с разбортовкой (SAE)	Охватывающая втулка (ODF) под пайку в корпусе		
С прямым проходом	BML6	1/4 (6)	9G0101	9G0102 9G0108	9G0202 9G0208	0,30
	В ML 10	3/8 (10)	9G0127	9G0122 9G0128	9G0222 9G0228	0,84
	BML12	1/2 (12)	9G0141	9G0142 9G0148	9G0242 9G0248	1,50
	BML15	5/8 (16)	9G0168	9G0162 9G0170	9G0262	2,20
	BML18	3/4 (18)		9G0181 9G0184		2,90
	BML22	7/8 (22)		9G0191 9G0194	9G0291	2,90
Т-образный	ВМТ6	1/4 (6)	9G0105			0,30
’’Показатель Kv равен расходу воды, м3/ч, при перепаде давления на вентиле 1 бар и плотности воды
р=1000 кг/м3.
3.1.5. ТРУБОПРОВОДНАЯ АРМАТУРА РЕГУЛЯТОРЫ, КЛАПАНЫ. ФИЛЬТРЫ И ПРОЧИЕ ЭЛЕМЕНТЫ	865
Окончание табл. 3.1.5-1
Модель	Тип, ММ	Н3, мм	Hs, мм	мм	мм	L,, мм	L., мм	t-3, мм	В мм	в„ мм	в2, мм	Od, мм	Масса кг
Резьбовой олуцер для накидной гайки с разбортовкой (SAE)	ВМ6	46	17	19	66	33			62	50	50	5	0,3
	вмю	49	16		72	36			62	50	50	5	0,4
	ВМЮ	56	18		88	44			70	60	56	6	0,5
	ВМЮ	66	20		106	53			83	71	69	6	0,7
	ВМТ6	46	17	19	66	33	7	26	62	50	50	5	0,3
Охватывающая втулка (ODF) под пайку в корпусе	ВМ6	46	17		66		7	26	62	50	50	5	0,3
	ВМЮ	49	16		72		10	26	62	50	50	5	04
	ВМЮ	56	18		88		13	31	70	60	56	6	0,5
	вмю	66	20		106		13	40	83	71	69	6	0,7
	ВМ 18-22	67	22		104		16	36	83	71	69	8	0,8
Охватывающая втулка (ODF) под пайку удлиненная	ВМ6	46	17		117		7	52	62	50	50	5	0,3
	ВМЮ	49	16		117		9	49	62	50	50	5	0.4
	ВМЮ	56	18		127		Ю	54	70	60	56	6	0,5
	вмю	66	20		165		12	70	83	71	69	6	0,7
	ВМ 18-22	67	22		181		17	74	83	71	69	8	0,8
DN	L	Н	Н1	0	S
15	130	224	240	140	11
20	150	224	240	140	11
25	160	224	240	140	11
32	180	224	238	140	11
40	200	273	272	140	11
50	230	273	288	140	11
65	290	323	358	200	14
80	310	339	362	250	17
100	350	367	386	250	17
125	400	490	567	400	24
150	480	498	600	400	24
200	600	560	640	400	24
250	730	782	847	500	27
300	850	762	872	500	27
Рис.3.1.5-3. Ручной запорный вентиль издании с прямым проходом и фланцевыми соединениями (знаком 0 огмечен
диаметр маховичка) (модель Т10, Herl).
1 - корпус; 2 - крышка. 3 болтовое соединение. 4 - ни ок; 5 - клапан; 6 уплотнение клапана; 7 - седло клапана; 8
набивка сальника; 9 - колпачок; 10 маховичок
866
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
С прямым проходом под сварку
DN	A	В	C	D	E	G	Артикул (обозначение)
125	625	79	445	141,3	250	7,2	D125*VDS
150	660	100	520	168,3	250	7,5	D150*VDS
200	968	126	672	220	400	8,5	D200*VDS
250	1123	158	846	274	400	11	D250*VDS
300	1020	190	1030	324	500	10	D300*VDS
350	1110	221	1140	356,	500	10	D350*VDS
Угловой под сварку
DN	A	В	C	D	E	G	Артикул (обозначение)
125	427	120	120	141,3	250	7,2	D125*VES
150	435	135	135	168,3	250	7,5	D150*VES
200	672	170	170	220	400	8,5	D200*VES
250	755	215	215	274	400	11	D250*VES
300	560	270	270	324	500	10	D300*VES
350	620	270	270	356	500	10	D350*VES
С прямым проходом под сварку
DN	A	В	C	D	E	G	Артикул (обозначение)
125	638	79	445	141,3	60	7,2	D125*CDS
150	675	100	520	168,3	60	7,5	D150*CDS
200	986	126	672	220	76	8,5	D200*CDS
250	1133	158	846	274	76	11	D250*CDS
300	1096	190	1030	324	60	10	D300*CDS
350	1183	221	1140	356	'60	10	D350*CDS
Угловой под сварку
DN	A	В	C	D	E	G	Артикул (обозначение)
125	442	120	120	141,3	60	7,2	D125*CES
150	450	135	135	168,3	60	7,5	D150*CES
200	680	170	170	220	76	8,5	D200*CES
250	765	215	215	274	76	11	D250*CES
300	636	270	270	324	60	10	D300*CES
350	693	270	270	356	60	10	D35O*CES
Рис. 3.1.5-4. Ручные запорные вентили из стали с маховичками (две модели вверху для аммиака) или с колпачками
(две нижние модели для любых хладагентов) (Le Robinet Frigoriftque Francais)
3.1.5. ТРУБОПРОВОДНАЯ АРМАТУРА, РЕГУЛЯТОРЫ, КЛАПАНЫ, ФИЛЬТРЫ И ПРОЧИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
867
Рис. 3.1.5-5. Ручной запорный вентиль из сталистого чугуна с шаровым клапаном кранового типа, сводящим к нулю
потери давления. Справа - для аммиака, слева - для других хладагентов (U.S. Reco)
Рис.3.1.5-6а. Разрез ручного регулировочного вен-
тиля с маховичком или с колпачком (см. рис. 3.1.5-66).
1 - корпус; 2 - шток; 3 - конический запорный эле-
мент, 4 - направляющая втулка; 5 - уплотнительный
узел; 6 - кольцо; 7 - шарик; 8 - маховичок; 9 - колпа-
чок; 10 - прокладка; 11 - круглая кольцевая манжета
уплотнительного узла; 12 - прокладка; 13 - винт, 14 -
прокладка кольцевая колпачка; 15 - шайба под махови-
чок; 16 - гайка; 17 - шайба
868
3. АГРЕГАТЫ. УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
рых относительно седла позволяет менять рас-
ход хладагента. Эти вентили используют в ос-
новном для дозировки количества хладагента,
подаваемого в испарители некоторых холодиль-
ных установок, работающих с насосной пода-
чей хладагента, а также для параллельной ра-
боты с устройствами автоматического впрыска,
чтобы в случае возникновения каких-либо про-
блем с впрыском хладагента обслуживающий
персонал мог принять меры для перехода с ав-
томатического режима работы установки на
ручной. Объединенный с регулятором уровня,
этот тип вентиля может выполнять функции
терморегулятора. На рис. 3.1.5-6а представлен
разрез ручного регулировочного вентиля (назы-
ваемого также регулятором), выполненного из
стали, с нержавеющим штоком. Герметичность
по штоку обеспечивается круглыми кольцевы-
ми манжетами. Замена уплотняющих манжет
может производиться без прекращения работы
установки благодаря тому, что сальник распо-
ложен в верхней части штока.
Такие вентили выпускаются как с махович-
ком. так и с колпачком. Использование регуля-
тора с колпачком на установках, в которых при-
меняются хладагенты без запаха, обеспечива-
ет безопасную эксплуатацию в случае появле-
ния уТечек через уплотнительный узел. Дей-
ствительно. колпачок создает дополнительную
преграду для хладагента. Кроме того, колпачок
может служить средством для обнаружения уте-
чек, так как в нижней части его юбки, ниже
прокладки, просверлено небольшое отверстие.
При свинчивании колпачка в случае неудовлет-
ворительного состояния кольцевых манжет уп-
лотнительного узла можно будет услышать лег-
кий свист. На рис. 3.1.5-66 приведены харак-
теристики различных моделей регулировочных
вентилей с номинальным проходным диамет-
ром (DN) от 10 до 40 мм. Наконечники в дан-
С прямым проходом под сварку
DN	A	В	C	D	E	F	G	Обозначение
10	137	23	78	17.6	50	154	2,3	D010RVDS
15	137	23	78	22	50	154	2,9	D015RVDS
20	169	32	92	27	70	194	3	D020RVDS
25	169	32	92	34	70	194	3,7	D025RVDS
32	250	49	120	42,4	125	280	3,9	D032RVDS
40	250	49	120	48.3	125	280	3,7	D040RVDS
С прямым проходом под сварку
DN	A	В	C	D	E	F	G	Обозначение
10	147	23	78	17.6	28	167	2.3	D010RCDS
15	147	23	78	22	28	167	2.9	D015RCDS
20	180	32	92	27	36	212	3.7	D020RCDS
25	180	32	92	34	36	212	3.7	D025RCDS
32	263	49	120	42.4	36	291	3.9	D032RCDS
40	263	49	120	48,3	36	291	3,7	D040RCDS
Рис. 3.1.5-66. Ручной регулировочный вентиль: вверху - с маховичком для аммиака, внизу - с колпачком для любых
хладагентов (Le Robinet Frigorifique Francais)
3.1,5. ТРУБОПРОВОДНАЯ АРМАТУРА. РЕГУЛЯТОРЫ. КЛАПАНЫ, ФИЛЬТРЫ И ПРОЧИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
869
ном случае выполнены под сварку встык, од-
нако выпускаются также модели с наконечни-
ками под пайку, а также обработанные под свар-
ку внахлест, что облегчает приварку вентилей
к трубопроводам установки.
З.1.5.1.З.	Ручные маслоспускные краны
Этот узел трубопроводной арматуры исполь-
зуется для удаления масла из емкостей, содер-
жащих аммиак под давлением. Его конструк-
ция позволяет защитить обслуживающий пер-
сонал от внезапных выбросов аммиака, так как
содержит рычаг с противовесом, при падении
которого практически мгновенно закрывается
проходное сечение крана (рис. 3.1.5-7).
Операцию слива масла следует всегда про-
водить с величайшей осторожностью и неукос-
нительным соблюдением мер безопасности. В
частности, обслуживающий персонал должен
обязательно надевать перчатки и защищать гла-
за и дыхательные пути при помощи маски (см.
пп. 4.3.3.2 и 4.3.3.3).
Чтобы приступить к спуску масла, необхо-
димо вначале отвернуть гайку F сальникового
уплотнения, чтобы снизить ее давление иа шток
клапана запорного вентиля (рис. 3.1.5-7). По-
том поднять противовес А в верхнее положение
и потихоньку открывать запорный вентиль, вра-
щая маховичок В до тех пор, пока через патру-
бок С не начнет вытекать масло.
Если в хладагенте содержится достаточно
много масла, вначале можно увидеть истечение
полиоцеииой масляной струи, которая, по мере
того как накопленное масло удаляется из емко-
сти. превращается в пенообразную струю жел-
то-коричневого оттенка, постепенно меняющую
окраску вплоть до белого цвета. Далее из от-
верстия С с сильным свистом истекает прозрач-
ная струя жидкого аммиака, которая сразу об-
разует большое количество пара. В этот момент
надо быстро перебросить рычаг с противове-
сом А вниз, чтобы закрыть проходное сечение
Е. Наконец, нужно закрыть маховичок В и за-
тянуть гайку F. Операция слива масла должна
производиться постепенно, в несколько при-
емов, повторяемых один за другим до тех пор.
пока после открытия запорного вентиля из
Рис. 3.1.5-7. Ручной маслоснускной быстрозакрываю-
щийся кран (Herl):
А противовес для быстрою закрытия проходною се-
чения крана; В - маховичок; С - удаление масла; D вход
масла в полость запорного вентиля; Е - выход масла из
полости запорного вен тиля; Е- гайка сальника
сливного патрубка сразу не потечет чистый хла-
дагент.
Еще одна модель ручного маслоспускного
крана с противовесом, а также его характерис-
тики приведены на рис. 3.1.5-8.
3.1.5.1.4.	Вентили компрессора
Вентили компрессора, как видно из их на-
звания, являются специальными запорными
органами, устанавливаемыми на каждом ком-
прессоре, один на всасывающем, другой на на-
гнетательном патрубке. В соответствии с их
назначением они изготавливаются из кованой
латуни или из стали и имеют, как минимум,
три. а иногда и четыре, подсоединительных от-
верстия (рис. 3.1.5-9).
Отверстие соединения с компрессором мо-
жет быть либо резьбовым (с быстросъемной
гайкой типа Rotalock), либо болтовым, либо под
пайку. Со стороны отверстия отбора давления
может находиться также четвертое отверстие
для подключения реле давления.
Клапан, закрепленный на штоке, при завин-
чивании или отвинчивании последнего при по-
мощи квадратного хвостовика и соответствую-
щего ключа или маховичка, может занимать
множество положений, отвечающих его харак-
терной форме.
870
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
DN	А	В	С	D	Е	F	G	Н	К	L	Артикул
8	74	36	110	21	13,5	21,5	99	110	13,5	2,35	D008PACP
15	112	39	151	22	16	45	130	110	17,2	2,6	D015PACP
Рис. 3.1.5-8. Ручной маслоспускной быстрозакрывающийся кран (Le Robinet Frigorifique Francais)
Рис.3.1.5-9. Принципиальная схема компрессорного
вентиля:
1 - отверстие соединения с всасывающей или нагне-
тательной магистралью; 2 - отверстие соединения с соот-
ветствующим патрубком компрессора; 3 - отверстие отбо-
ра давления или заправки с заглушкой; 4 - квадратный
хвостовик шгока клапана, 5 - защитный колпачок
Как следует из рис. 3.1.5-9, при завернутом
вниз до упора штоке клапан полностью пере-
крывает вход 7. препятствуя прохождению хла-
дагента из всасывающей магистрали в компрес-
сор или из компрессора в нагнетательную ма-
гистраль. В этом положении соответствующая
полость компрессора (отверстие 2) сообщается
с отверстием отбора давления (отверстие 3).
Если шток вентиля вывернуть вверх до упо-
ра, верхняя часть клапана перекроет сообще-
ние с отверстием 3, освобождая тем самым про-
ход либо от трубопровода всасывания к комп-
рессору (т.е. от отверстия 7 к отверстию 2), либо
от компрессора к трубопроводу нагнетания (т.е.
от отверстия 2 к отверстию 7). Это положение
соответствует нормальному рабочему положе-
нию.
Когда шток завернут или отвернут наполо-
вину, т.е. клапан двойного действия находится
в промежуточном положении, все три отверстия
сообщаются между собой. Такое положение
вентиля позволяет либо контролировать давле-
ние всасывания илн нагнетания установки,
либо производить ее заправку.
3.1.5. ТРУБОПРОВОДНАЯ АРМАТУРА, РЕГУЛЯТОРЫ, КЛАПАНЫ, ФИЛЬТРЫ И ПРОЧИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
871
Номиналь- ный размер отверстия, дюймы	№ черте- жа	Подсоединительные размеры		Обозначение				Размеры, дюймы		
		Низ	Боковой патрубок	Без отбора давления	Отбор давле- ния, поз. 1	Отбор давле- ния, поз. 2	Отбор давле- ния, поз. 3	А	В	С
3/4	1	!	3/4 CDS	3/4 ODS	F64200	F64202			5 7/16	1 11/16	1 5/16
	1	7/8 ODS	7/8 ODS	F 64100	•F54102	•F 64110		5 7/16	1 11/16	1 5/16
	1	1 1/8 ODS	7/8 ODS	F64118				5 11/16	1 15/16	1 5/16
	1	3/4 MPT	7/8 ODS		F64607			5 3/4	2	1 5/16
	3	7/8 ODS	7/8 ODS			F 64107		5 7/16	1 11/16	1 5/16
	3	1 1/8 ODS	7/6 ODS				F64130	511/16	1 15/16	1 5/16
1	1	1 1/8 ODS	1 1/8 ODS	F65100	•F55102		F65105	71/16	2	1 13/16
	1	1 3/8 ODS	1 3/8 ODS	F65101	F65103			7 3/16	2 1/8	21/4
	1	1 MPT	1 1/8 ODS		F65612			7 5/16	21/4	1 13/16
	3	1 1/8 ODS	1 1/8 ODS			F65124	F 65108	71/16	2	1 13/16
	3	1 3/8 ODS	1 3/6 ODS	F65106		F 65104		7 3/16	2 1/8	21/4
	3	1 3/8 ODS	1 1/80DS				F 65111	7 3/16	21/8	1 13/16
	2	1 1/8 ODS	1 3/4-12 THD			F65626		71/16	2	1 3/8
	2	1 3/8 ODS	1 3/4-12 THD			F65607	F 65625	7 3/16	21/8	1 3/8
1 1/4	1	1 3/8 ODS	1 3/6 ODS	F66103	F 56102		• F 56105	7 7/16	21/4	2
	1	1 5/8 ODS	1 5/8 ODS			•F 66108		7 5/8	2 7/16	21/8
	1	1 5/8 ODS	1 3/8 ODS		F66111			7 5/8	2 7/16	2
	3	1 3/8 ODS	1 3/8 ODS				F66101	7 7/16	21/4	2
1 1/2	1	1 5/8 ODS	1 5/8 ODS		• F 57102			8 3/4	2 7/16	21/8
	3	1 5/8 ODS	1 5/8 ODS			F67177	F 67116	8 3/4	2 7/16	21/8
НИЗ
Рис. 3.1.5-10. Угловой компрессорный вентиль и его основные размеры (U.S.Reco)
29—1369
872
.3. АГРЕГАТЫ. УЗЛЫ. ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Разумеется, в момент, когда заглушка с от-
верстия 3 снимается для подключения маномет-
ра (если только он не был установлен раз и на-
всегда) или заправочного трубопровода, вен-
тиль должен находиться в положении “откры-
то”, т.е. шток должен быть вывернут вверх до
упора.
Пример компрессорного вентиля с его раз-
мерами приведен на рис. 3.1.5-10.
3.1.5.1.5.	Предохранительные клапаны* 1
Стандарт NF Е29-410 определяет предохра-
нительный клапан как “предохранительное ус-
тройство. препятствующее росту давления сре-
1 Учитывая значимость предохранительных клапанов
для холодильной техники, мы напоминаем читателю основ-
ные стандарты, регламентирующие требования к ним: NF
Е 29-410 “Арматура трубопроводная промышленная. Пре-
дохранительные клапаны. Термины и определения”; NF Е
29-411 “Арматура трубопроводная промышленная. Предох-
ранительные клапаны. Общие требования к конструкции,
испытания, обслуживание, маркировка и упаковка”; NF Е
29-412 “Арматура трубопроводная промышленная. Предох-
ранительные клапаны. Испытания работоспособности и рас-
хода”; NF Е 29-413 “Арматура трубопроводная промышлен-
ная. Предохранительные клапаны с разрывной мембраной.
Теоретический расчет расхода”; NF Е 29-414 “Арматура tpy-
бопроводная промышленная. Предохранительные клапаны.
Рекомендуемые размеры отверстий и примеры расчета. Осе-
вые размеры и отношение давление/температура”; NF Е 29-
415 “Арматура трубопроводная промышленная. Предохра-
нительные клапаны. Расчет эквивален гного расхода возду-
ха, сбрасываемого клапанами типа G,. Применение в стан-
дартных сосудах для сжиженною природного газа”; NF Е
29-420 “Арматура трубопроводная промышленная. Предох-
ранительные клапаны. Типовая форма технической специ-
фикации и свидетельства о пригодности”; NF Е 29-421 “ Ар-
матура трубопроводная промышленная. Предохранительные
клапаны, разрывные мембраны. Технические условия при-
менения, обеспечивающие заданные рабочие характеристи-
ки”; NF Е 29-422 “Арматура трубопроводная промышлен-
ная. Предохранительные клапаны, разрывные мембраны.
Многоязычный словарь терминов”; NF Е 29-425 “Армату-
ра трубопроводная промышленная. Предохранительные кла-
паны с разрывными мембранами. Термины и определения.
Общие требования к консгрукции, испытания, классифика-
ция. маркировка и упаковка”.
См. также: “Теоретический расход предохранительных
клапанов. Два метода расчета” (Debit theorique des soupapes
de surete, deux methodes pour un calcul, P.Copigneaux, Revue
Pratique du Froid, 1990, №718, p.83-87).
Расчет номинального расхода предохранительных кла-
панов уточнен также в приложении к стандарту NF Е 35-
400 “Установки холодильные. Нормы безопасности”.
ды в полости какого-либо агрегата или сосуда,
находящегося под давлением больше атмосфер-
ного, выше определенной, наперед заданной
величины путем автоматического открытия без
привлечения дополнительных источников энер-
гии и механизмов при достижении давлением
среды этой величины с обеспечением при этом
такого расхода среды из полости, который пре-
дотвращает дальнейшее повышение давления
среды в полости, а также автоматически зак-
рывающееся и прекращающее истечение сре-
ды нз полости при падении давления среды в
ней ниже установленной величины”.
Согласно этому же стандарту различают
клапаны прямого действия, управляемые кла-
паны и клапаны с дополнительным поджати-
ем.
Предохранительным клапаном прямого дей-
ствия называют клапан, в котором только уси-
лие. непосредственно развиваемое каким-либо
механическим устройством, таким, например,
как пружина или противовес, напрямую проти-
водействует усилию, развиваемому под клапа-
ном давлением среды.
Управляемым предохранительным клапа-
ном называют клапан прямого действия, снаб-
женный дополнительным устройством, с помо-
щью которого клапан может быть открыт при
давлении ниже давления открытия, определяе-
мого усилием механического устройства прямо-
го действия.
Клапаном с дополнительным поджатием,
называют предохранительный клапан, снабжен-
ный устройством, обеспечивающим дополни-
тельное усилие, действующее на клапан для
повышения его герметичности вплоть до мо-
мента, когда давление на входе в клапан дос-
тигает давления начала открытия.
Чтобы читатели могли лучше представить
себе работу предохранительного клапана необ-
ходимо дать определения различным уровням
давлений, а именно:
- давление начата открытия, или эталонное
давление, - это действующее давление, прн
котором запорный элемент (затвор) предохра-
нительного клапана начинает открываться в
натурных условиях работы. Другими словами,
3 1.5. ТРУБОПРОВОДНАЯ АРМАТУРА РЕГУЛЯТОРЫ, КЛАПАНЫ, ФИЛЬТРЫ И ПРОЧИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
873
это действующее давление, которое в натурных
условиях работы создает под затвором силу,
уравновешивающую силы прижатия затвора к
его седлу;
-	давление настройки - это действующее
давление, при котором предохранительный кла-
пан начинает открываться на испытательном
стенде. Давление настройки может отличаться
от давления начала открытия из-за отличия на-
турных условий работы от стендовых, в част-
ности, по температуре и, возможно, по нали-
чию противодавления;
-	давление открытия - это давление дей-
ствительного прекращения роста давления в
защищаемой полости, соответствующее откры-
тию. необходимому для обеспечения расхода,
полностью исключающего дальнейший рост
статического давления в защищаемой полости.
Стандарт NF Е29-411 уточняет, что различ-
ные типы предохранительных клапанов могут
классифицироваться по двум следующим кри-
териям:
-	заброс давления (при открытии), выража-
емый в процентах по отношению к давлению
начала открытия;
-	провал давления (при закрытии), выража-
емый в процентах по отношению к давлению
начала открытия.
Согласно этим критериям различают 5 ти-
пов предохранительных клапанов, а именно S.
Gp G,. Lj и Ц.
В целом типы предохранительных устройств
в зависимости от задач, которые они решают,
могут также подразделяться на простые предох-
ранительные устройства, такие, как предохра-
нительные клапаны, спускные клапаны и раз-
рывные мембраны, и предохранительные уст-
ройства двойного назначения, выполняющие
функции защиты и управления, такие, как реле
давления (о них речь пойдет в п. 3.1.5.2.3.5).
Предохранительные клапаны, используемые
в холодильных установках, предназначены для
предотвращения нежелательных последствий
любого непредусмотренного повышения давле-
ния в компрессорах, ресиверах, трубопроводах
и т.д. Они автоматически открываются, как
только давление в защищаемой полости дости-
гает давления настройки, и сбрасывают хлада-
гент во всасывающую магистраль в таком ко-
личестве, чтобы давление в полости вновь упа-
ло до величины давления настройки
На рис. 3.1.5-11 в разобранном виде пред-
ставлен предохранительный клапан открытого
типа с рычагом. В данном случае речь идет о
простом клапане с фланцевым подсоединени-
ем, однако существуют и другие модели, напри-
Рис. 3.1.5-11. Простой предохранительный пружин-
ный клапан в разобранном виде (Leser):
1 - угольниковый корпус; 5 - седло клапана; 7 - тарель
клапана; 8 - направляющий диск; 9 - корпус пружины;
12 - шток клапана; 14 - полукольца; 16 - опорная тарель
пружины; 18 - винт поджатия пружины; 19 - контргайка;
41 - колпачок; 43 - рычаг; 45 - ось рычага; 46 - муфта
глухая; 50 - маркировочная пластинка; 54 пружина; 55
шпилька; 56 - гайка шестигранная; 57 - штифт; 58 - зак-
лепка с круглой головкой; 59 - прокладка; 60 - уплотни-
тельная прокладка; 61 - шарик; 74 - штифт, 77 - свинцо-
вая таблетка; 78 - предохранительная шайба; 84 - винт
шестигранный; 85 - пломба; 86 - нитка пломбы; 91 - про-
кладка
874
3. АГРЕГАТЫ. УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Номинальный диаметр DN	Матери- ал	Кол- пачок	15	20	25	32	40	50	65	80	100	125	150	200
Давление настройки, бар		Н2,Н4	40	40	40	40	40	40	35	35	30	25	16	12,5
Допустимое противодавление			16	16	16	16	12	10	9	9	7	6	5	2
(статическое), бар														
Проходной диаметр седла d0.			12	18	18	18	23	29	37	46	60	74	92	165
мм														
Диаметр фланца, мм	GG		95	105	115	140	150	165	185	200	220	250	285	340
Диаметр фланца, мм	GS		95	105	115	140	150	165	185	200	235	270	300	360
Межосевое расстояние S. мм			90	95	100	105	115	125	145	155	175	200	225	275
Высота Н, мм		Н2	218	218	218	218	218	233	315	360	420	500	600	710
Высота Н, мм		НЗ	220	220	220	220	220	235	325	370	430	545	645	710
Высота Н, мм		Н4	215	215	215	215	215	^30	330	375	435	540	640	710
Высота требуемого свободно-			150	150	150	200	200	250	250	300	350	400	450	450
го пространства х, мм														
Масса, кг	GS	Н4	5	6	6	8	9	12	15	20	33	48	65	138
За дополнительную плату можно заказать клапан со специальной пружиной
Рис. 3.1.5-12. Пружинный предохранительный клапан с простой пружиной в закрытом корпусе, предназначенный для
работы с хладагентами при температурах до —45°С в случае использования круглой кольцевой неопреновой прокладки
(модель 433, Lesep):
1 - корпус; 5 - седло; 7 - каленый клапан с круглой кольцевой прокладкой: 8 - направляющий диск; 9 корпус пружи-
ны; 12 - шток; 16 - опорная тарель пружины; 18 - регулировочный винт. 54 - пружина; 61 - шарик
мер с закрытым кожухом, нормализованные для
давления настройки начиная с 1 бара, с плос-
ким уплотнением для давления настройки на-
чиная с 0,3 бар. пружинные или с противове-
сом и т.д.
На рис. 3.1.5-12 изображен разрез класси-
ческого предохранительного клапана. Там же
даны его размеры. Изготовители всегда дают
геометрические параметры клапанов совмест-
но с рабочими параметрами, такими, как ко-
эффициент расхода, и таблицу значений расхо-
да в зависимости от номинального диаметра и '
эффективного давления настройки.
Часто предохранительные клапаны выпол-
няются сдвоенными. В этом случае они, как
правило, изготавливаются на основе трехходо-
вых вентилей, оборудованных двумя предохра-
нительными клапанами. Преимущество такой
конструкции заключается в том, что установка
продолжает работать, даже если один из кла-
3.1.5. ТРУБОПРОВОДНАЯ АРМАТУРА РЕГУЛЯТОРЫ. КЛАПАНЫ, ФИЛЬТРЫ И ПРОЧИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
875
панов поврежден или просто находится на про-
верке. и его функции берет на себя дублирую-
щий клапан. В некоторых случаях может ока-
заться целесообразной дополнительная уста-
новка перед предохранительным клапаном раз-
рывной мембраны, которая герметизирует по-
лость холодильной установки, отсекая ее от
входной полости клапана и препятствуя скры-
тым утечкам хладагента через клапан. Отдель-
ные разрывные мембраны имеют, кроме того,
между самой мембраной и клапаном специаль-
ный ппуцер, позволяющий подключать к нему
реле давления, которое, в случае разрушения
мембраны и, следовательно, утечки хладаген-
та, включает оптический или акустический сиг-
нал тревоги. В результате появляется возмож-
ность немедленно принять меры, необходимые
для устранения причины заброса давления.
На рис. 3.1.5-13 представлен пример сдво-
енного предохранительного клапана, оснащен-
ного разрывными мембранами. Две разрывные
мембраны позволяют отделить трехходовой
вентиль (конструкция, расположенная под мем-
бранами) от двух собственно предохранитель-
ных клапанов, установленных над мембрана-
ми.
Трехходовой вентиль может иметь махови-
чок или колпачок, каждый из предохранитель-
ных клапанов оснащен корпусом, защищаю-
щим регулировочную пружину от внешних воз-
действий. Предохранительные клапаны - это
механизмы, изготавливаемые с очень высокой
точностью, поскольку они предназначены для
защиты техники, окружающей среды и людей.
Отсюда возникает необходимость особенно вни-
мательного отношения к ним.
Резкое закрытие или открытие, удары или
падение клапана впоследствии могут привести
к появлению утечек между седлом и тарелью,
поверхности которых в процессе изготовления
подвергались закалке, термообработке, высоко-
точной шлифовке и доводке. Транспортировка
и хранение клапанов должны, следовательно,
производиться с величайшими предосторожно-
стями, а пластмассовые крышки, закрывающие
входное и выходное отверстия, нужно снимать
в самый последний момент, чтобы предотвра-
тить попадание внутрь клапана пыли или по-
сторонних частиц.
Стальная проволока, удерживающая рычаг
продувки пружинных клапанов на колпачке,
должна сниматься только по окончании уста-
новки клапана, а для клапанов с противовесом
деревянный клин, удерживающий рычаг в его
скобе, и предохранительный винт также мож-
но удалять только при монтаже клапана.
он
Е	А	L	ч	Н	Н1	Н2	С	В
15	25	283	220	292	189	245	125	С1/4'
20	25	283	220	292	189	245	125	G1/41
25	32	288	233	275	189	245	133	С1/41
32	40	323	278	271	208	260	173	С1/41
40	50	353	308	271	250	300	193	С1/41
50	65	393	318	284	250	290	193	С1/41
Диаметр маховичка 140 мм.
Ширина грани хвостовика 3- 11 мм.
Рис. 3.1.5-13. Сдвоенный предохранительный клапан,
объединенный с двумя разрывными мембранами и пред-
назначенный для работы с любыми хладагентами в диапа-
зоне температур от -50 до +160°С (модель Т24В, Herl):
1 - корпус клапана; 2 - корпус пружины; 3 - болт, 4
шток; 5 - тарель клапана; 6 - уплотнение клапана; 7 - сед-
ло клапана; 8 - колпачок; 9 - корпус трехходового вентиля;
10 - колено; 11 - корпус штока; 12 - болт, 13 - шток; 14
тарель клапана;! 5 - уплотнение клапана; 16 - седло клапа-
на; 17 - сальник; 18 - колпачок; 19 - маховичок; 20 узел
крепления разрывной мембраны; 21 - разрывная мембрана
876
3. АГРЕГАТЫ. УЗЛЫ. ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Холодопроизводительность компрессора, кВт, для f = 5°С
Рис. 3.1.5-14. Пример определения номи-
нального диаметра предохранительного клапа-
на в зависимости от холодопроизводительности
компрессора и предусматриваемого давления
открытия
Все предохранительные клапаны должны
устанавливаться таким образом, чтобы их шток
занимал вертикальное положение, а колпачок
находился вверхс Для моделей с противовесом
рычаг нужно располагать горизонтально.
Подводящие и отводящие трубопроводы не
должны вызывать никаких напряжений в кла-
пане - ни статических, ни динамических. По-
этому в случае необходимости предусматрива-
ются устройства для компенсации расширения
или вибропоглотители.
При монтаже клапана следует позаботить-
ся о том, чтобы в его внутренние полости не
попала пыль или инородные частицы. Когда
монтаж будет закончен, нужно обеспечить за-
щиту клапана таким образом, чтобы в случае
проведения вблизи места расположения клапа-
на других монтажных работ песок, пыль или
иные посторонние частицы, в том числе от кон-
струкционных материалов, не оседали на по-
верхности клапана.
Наконец, чтобы в выхлопной трубопровод
предохранительного клапана не попадал воз-
дух, который может стать причиной коррозии
и появления ржавчины на корпусе клапана,
штоке или тарелн. целесообразно предусматри-
вать масляный затвор на выходе из клапана,
который может представлять собой U-образную
трубку, заполненную маслом. Смотровое стек-
ло, установленное на этой трубке, позволит, во-
первых, удостовериться в том, что трубка запол-
нена маслом, и, во-вторых, проконтролировать
отсутствие утечек хладагента через клапан, ко-
торые могут проявляться в виде образующих-
ся в масле пузырьков. Кроме того, смотровое
стекло позволит убедиться в отсутствии смоло-
образования в масле, что может привести к
опасности закупорки выхлопного трубопрово-
да.
На рис. 3.1.5-14 даны графики, с помощью
которых можно выбрать предохранительные
клапаны для установки, работающей на амми-
аке. Номинальный диаметр DN соответствует
диаметру трубопровода на входе в клапан, рав-
ному диаметру выхлопного трубопровода.
Предохранительные клапаны проверяются,
настраиваются и пломбируются на заводе-из-
готовителе. при этом давление настройки явля-
ется заданной технической характеристикой
клапана. Следовательно, впоследствии катего-
рически не допускаются никакие изменения,
тем более, что точная настройка давления от-
крытия в результате таких изменений может
быть нарушена.
Во время приемочных испытаний установ-
ки и особенно при ее сдаче в эксплуатацию ра-
бота с предохранительными клапанами долж-
на в точности соответствовать специальной
процедуре. По этому вопросу' можно только по-
советовать специалисту в целях неукоснитель-
ного соблюдения всех сложных требований та-
кой процедуры руководствоваться правилами
Госгортехнадзора, действующим законодатель-
ством и инструкциями изготовителя
3.1.5.1.6. Обратные клапаны
В любой холодильной установке хладагент
в данной точке контура всегда движется в оп-
ределенном направлении. И чтобы быть уверен-
ным в том, что в каких-либо отдельных случа-
3.1.5. ТРУБОПРОВОДНАЯ АРМАТУРА, РЕГУЛЯТОРЫ, КЛАПАНЫ, ФИЛЬТРЫ И ПРОЧИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
877
Рис. 3.1.5-15. Классический пример размещения об-
ратного клапана (на схеме NRV) в холодильной установке,
содержащей несколько испарителей с различными темпе-
ратурами (Danfoss)
ях направление движения хладагента в этой
точке не будет меняться на обратное (а измене-
ние направления движения всегда приводит к
нежелательным последствиям), предусматрива-
ют специальный механизм, называемый обрат-
ным клапаном.
Обратные клапаны, в частности, совершен-
но необходимы в холодильных установках, ос-
нащенных несколькими испарителями, которые
работают при разных температурах испарения
(рис. 3.1.5-15), где во время остановки комп-
рессора они препятствуют перетеканию паров
хладагента от испарителей с более высокой тем-
пературой к испарителям с более низкой тем-
пературой.
В этом случае клапаны размещаются за бо-
лее холодными испарителями на трубопрово-
дах всасывания. В результате более холодные
испарители не смогут заполниться жидкостью,
что дает уверенность в предотвращении опас-
ности повреждения компрессора вследствие
гидроударов при его последующем запуске.
Разумеется, даже при таком расположении
обратных клапанов необходимо предусматри-
вать их наличие и в обычных местах, напри-
мер на жидкостной магистрали.
Когда управление работой производится с
помощью реле низкого давления, может ока-
заться целесообразным поместить обратный
клапан между компрессором и реле низкого
давления. Задача такого клапана будет заклю-
чаться в предотвращении перетекания хлада-
гента из магистрали нагнетания в магистраль
всасывания во время остановок компрессора.
Можно также разместить обратный клапан
между нагнетательной магистралью компрес-
сора и конденсатором таким образом, чтобы за
счет предотвращения перетекания хладагента
из конденсатора во всасывающую полость ком-
прессора облегчить его запуск.
Существует множество разновидностей об-
ратных клапанов: прямые и угловые, пружин-
ные, шариковые, створчатые и т.д., с соедине-
ниями под разбортовку, под пайку, с фланце-
выми соединениями. Два варианта выполнения
обратных клапанов представлены на рис. 3.1.5-
16.
Обратные клапаны, предназначенные для
установок, работающих на аммиаке, должны
выполняться из стали.
Некоторые модели снабжены демпфирую-
щим поршнем, позволяющим использовать их
там, где могут возникать пульсации расхода и
давления, например на нагнетательном трубо-
проводе. В отдельных особых случаях может
возникнуть необходимость предусматривать
использование таких клапанов, в которых за-
порный элемент должен очень быстро перекры-
вать проходное отверстие. Это требует гораздо
более высокого перепада давления на нем, иног-
да достигающего 0,1 бар, в то время как в обыч-
ных условиях этот перепад составляет от 0,02
до 0,05 бар. Но подобный обратный клапан,
установленный на всасывающем трубопроводе,
крайне неблагоприятно влияет на холодопроиз-
водительность (см. п. 1.3.6.2.4.4.3а).
Каким бы ни был предусмотренный обрат-
ный клапан, следует всегда внимательно сле-
дить за тем, чтобы ни во время транспортиров-
ки, ни при хранении, ни в процессе монтажа
на его седло и на запорный элемент не попада-
ла пыль или какие-либо посторонние частицы,
иначе в закрытом положении клапан не сможет
полностью обеспечить выполнение своей зада-
чи. Правда, клапаны с шариковым запорным
элементом менее чувствительны к загрязнени-
ям, поскольку угол контакта седло-шарик до-
вольно высокий и посторонние частицы авто-
878
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Рис. 3.1.5-16. Примеры обратных клапанов: вверху - клапаны шарикового типа (U.S.Reco), внизу - пружинного типа
(Le Robinet Frigorifique Fransais).
1 - корпус; 3 — тарель обратного клапана; 4 - направляющая штока тарели; 10 - прокладка; 13 — винт, 21 - круглая
кольцевая прокладка; 22 - пружина
магически удаляются с седла с момента контак-
та с шариком. В табл. 3.1.5-2 даны размеры и
технические характеристики одного из вариан-
тов обратных клапанов, пригодного для рабо-
ты с любыми хладагентами и на всех трубопро-
водах (всасывающем, нагнетательном, жидко-
стном). Кроме того, он снабжен демпфирую-
щим поршнем.
Величина kv для обратных клапанов опре-
деляется расчетным путем на основе формулы
1Др
qv'ff ур#’
встречавшейся в разд. 2.3.5.
Следовательно,
где kv - коэффициент расхода клапана, м3/ч;
р^.- плотность хладагента, кг/дм3;
qyff- объемный расход хладагента, м3/ч;
Ар - перепад давления на клапане, бар.
Пример
Дана холодильная установка, работающая
на R22 с холодопроизводительностью 20=98
кВт при температуре испарения t= -10 °C и
температуре перед обратным клапаном, уста-
новленным на жидкостной магистрали,
ts=+25°C (температура переохлаждения). Оп-
3.1.5. ТРУБОПРОВОДНАЯ АРМАТУРА, РЕГУЛЯТОРЫ, КЛАПАНЫ, ФИЛЬТРЫ И ПРОЧИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
879
Таблица 3.1.5-2
Технические характеристики и размеры обратного клапана (модель NRVA, Danfoss)
В таблице указаны только номинальные значения производительности, однако в каталоге изготовителя приведены
также значения производительности при других перепадах давления на клапане и для других значений температур
испарения.
NRVA
1 ’ &р - наименьший перепад давления, при
котором обратный клапан полностью от-
крыт
•' Показатель Kv равен расходу воды, м3/ч,
с плотностью р=1000 кг/м3 прн перепаде
давления на клапане 1 бар.
3' Специальная пружина может быть по-
ставлена взамен стандартной пружины.
41 Соответствует ICC, /v=+25’C и
Др^0,14бар.
5) Соответствует rt=+25°C, t +90аС для
R.717 н +60аС для R12, R227R502, Др-0,14
бар
Тип	Флан- цевое соеди- нение ПОД сварку, дюймы	Номер кода		др”		Тем- пера- тура с ре- ды, °C	Макси- маль- ное рабо- чее давле- ние, бар	Макси- маль- ное давле- ние испы- тания, бар	Пока- за- тель Kv2’, мэ/ч
		Обрат- ный кла- пан	Специ- альная пружи- на3'	Со стан- дартной пружи- ной, бар	Со специ- альной пружи- ной, бар				
NVRA 15	1/2	20- 2000	20-2307	0,12	0,3	от-60 ДО +140	21,5	26	5
NVRA 20	3/4	20- 2001							6
NRVA25	1	20- 2002	20-2307						19
NRVA 32	11/4	20- 2003							20
NRVA 40	11/2	20- 2004	20-2307	0,07					44
NRVA 50	2	20- 2005							
NRVA 65	2 1/2	20- 2006	20-2337						75
Тип	Номинальная производитель- ность по жидкости4’, кВт				Номинальная производитель- ность по всасываемым па- рам4’, кВт				Номинальная производительность по горячему газу5’, кг/с			
	R717 (NH,)	R12	R22	R502	R717 (NH3)	R12	R22	R502	R717 (NHt)	R12	R22	R502
NRVA 15	454	74	96	67	26,9	6.5	10,0	6,4	0,0463	0,0942	0,1036	0,1265
NRVA 20	545	90	117	74	32,2	7,9	11,9	10,1	0,0556	0,1130	0,1244	0,1518
NRVA 25	1729	284	371	256	102	24,8	37,7	32,0	0,1751	0,3587	0,3949	0,4823
NRVA 32	1817	299	391	269	108	26,3	39,7	33,6	0,1652	0,3775	0,4156	0,5076
NRVA 40 NRVA 50	3991	655	859	593	236	58	87	74	0,4074	0,8303	0,9121	1,1164
NRVA 65	6804	1119	1466	1012	402	99	149	127	0,6936	1,4124	1,5547	1,9053
Тип		L, мм	В, мм	Масса, кг
NRVA15 ->	20	115	80	1.4
NRVA 25 ->	32	138	83	3
NRVA 40	50	172	103	5
NRVA 65		226	0185	13
рсдслить требуемое значение kv для клапана,
исходя из перепада давления на нем 0,14 бар.
Решение
Нам нужно найти вначале объемный расход
хладагента в жидкостной магистрали, т е. qv^.
С этой целью определим массовый расход хла-
дагента в контуре. Имеем (см. п. 1.1.6.3.1.5)
Ут~ Qo1 Чйт’
где удельная холодопроизводительность qtjm (см.
п. 1.1.6.3.1.1) равна разности энгальпий хла-
дагента в состоянии насыщенного пара при
-10°С (полагаем, что перегрев нулевой) и в
жидком состоянии при +25°С. По таблице тер-
модинамических характеристик для R22 (табл.
1.3 .6-2) находим
g0m=401,53-230,40=171,13 кДж/кг.
Отсюда массовый расход хладагента в кон-
туре равен
<?т=98/ 171,13= 0,5726 кг/с.
Та же табл. 1.3.6-2 показывает нам, что при
1=+25°С плотность жидкого R22 равна р'=1,193
880
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
кг/дм3, откуда можно найти объемный расход
хладагента в жидкостной магистрали:
qvff= 0,5726 / 1,193=0,48 дм3/с.
Подставляя значение р^=р'= 1.19.3 кг/дм3,
получим следующее требуемое значение:
Если теперь, пользуясь полученным значе-
нием kv, подобрать обратный клапан из вари-
антов, приведенных в табл. 3.1.5-2, то мы уви-
дим, что наиболее подходящей моделью явля-
ется NRVA 15. у которой kv = 5 м3/ч.
Напоследок заметим, что полученное нами
расчетное значение kv очень близко к данным
изготовителя, так как мы исходили из тех же
предположений (98 кВт номинальной произво-
дительности по жидкости, Го=-1О°С. /дт=+25°С
и Др=0.14 бар).
3.1.5.2.	Органы автоматического
управления и защиты
3.1.5.2.1.	Органы регулирования подачи
жидкого хладагента и его распределения
3.1.5.2.1.1.	Общие положения
Любая холодильная установка должна обя-
зательно иметь специальный орган дроссели-
рования хладагента, который позволяет ему пе-
рейти от давления конденсации к давлению ис-
парения. Органы дросселирования хладагента
подразделяются на две большие категории, одна
из которых предназначена для оснащения ус-
тановок, работающих с перегревом, а другая -
для установок, работающих в режиме затоплен-
ных испарителей.
Рис.3.1.5-17. Испаритель, работающий с перегревом, с
органом регулирования подачи хладагента
Рис. 3.1.5-18. Испаритель, работающий в затопленном
режиме, с системой регулирования подачи хладагента
Испарители, работающие с перегревом, со-
стоят из одного или нескольких змеевиков, ус-
тановленных параллельно. Хладагент подает-
ся на вход каждого змеевика с помощью авто-
матического регулятора (регулирующего венти-
ля) прессостатического (барорегулятора), тер-
мостатического (терморегулятора) или элект-
ронного типа и выходит из змеевика полностью
испарившимся (рис. 3.1.5-17).
Если испаритель работает в затопленном
режиме (рис. 3.1.5-18), в его составе всегда
имеются резервуар для хладагента и система
подачи хладагента в испаритель с помощью
либо поплавкового регулятора, либо регулято-
ра уровня другого типа.
3.1.5.2.1.2.	Органы регулирования испарителей,
работающих с перегревом
3.1.5.2.1.2.1.	Капиллярные трубки (ограничители
давления)
Капиллярные трубки, называемые также
дроссельными устройствами или ограничите-
лями давления, являются наиболее простыми
и издавна наиболее распространенными орга-
нами регулирования подачи хладагента в испа-
ритель. Используются они главным образом в
небольших холодильных установках, оборудо-
ванных герметичным компрессорным агрега-
том, например в холодильниках, морозильни-
ках и т.д.
Во время остановки компрессора проходное
сечение капиллярной трубки (капилляра) обес-
печивает выравнивание давлений между всасы-
вающей и нагнетательной частями контура, что
облегчает новый запуск компрессора. Весь хла-
дагент, заправленный в контур, находится в ис-
3.1.5. ТРУ БОПРОВОДНАЯ АРМАТУРА РЕГУЛЯТОРЫ. КЛАПАНЫ, ФИЛЬТРЫ И ПРОЧИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
881
Рис. 3 1.5-19 Определение длины труб-
ки ограничителя давления в зависимости от
ее внутреннего диаметра, выбранного для
данной холодопроизводительности (графи-
ки справедливы только для R12 при нали-
чии теплообменника)
парителе, поэтому его количество должно быть
очень точно определено, чтобы при запуске на
вход в компрессор не попадала жидкость. Ка-
пилляр одновременно играет роль регулятора
подачи и подающего трубопровода. На рис.
3.1.5-19 приведены графики, с помощью кото-
рых можно найти требуемую длину капилляра
в зависимости от холодопроизводительности
установки и внутреннего диаметра капилляр-
ной трубки. Следует подчеркнуть, что для раз-
ных хладагентов такие кривые будут различны-
ми.
Каждый изготовитель располагает соответ-
ствующими графиками или формулами, связы-
вающими длину предусматриваемого капилля-
ра с внутренним диаметром для каждого хла-
дагента. Однако пользоваться этими данными
при замене вышедшего из строя капилляра на
новый нужно крайне осторожно, так как они
носят достаточно случайный характер. Наилуч-
шим решением в этом случае является установ-
ка такого капилляра, длина и внутренний диа-
метр которого в точности соответствуют длине
и внутреннему диаметру заменяемого капилля-
ра. Если длина измеряется легко, то определить
внешний и особенно внутренний диаметр слож-
нее. Дтя этой цели удобно использовать специ-
альные калибры (рис. 3.1.5-20).
3.7.5.2.1.2.2. Автоматические барорегулирующие
вентичи (бароре<уляторы)
Задача барорегулятора заключается в обес-
печении автоматической подачи хладагента в
испаритель таким образом, чтобы поддержи-
вать постоянное давление испарения при рез-
ких значительных колебаниях нагрузки. Ког-
да давление в испарителе начинает падать, ба-
рорегулятор открывается; если давление растет,
он закрывается. Отсюда следует, что автомати-
ческий барорегулятор .может использоваться
только в установках, содержащих один испари-
тель. Наличие нескольких барорегулирующих
вентилей в одном контуре привело бы к взаим-
ным нарушениям их работы. Принцип работы
барорегулирующего вентиля можно уяснить на
примере рис. 3.1.5-21.
Во время остановки компрессора давление
хладагента в испарителе действует на поршень
сильфона 5, который, сжимаясь, увлекает за
собой через тягу 4 иглу 2, перекрывая тем са-
мым дроссельное отверстие 3, следовательно,
регулятор закрывается. После запуска компрес-
сора давление в испарителе падает до тех пор,
пока сила пружины 7 не отожмет иглу от от-
верстия, что приведет к открытию регулятора.
Регулировочное колесико 8 позволяет менять
силу поджатия пружины и на этой основе воз-
действовать на величину давления открытия,
которое определяет температуру испарителя. На
рис. 3.1.5-22 приведен пример испарителя, в ко-
тором дозировка подачи хладагента обеспечи-
вается с помощью автоматического барорегу-
лирующего вентиля (впрыск R12).
Поток тепла из окружающей среды застав-
ляет давление в испарителе расти до тех пор.
882
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Измерение наружного диаметра
капилляра калибром от 0,072
до 7/16 дюйма (1,83...12 мм)
Измерение внутреннего диаметра
капилляра калибром от 0,026
до 0,09 дюйма (0,66.. 2,29 мм)
В комплект калибра входит трехгранный
надфиль, чтобы надпилить по окруж-
ности капиллярную трубку, затем
отломить кусок желаемого размера (1)
и убрать заусенцы (2)
Рис. 3.1.5-20. Калибр для измерения диаметров капиллярных трубок (модель А-10971. U.S. Reco)
пока оно не достигнет предельного значения,
например 3,4 бар. В этот момент компрессор
запускается и давление в испарителе начинает
падать. При этом регулятор откроется тогда,
когда в процессе падения давление дойдет до
установленного значения, например 2 бара, и
подаст в испаритель только такое количество
хладагента, которое компрессор сможет отсо-
Рис. 3.1.5-21. Принципиальная схема автоматическо-
го барорегулирующего вентиля:
1 - корпус регулятора; 2 - игла; 3 - дроссельное отвер-
стие; 4 - соединительная тяга; 5 - сильфон; 6 - корпус ре-
гулятора; 7 - пружина; 8 - регулировочное колесико
сать при этом давлении, т е. соответствующем
температуре -13°С для R12.
По мере увеличения процентного содержа-
ния паров в смеси жидкой и газовой фаз хла-
дагента. находящейся в испарителе, рост доли
паров в этой смеси будет происходить до тех
пор. пока не испарится последняя молекула
жидкости и не начнется перегрев паров.
Жидкий хладагент, поданный в испаритель
с момента открытия регулятора, очень быстро
испарится, и перегрев паров начнется уже в
первом витке змеевика, поэтому’, когда они по-
дойдут к выходу из испарителя, их перегрев
будет составлять около 15 К.
Рис. 3.1.5-22. Испаритель, оборудованный автомати-
ческим барорегулятором и реле температуры
3.1.5. ТРУБОПРОВОДНАЯ АРМАТУРА, РЕГУЛЯТОРЫ, КЛАПАНЫ, ФИЛЬТРЫ И ПРОЧИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
883
По мере заполнения и охлаждения испари-
теля жидким хладагентом граница раздела
между зоной вла'кных и перегретых паров бу-
дет медленно смещаться к выходу из испари-
теля. Длина участка трубопровода, внутри ко-
торого происходит испарение, будет увеличи-
ваться, в то время как длин? участка, внутри
которого осуществляется перегрев, начнет умень-
шаться. Этот процесс можно наблюдать снару-
жи, замечая увеличение участка испарителя,
покрывающегося инеем. Уменьшение длины
зоны перегрева будет имс.ъ следствием паде-
ние температуры перегрева
Когда перегрев уменьшится примерно до 5
К (случай на рис. 3.1.5-22), по команде от реле
температуры компрессор будет остановлен.
После остановки компрессора давление в ис-
парителе тотчас же начнет расти и регулятор
закроется. Если компрессор не остановил все
трубки испарителя покроются инеем и компрес-
сор начнет всасывать влажные пары, что мо-
жет привести к опасности его повреждения.
3.1.5.2.1.2.3. Терморегулирующие вентили
а) Общие сведения
Терморегулирующий вентиль (ТРВ) являет-
ся наиболее распространенным органом регу-
лирования подачи хладагента в испарители хо-
лодильных установок.
Внешний вид двух вариантов ТРВ показан
на рис. 3.1.5-23.
ТРВ - это per* игятор. положение регулиру-
ющего органа (иглы) которого обусловлено тем-
пературой в испарителе и задача которого за-
ключается в регулировании количества хлада-
гента, подаваемого в испаритель, в зависимос-
ти от перегрева паров хладагента на выходе из
испарителя. Следовательно, в каждый момент
времени он должен подавать в испаритель толь-
ко такое количество хладагента, которое, с уче-
том текущих условий работы, может полностью
испариться. При этом хладагент, до того как
покинуть испаритель в состоянии пара, будет
иметь температуру, на несколько градусов выше
температуры испарения, соответствующей зна-
Рис. 3.1.5-23. Варианты исполнения терморегулирующего вентиля: слева - с резьбовыми штуцерами SAE под разбор-
товку (модель TED, Teddington), справа - с патрубками под пайку и фланцевым соединением (модель F, Parker/Johnson
Controls)
884
3. АГРЕГАТЫ. УЗЛЫ. ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Рис. 3.1.5-24 Принципиальная схема ТРВ:
1 - винт регулировки величины перегрева; 2 - корпус
регулятора; 3 - пружина; 4 - игла; 5 - дроссельное отвер-
стие; 6 - сильфон; 7 - термобаллон датчика температуры;
8 - капиллярная трубка
чению давления, которое показывает манометр
всасывания, что позволит уверенно говорить об
отсутствии жидкого хладагента в потоке, поки-
дающем испаритель. По сравнению с бароре-
гулирующими. терморегулирующие вентили
имеют ряд преимуществ, а именно:
-	испарители быстро и полностью заполня-
ются парами хладагента;
-	даже при продолжительной работе из ис-
парителя всегда выходит только перегретый
пар;
-	в одной и той же холодильной установке
можно предусматривать несколько испарите-
лей, работающих параллельно и оборудован-
ных разными, в зависимости от желания. ТРВ.
Принцип работы ТРВ легко понять с помо-
щью рис. 3.1.5-24.
Давление паров хладагента в испарителе и
сила пружины 3 действуют на сильфон б сна-
ружи и стремятся закрыть ТРВ, в то время как
давление паров в термобаллоне 7, который ук-
реплен на трубопроводе, выходящем из испа-
Рис. 3.1.5-25. Пример испарителя, оборудованного
ТРВ с наружной уравнительной линией и распределите-
лем
ригеля (см. рис. 3.1.5-25), передаваемое с по-
мощью капиллярной трубки 8 во внутреннюю
полость сильфона, стремится открыть ТРВ. Раз-
вивающееся в термобаллоне 7 давление зави-
сит от температуры перегрева.
Разность давлений, которая определяет пе-
регрев, между давлением в испарителе и дав-
Рис 3.1.5-26. Статическая характеристика ТРВ
лением в термобаллонс 7, передаваемым внутрь
сильфона и позволяющим открывать ТРВ, мо-
жет быть приведена к желаемой величине за
счет изменения поджатия пружины 3 с помо-
щью регулировочного винта 1. ТРВ открыва-
ется, когда перегрев выше заданного, и закры-
вается, когда перегрев уменьшается.
Статическая характеристика ТРВ представ-
ляет собой зависимость холодопроизводитель-
Рис. 3.1.5-27. Кривые рабочих характеристик регулято-
ра и испарителя для случая регулирования подачи хлада-
гента в испаритель с помощью ТРВ
3.1.5. ТРУБОПРОВОДНАЯ АРМАТУРА. РЕГУЛЯТОРЫ, КЛАПАНЫ, ФИЛЬТРЫ И ПРОЧИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
885
Таблица 3.1.5-3
Ст этические пот ери давления, бар, обусловленные разностью уровней испарителя и жидкостнот о ресивера
(Danfoss)
Хладагент	Разность уровней, м								
	6	9	12	15	18	21	24	27	30
R12	0.77	1.16	1.54	1.93	2,32	2.71	3.09	3.48	3.87
R22	0.70	1.05	1.40	1.75	2.10	2.45	2,80	3.15	3.50
R500	0.70	1.02	1.34	1.69	2.03	2.39	2,74	3.10	.3.45
R502	0.70	1.09	1.48	1.83	2.18	2.53	2.88	3.27	3.66
R717	0,35	0.53	0.70	0.85	1,00	1.20	1.40	1.58	1.76
ности (пропускной способности ТРВ) от пере-
грева (рис. 3.1.5-26).
При выборе ТРВ необходимо заботиться о
том. чтобы он полностью соответствовал про-
изводительности испарителя, так как только в
этом случае можно обеспечить абсолютно ус-
тойчивую работу регулируемой установки. С
этой целью следует предусматривать минималь-
ный перегрев во всем диапазоне возможной
производительности испарителя. Как можно
видеть из рис. 3.1.5-27, регулирование может
быть устойчивым, только если точка пересече-
ния кривых рабочей характеристики испарите-
ля и рабочей характеристики ТРВ соответству-
ет рабочей точке холодопроизводительности
установки.
Как только достигается статический пере-
грев Дги. ТРВ начинает открываться и при пол-
ном открытии обеспечивает свою номинальную
производительность, при этом перегрев повы-
шается на величину перегрева открытого ТРВ
A/v/ Сумма статического перегрева Af и пе-
регрева открытого ТРВ А/,н) составляет рабочий
перегрев A/s(. Изготовители ТРВ устанавлива-
ют величину статического перегрева, как пра-
вило. в диапазоне от 3 до 5 К. Ее можно изме-
нить в ту или иную сторону, вращая регулиро-
вочный винт и поджимая или отпуская при этом
пружину. Данная операция приводит к эквиди-
стантному сдвигу рабочей характеристики ТРВ
влево или вправо, в результате чего появляет-
ся возможность обеспечить устойчивое регули-
рование установки, расположив рабочую харак-
теристику ТРВ таким образом, чтобы она пе-
ресекла характеристику испарителя точно в ра-
бочей точке номинальной холодопроизводи-
тельности. Для испарителей, работающих при
очень малых разностях температур, необходи-
мо предусматривать теплообменник, который,
переохлаждая жидкий хладагент, позволяет по-
высить перегрев.
Подбор оптимального, т.е. наиболее подхо-
дящего для данной холодильной установки,
ТРВ производится исходя из температуры ис-
парения и полных потерь давления в ТРВ. Эти
потери равны разности между давлениями кон-
денсации и испарения за вычетом потерь:
-	давления в жидкостном трубопроводе;
-	давления на различных органах, установ-
ленных в жидкостном трубопроводе, а именно
осушителе, смотровом окне, вентилях и элекг-
роклапанах и т.д.;
-	давления на распределителе и распреде-
лительных патрубках (для случая, когда пода-
ча хладагента в испаритель осуществляется че-
рез несколько патрубков и, следовательно, пре-
дусмотрен распределитель хладагента).
Кроме того, нужно помнить, что если испа-
ритель расположен выше уровня жидкостного
ресивера, то из этой разности вычитается так-
же гидростатическое давление высоты столба
соответствующей жидкости (табл. 3.1.5-3).
Для того чтобы ТРВ работал нормально,
необходимо подавать ему на вход жидкий хла-
дагент, не содержащий паров. Образование па-
ровых пузырей может быть вызвано либо не-
достатком хладагента в контуре, либо слишком
слабым переохлаждением, что может явиться
следствием потерь давления на каком-то учас-
тке магистрали между жидкостным ресивером
и ТРВ, в результате чего давление в магистра-
ли падает ниже кривой насыщенной жидкости
886
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Таблица 3.1.5-4
Верхний предел потерь давления Др в испарителе,
допускающих использование ТРВ с внутренним
уравновешиванием давления для различных
хладагентов
(Выше этого предела необходимо использовать ТРВ
с наружной уравнительной линией)
Температура ис- парения Го,°C	2^7, бар, для хладагента		
	R12	R22	R502
1 10	0,20	0,25	0,30
± 0	0,15	0,20	0,25
- 10	0,10	0,15	0,20
-20	0,07	0,10	0,15
-30	0,05	0,07	0,10
-40	0,03	0,05	0,07
-50	-	0,03	0,05
-60		0,07	0,04
(см. п. 1.3.6.2.4.2) и содержание паров в смеси
возрастает.
Для многосекционных испарителей, у кото-
рых секции установлены параллельно и име-
ют одинаковую тепловую нагрузку, после ТРВ
предусматривают распределитель жидкости
(см. п. 3.1.5.2.1.2.Зв). Однако наличие распре-
делителя всегда вызывает дополнительные по-
тери давления, в связи с чем в таких случаях
необходимо использовать ТРВ не с внутренним
уравновешиванием, а с наружным. Этот тип
ТРВ применяется также, когда потери давления
в испарителе превышают значения, указанные
в табл. 3.1.5-4.
В ТРВ с наружным уравновешиванием дав-
ления полость под сильфоном (см. рис. 3.1.5-
24) связана не с давлением в корпусе ТРВ. а с
давлением на выходе из испарителя с помощью
уравнительного трубопровода (линии). Такое
устройство позволяет уравновесить потери дав-
ления в трубках распределителя и в испарите-
ле. Уравнительная линия выходит из специаль-
ного отверстия, предусмотренного в корпусе
ТРВ. а ее другой конец врезается в трубопро-
вод всасывания (рис. 3.1.5-28). Для защиты
двигателя компрессора от перегрузки, которая
может возникнуть в определенных условиях,
например при запуске после оттаивания, пре-
дусматривают терморегулирующий вентиль
типа MOP (Maximal Operating Pressure - мак-
симальное рабочее давление), т е. ТРВ с огра-
ниченным значением давления максимального
открытия. Такой ТРВ может открыться только
тогда, когда температура испарения (т.е. давле-
ние в испарителе) упадет ниже заданного зна-
Рис. 3.1.5-29. Сравнение кривых поведения ТРВ с за-
правкой термобаллона тана МОР и с обычной заправкой
(Danfoss)
Рис. 3.1.5-28. Примеры правильного и неправильного подключения наружной уравнительной линии к трубопроводу
всасывания
3.1.5. ТРУБОПРОВОДНАЯ АРМАТУРА, РЕГУЛЯТОРЫ, КЛАПАНЫ, ФИЛЬТРЫ И ПРОЧИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
887
DN < 22 мм
12ч
Рис. 3.1.5-30. Правильное размещение термобаллона ТРВ в зависимости от номинального диаметра (DN) трубопрово-
да всасывания, на котором он установлен
чения точки МОР. Другими словами, в точке
МОР вентиль начинает перекрывать подачу
хладагента в испаритель, чтобы предотвратить
рост давления испарения. Повышение темпера-
туры термобаллона выше точки МОР практи-
чески не приводит к дополнительному откры-
тию ТРВ (рис. 3.1.5-29).
Двигатель компрессора остается защищен-
ным до тех пор, пока давление испарения не
упадет ниже заданного значения точки МОР,
вследствие чего аббревиатура МОР расшифро-
вывается иногда как “защита двигателя от пе-
регрузки” (Motor Overload Protection).
Термобаллоны ТРВ следует закреплять, как
правило, на горизонтальных участках всасыва-
ющих трубопроводов. Чтобы термобаллон мог
быстро реагировать на любое изменение тем-
пературы в трубопроводе, необходимо обеспе-
чить оптимальные условия теплообмена меж-
ду трубопроводом всасывания и термобаллоном
ТРВ.
Термобаллон всегда должен располагаться
на чистом и прямолинейном участке трубопро-
вода и прикрепляться к нему специальным хо-
мутом. Если диаметр всасывающего трубопро-
вода менее 22 мм. термобаллон ТРВ должен
располагаться на верхнем гребне этого трубо-
провода, так как там влияние пленки масла,
которое всегда в большем или меньшем коли-
честве присутствует в .хладагенте в виде жид-
ких частиц, на искажение информации о вели-
чине перегрева самое незначительное. Для
трубопроводов с диаметром более 22 мм харак-
тер распределения масляной пленки по внут-
ренней поверхности всасывающей магистрали
различен. Поэтому для обеспечения хорошего
теплообмена между термобаллоном и всасыва-
ющим трубопроводом, необходимого для нор-
мальной работы ТРВ, следует размещать тер-
мобаллон в точке окружности трубопровода, со-
ответствующей значениям 10 или 14 часов на
часовом циферблате, если номинальный диа-
метр трубопровода заключен между 22 и 50 мм,
и в точке 16 или 20 часов, если номинальный
диаметр трубопровода более 50 мм (рис. 3.1.5-
30).
В случае когда действительно нельзя уста-
новить термобаллон на горизонтальном участ-
ке трубопровода всасывания, выход капилляр-
ной трубки из термобаллона обязательно дол-
жен находиться вверху'. С другой стороны, тер-
мобаллоны никогда не следует размещать вбли-
зи массивных металлических частей и тем бо-
лее в воздушной струе от вентилятора. Кроме
того, термобаллон должен быть изолирован от
любых посторонних источников тепла (в част-
ности, от нагрева излучением). Дополнитель-
ные указания по поводу правил установки тер-
мобаллонов читатель сможет найти в специаль-
ной литературе1.
Терморегулирующие вентили нашли широ-
кое применение в холодильных установках, ра-
ботающих на углеродсодержащих хладагентах,
1 См., например, “Практическое руководство по холо-
дильным установкам” (Pratique des installations fngorifiques,
H.Noack, R.Seidel, PYC Ed).
888
3. АГРЕГАТЫ. УЗЛЫ. ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
так как в них возврат масла не является осо-
бенно проблематичным и поэтому такие уста-
новки часто оснащаются испарителями, рабо-
тающими в режиме перегрева даже при высо-
ких мощностях. Вместе с тем это не исключа-
ет существования ТРВ. специально спроекти-
рованных для работы на аммиаке.
Дроссельное (или сопловое) отверстие мно-
гих ТРВ выполняется в виде сменного вклады-
ша, что позволяет обеспечить новое значение
его производительности простой заменой это-
го элемента. Терморегулирующий (силовой, уп-
равляющий) тракт ТРВ. т е. комплекс, состоя-
щий из верхней части ТРВ (надмембранная
полость, образующая терморегулирующий эле-
мент). капиллярной трубки и термобаллона,
также иногда бывает сменным, что позволяет
подобрать наилучший вариант заправки термо-
баллона (паровая, жидкостная или адсорбцион-
ная заправка), наиболее подходящий для конк-
ретных условий работы данной установки.
Простой заменой типа заправки термобал-
лона иногда удается легко решить проблему
пульсации ("качания") иглы регулятора. На рис.
3.1.5-31 представлен вариант исполнения ТРВ.
предназначенного для работы без распредели-
теля жидкого хладагент а, так как в нем отсут-
ствует штуцер для подключения наружной урав-
нительной линии. Статический перегрев этого
ТРВ устанавливается в заводских условиях на
уровне 4 К и обычно для большинства тради-
ционных областей использования не требует пе-
ренастройки. Если, однако, такая необходи-
мость возникает, можно повысить или понизить
перегрев, т е. соответственно уменьшить или
увеличить расход подачи хладагента, вращая в
ту или иную сторону винт регулировочного
штока, при этом один полный оборот винта со-
ответствует изменению перегрева на 4 К.
На рис. 3.1.5-32 представлена модель ТРВ
с патрубком для подключения наружной урав-
нительной линии. Сравнение с предыдущей
моделью (рис. 3.1.5-31) позволяет оценить раз-
ницу в конструктивном исполнении.
б) Пример подбора терморегулирующего вентиля
Дана холодильная установка, работающая
на R22. с холодопроизводительностью 5,5 кВт
при температуре испарения 10=-25°С, темпера-
туре конденсации /с=+35°С и переохлаждении
5 К. Определить с помощью каталога изгото-
вителя (табл. 3.1.5-5) наиболее подходящий тип
ТРВ, зная, что испаритель расположен на 6 м
выше жидкостного ресивера длина жидкостно-
го трубопровода равна 10 м (удельные потери
Рис. 3 1.5-31. Терморегулирующий вентиль беч патрубка подключения наружной уравнительной линии для утлеродсо-
держащих хлада! енгов (модель П. А1со; сутцесптует также модель 1 IE с пагрубком подключения наружной уравнитель-
ной линии)
3.1.5. ТРУБОПРОВОДНАЯ АРМАТУРА. РЕГУЛЯТОРЫ. КЛАПАНЫ, ФИЛЬТРЫ И ПРОЧИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
889
Рис. 3.1.5-32. Модель ТРВ с патрубком для подключе-
ния наружной уравнительной линии (модель ТЕ 5, Dan-
foss):
1 - надмембранная полость (терморегулирующий эле-
мент); 2 патрон со сменным седлом; 3 - корпус ТРВ; 4
регулировочный шток; 5 - патрубок для подключения на-
ружной уравнительной линии
давления 0,003 бар/м), потери давления в рас-
пределителе 0,7 бар (следовательно, предпола-
гается, что речь идет о ТРВ с наружной урав-
нительной магистралью) и потери давления в
различных органах, установленных на жидко-
стной магистрали (смотровое окно, осушитель,
ручные запорные вентили), в сумме равны 0,5
бар.
Решение
Если через Qn обозначить номинальную
производительность ТРВ, через (?0 - холодо-
производительность установки, К^р - поправоч-
ный коэффициент для учета потерь давления в
ТРВ и Kt - поправочный коэффициент для уче-
та разности значений температур испарения и
переохлаждения, то будем иметь
Вт
Обратившись к табл. 1.3.6-2, можно заме-
тить, что при температуре f0=-25°C давление
насыщенного пара R22 р(=2,01 бар, а при тем-
пературе t=+35°C рс=13.55 бар. Следователь-
но, теоретический перепад давления на ТРВ
равен
рс-р0=13,5-2,01 = 11,54 бар.
Для того чтобы найти действительное пол-
ное падение давления в ТРВ, необходимо из
этой величины вычесть потери давления меж-
ду конденсатором и испарителем, а именно:
• потери давления в жидкостном трубопрово-
де: 10x0,003=0,03 бар;
• потери давления в органах, установленных на
жидкостном трубопроводе:
-	в смотровом окне, осушителе и запор-
ном вентиле 0,5 бар;
-	в распределителе 0,7 бар;
итого: 0,7+0,5= 1,2 бар.
• гидростатические потери давления, обуслов-
ленные разницей уровня между испарителем и
жидкостным ресивером: 0,7 бар (см. табл.
3.1.5-3).
При анализе наших предположений о поте-
рях можно заметить, что в них отсутствуют по-
тери давления между распределителем и сек-
циями испарителя. Если допустить, что они
равны 0.5 бар, полные потери давления соста-
вят
0,03+1,2+0,7+0,5=2.43 бар.
Таким образом, действительное падение
давления в ТРВ должно быть
11,54-2,43=9,11 бар.
Поправочный коэффициент К& для этой
величины согласно табл. 3.1.5-5 округленно
равен /<д =1,00.
Что касается поправочного коэффициента
К,, то он приведен в той же таблице Для тем-
пературы испарения -25°С и температуры пе-
реохлажденной жидкости +30°С (35°С - 5°С)
находим Д = 1.55.
Следовательно, нужно предусмотреть ТРВ
с номинальной производительностью
Q=Q0-K&pK=5,5х 1.00х 1,55®8,52 кВт.
Согласно табл. 3.1.5-5 выбираем модель TIE
3 HW.
в) Распределитель жидкости для терморегулирую-
щих вентилей
В испарителях большой мощности, требу-
ющих больших теплообменных поверхностей,
а следовательно, и увеличения длины труб теп-
лообменников. возникает проблема роста по-
терь давления с возрастанием этой длины. Что-
бы решить ее, теоретически можно было бы
890
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Таблица 3.1.5-5
Значения номинальной производительности ТРВ (рис. 3.1.5-31) и поправочные коэффициенты,
используемые для определения потребной номинальной производительности в случаях, когда рабочие условия
отличаются от номинальных (Zq=+4°C, 4=+38оС, переохлаждение 1 К) (А1со)
Номинальная производительность
R12		R22		R502		Сменное седло			Подсоеди- нительные размеры	Накидные гайки под разбортовку 2)			Cwt- Дарт- ное KOJM- чество смен- ных седел	Мас- са, КГ
Тип ТРВ	Номи- нальная гроге- води- тель- ность , кВт	Twi ТРВ	Номи- нальная гроге- води- тель- ность кВт	Twi ТРВ	Нор- мальная гроге- води- тель- ность кВт	Но- мер	Код			Вход	Выход	Стандарт- ная уравж- тельная лма		
Т1(Е) 0 FW	0,65	Т1(Е) 0 HW	1,3	Т1(Е) 0 RW	0,9	0	X26740 -	0	Вход	5/8" UNF		7/16"		
									5/8"-18UNF	трубка	Колпачок ALCO (с антиобледе- нительными	UNF		
Т1(Е) 1 FW	1,5	Т1(Е) 1 HW	3,2	Т1(Е) 1 RW	2,1	1		1	Выход	диаметром		трубка		
Т1(Е) 2 FW	2,5	Т1(Е) 2 HW	5,3	Т1(Е) 2 RW	3,6	2		2	3/4"-l6UNF	6мм(1/4")		диамет-		
Т1(Е) 3 FW	4,0	Т1(Е) 3 HW	8,5	Т1(Е) 3 RW	5,7	3		3				ром 6 мм (1/4")	12	0,4
											канавками) 3/4"UNF			
														
Т1(Е) 4 FW	6,6	Т1(Е) 4 HW	13,9	Т1(Е) 4 RW	9,3	4			Уравнительная	5/8" UNF	трубка			
Т1(Е) 5 FW	8,0	Т1(Е) 5 HW	16,9	Т1(Е) 5 RW	11,33	5		5	линия	трубка	012 мм (1/2")			
TI(E)6FW	9,3	Т1(Е) 6 HW	19,5	Т1(Е) 6 RW	13,1	6			7/16"-20UNF	диаметром 10 мм (3/8")				
														
Номинальная производительность указана для температуры испарения +4°С, температуры конденсации 38°С н переохлаждения жидкости на входе в ТРВ
1К.
2> Не прилагаются. Заказывать отдельно.
Поправочный коэффициент
Для различных значений падения давления в ТРВ
Хладагент	Падение давления Др в ТРВ, бар																	
	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0	4,0	5,0	6,0	7,0	8,0	9,0	10,0	12,0	14,0	16,0	18,0	20,0
R12	3,39	2,40	1,96	1,70	1,52	1,39	1,20	1,07	0,98	0,91	0,85	0,80	0,76	0,69	0,64	0,60	0,57	0,54
R22	4,25	3,00	2,46	2,13	1,90	1,74	1,50	1,35	1,23	1,14	1,06	1,00	0.95	0,87	0,80	0,75	0,71	0,67
R502	4,41	3,12	2.55	2,20	1,97	1,80	1,56	1,39	1,27	1,18	1,10	1,04	0,99	0,90	0,83	0,78	0,73	0,70
Поправочный коэффициент Kt
Для различных значений температуры испарения и температуры жидкости на входе в ТРВ
Хлад- агент	Температура жидко- сти на входе в ТРВ, °C	Температура испарения. °C													
		+20	+ 15	+ 10	+5	+0	-5	-10	-15	-20	-25	-30	-35	-40	-45
R12	+50	1,07	1,09	1,11	1,13	1,16	1,19	1,24	1,48	1,74	2,07	2,48	2,92	3,36	4,03
	+40	0,96	0,98	1,00	1,02	1,04	1,06	1,10	1,31	1,54	1,83	2,18	2,57	2,94	3.52
	+30	0,88	0,89	0,91	0,92	0,94	0,96	0,99	1,18	1,39	1,64	1,96	2,30	2,63	3,14
	+20	0,81	0,82	0,83	0,84	0,86	0,87	0,91	1,08	1,26	1,49	1,77	2,07	2,37	2,82
R22	+50	1,10	1,И	1,12	1,13	1,15	1,16	1,21	1,39	1,62	1,89	2,24	2,66	3,10	3,68
	+40	0,99	1,00	1,01	1,02	1,03	1,04	1,09	1,24	1,45	1,69	2,00	2,37	2,75	3,27
	+30	0,90	0,91	0,92	0,93	0,94	0,95	0,99	1,13	1,31	1,55	1,83	2,13	2,47	2,93
	+20	0,83	0,83	0,84	0,85	0,86	0,87	0,90	1,03	1,19	1,40	1,64	1,94	2,25	2,66
R502	+50	1,13	1,16	1,18	1,21	1,24	1,27	1,31	1,54	1,81	2,11	2,56	3,07	3,79	4,73
	+40	0,97	0,99	1,01	1,03	1,05	1,07	1,11	1,29	1,51	1,75	2,12	2,52	3,10	3,85
	+30	0,85	0,86	0,88	0,89	0,91	0,93	0,95	1,11	1,30	1,50	1,81	2,15	2,63	3,25
	+20	0,76	0,77	0,78	0.79	0,80	0.82	0,81	0,97	1,14	1,3!	1,58	1,87	2,28	2,82
пойти на увеличение площади проходного се-
чения труб, однако такое решение вступает в
противоречие с ограничениями на габариты
испарителя и требует повышенных капитало-
вложений. Поэтому изготовители предпочита-
ют другое решение, а именно разделение испа-
рителей большой мощности на несколько па-
раллельных секций с одинаковыми характери-
стиками Чтобы на каждую секцию не ставить
свой ТРВ, предусматривают один общий ТРВ,
на выходе из которого устанавливают распре-
делитель жидкости (питатель), который, как
видно из его названия, предназначен для рав-
номерного распределения прошедшего через
3 1.5. ТРУБОПРОВОДНАЯ АРМАТУРА РЕГУЛЯТОРЫ, КЛАПАНЫ. ФИЛЬТРЫ И ПРОЧИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
891
Рис. 3.1.5-33. Испаритель, подача хладагента в кото-
рый после его дросселирования производится с помощью
распределителя жидкости (Danfoss):
1 - терморегулирующий вентиль; 2 - распределитель
жидкости: 3 - трехсекциоиный испаритель; 4 - трубки рас-
пределителя равного сечеиия и одинаковой длины
ТРВ хладагента между различными секциями
испарителя. На рис. 3.1.5-33 приведен пример
испарителя, составленного из трех секций. Для
подачи хладагента в такой испаритель необхо-
димо предусматривать распределитель с числом
выходных отверстий, равным числу секций за-
питываемого испарителя, те. трем.
Кроме того, каждая из трубок распредели-
теля, называемых также ветками или нитка-
ми, должна иметь не только одно и то же сече-
ние (что легко понять, так как испаритель раз-
делен на три равные части), но и одинаковые
длины, с тем чтобы потери давления в каждой
нитке были одинаковы. Если это условие не
выполняется, расход хладагента через секцию
с повышенными потерями давления упадет. В
случае когда потери давления в одной из ниток
меньше, чем в остальных (что может произой-
ти. например, из-за недостаточной длины тру-
бопровода, от которого отрезались эти нитки
при их изготовлении, в результате чего длина
последней нитки оказалась меньше остальных),
необходимо будет искусственно увеличить по-
терю давления в ней, чтобы восстановить рав-
новесие.
Распределители бывают главным образом
двух типов (рис. 3.1.5-34). Первый тип изготав-
ливается по принципу трубки Вентури, т.е. про-
ходное сечение такой трубки вначале плавно
сужается, потом плавно расширяется. Линии
тока в ускоряющемся потоке жидкого хладаген-
та, проходящем через сужающуюся часть труб-
ки Вентури, становятся однородными, и после
перехода через минимальное сечение в расши-
ряющейся части определенная доля кинетичес-
кой энергии потока преобразуется в давление,
что, в конечном счете, после восстановления
давления снижает его полные потери в распре-
делителе.
Второй тип распределителя является диаф-
рагменным, в котором на пути потока установ-
лен патрубок с диафрагмой, приводящей к воз-
никновению более сущест венных, чем в труб-
ке Вентури, потерь давления вследствие интен-
сивной турбулизации потока. Кроме того, если
пространственная ориентация распределителей
на основе трубки Вентури может быть произ-
вольной, то диафрагменные распределители
обязательно должны устанавливаться верти-
кально, с направлением движения потока сверху
вниз.
Пример подбора распределителя жидкости
На основании данных каталога ALCO не-
обходимо подобрать распределитель жидкости
для работы в следующих условиях:
-	испаритель имеет полную мощность
(?0=21 кВт и содержит 3 одинаковые секции;
-	длина каждой трубки распределителя 0,75
м;
-	хладагент R22;
-	температура испарения -25°С;
-	температура жидкости +30°С.
Решение
Поскольку испаритель имеет три секции,
число выходов распределителя и его трубок так-
же должно быть равно трем; обозначим это чис-
ло через п. В каталоге изготовителя указывает-
ся, что номинальная производительность каж-
дой трубки распределителя рассчитывается по
формуле
где К, и К2 - поправочные коэффициенты, зна-
чения которых приведены в табл. 3.1.5-6а и
3.1.5-66. В нашем случае находим
К =2,29 и Х'2=0.87.
892
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН

Рис. 3.1.5-34. Принцип работы и характер изменения давлений по длине потока в двух типах распределителей (А1со).
Вверху распределитель на основе трубки Вентури: А - зона сужения потока и плавного сжатия в горловине; В -
горловина трубки Вентури (типа кри тического сечения сопла); С - зона максимального сужения потока; D - зона началь-
ного расширения с восстановлением статического давления.
В центре - диафрагменный распределитель: Е - зона соударения и частичного разворота струй тока перед внезапным
сужением в диафрагме; F - насадок (диафрагма); G - зона внезапного сужения потока; Н - зона турбулизации потока в
результате неуправляемого дросселирования в диафрагме.
Внизу - характер изменения давления по длине распределителя на основе трубки Вентури и диафрагменного распре-
делителя:
ру давление на входе; р2 давление в минимальном сечении; р3 - давление на выходе
Отсюда номинальная производительность
каждой трубки распределителя равна
21x2,29x0,87	„
2nd =-------3-----®13’9 кВт
3
Производительность трубки выбираемого
распределителя должна быть заключена меж-
ду 25 и 150% номинальной производительнос-
ти. С учетом этого по табл. 3.1.5-6в определя-
ем наружный диаметр каждой трубки распре-
делителя, который в нашем случае равен 8 мм
(5/16"). Номинальная производительность 13,9
кВт для R22 как раз расположена между про-
изводительностью 25% (3,05 кВт) и 150%
(18,30 кВт).
Зная число трубок распределителя (3) и их
диаметр (8 мм), по табл. 3.1.5-6г можем выб-
рать требуемую модель распределителя, а имен-
3.1.5. ТРУБОПРОВОДНАЯ АРМАТУРА, РЕГУЛЯТОРЫ, КЛАПАНЫ, ФИЛЬТРЫ И ПРОЧИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
893
Таблица 3.1 5-6а
Поправочный коэффициент К\ для расчета номинальной производительности трубки распределителя
при значениях температур испарения и жидкого хладагента на входе в ТРВ, отличающихся от номинальных
условий
Температу- ра жидкого хладагента, °C	Температура испарения, °C												
	+20	+ 15	+ 10	4 5	±0	-5	-10	-15	20	-25	-30	35	-40
+60	1,07	1,24	1,45	1,70	2,02	2,43	2,92	3,45	4,05	4,86	5,87	6,80	8,09
+55	0,96	1,12	1,30	1,53	1,82	2,19	2,63	3,11	3,64	4,38	5,28	6,12	7,28
+50	0,86	0,99	1,16	1,36	1,62	1,94	2,34	2,76	3,24	3,89	4,69	5,44	6,47
+45	0,76	0,88	1,03	1,21	1,44	1,73	2,08	2,46	2,88	3,46	4,17	4,84	5,76
+40	0,67	0,77	0,90	1,06	1,26	1,52	1,82	2,15	2,52	3,03	3,66	4,24	5,05
+35	0,58	0,67	0,78	0,92	1,09	1,32	1,58	1,87	2,19	2,63	3,17	3,68	4,38
+30	0,50	0,58	0,68	0,80 	0,95	1,14	1,38	1,62	1,90	2,29	2,76	3,20	3,81
+25	0,43	0,50	0,58	0,68	0,81	0,97	1,17	1,38	1,62	1,94	2,35	2,72	3,24
+20	0,38	0,44	0,51	0,60	0,71	0,86	1,03	1,22	1,43	1,72	2,07	2,40	2,86
Таблица 3.1.5-66
Поправочный коэффициент Кг для расчета номинальной производительности трубки распределителя при ее
длине, отличающейся от номинальной
Длина трубки распределителя, м	0,25	0,5	0,75	1,00	1,25	1,50	1,75	2,00	2,25	2,50
Значение поправочного коэффициен- та Кг	0,50	0,71	0,87	1,00	1,12	1,23	1,32	1,41	1,50	1,58
Таблица 3.1.5-6в
Номинальная производительность 2nd, кВт, каждой трубки распределителя прн температуре испарения +4 С,
температуре конденсации +38 С, переохлаждении 1 К и длине трубки 1 м
Диаметр трубки распределителя		Номинальная производи- тельность, %	Номинальная производительность, кВт		
мм	дюймы		R12	R22	R502
		150	1,31	2,31	1.20
4	5/32	100	0,87	1,54	0,80
		25	0,22	0,39	0,20
		150	2,63	4,58	2,40
5	3/16	100	1,75	3,05	1,60
		25	0,44	0,76	0,40
		150	5,25	9,15	4,80
6	1/4	100	3,50	6,10	3,20
		25	0,88	1,53	0,80
		150	10,50	18,30	9,45
8	5/16	100	7,00	12,20	6,30
		25	1,75	3,05	1,58
		150	18,30	32,10	16,50
10	3/8	100	12,20	21,40	11,00
		25	3,05	5,35	2,75
		150	25,80	45,75	23,55
12	1/2	100	17,40	30,50	15,70
		25	4,30	7,63	3,93
894
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Таблица 3.1.5-6г
Перечень моделей распределителей жидкости с резьбовыми соединениями под разбортовку типа SAE
в зависимости от числа трубок распределителя и их диаметра (Модели FM, ALCO)
Число трубок распреде- лителя	Наружный диаметр трубок распределителя							
	4 мм либо 5/32"		5 мм либо 3/16"		6 мм либо 1/4"		8 мм либо 5/16"	
	Марка	Соедине- ние SAE	Марка	Соединение SAE	Марка	Соединение SAE	Марка	Соединение SAE
2	FM 12-4-2	'А"	FM 12-5-2	Уг”	FM 12-6-2	Уг"	FM 12-8-2	Уг"
3	FM 12-4-3	'А"	FM 12-5-3	Уг”	FM 12-6-3	Уг”	FM 12-8-3	Уг”
4	FM 12-4-4	'А"	FM 12-5-4	Уг"	FM 12-6-4	Уг”	FM 12-8-4	Уг”
5	FM 12-4-5	'А”	FM 12-5-5	Уг"	FM 12-6-5	Уг"		
6	FM 12-4-6	'А"	FM 12-5-6	Уг"	FM 12-6-6	Уг"		
7	FM 12-4-7	Уг"	FM 12-5-7	Уг"				
8	FM 12-4-8	'А"	FM 12-5-8	Уг"				
9	FM 12-4-9	Уг"						
10	FM 12-4-10	Уг"						
Таблица 3.1,5-6д
Потери давления в распределителях жидкости (табл. 3.1.5-6г)
Производительность в % от номинальной	25	30	40	50	60	70	80	90	100	110	120	130	140	150
Потери давления, бар	0,30	0,33	0,42	0,52	0,62	0,72	0,82	0,92	1,04	1,15	1,28	1,42	1,58	1,75
но FM12-8-3. В табл. 3.1.5-6г приводятся мо-
дели распределителей с резьбовыми соедине-
ниями под разбортовку типа SAE, однако су-
ществуют также модели с соединениями под
пайку. Разумеется, каждый изготовитель в сво-
ем каталоге приводит собственный метод под-
бора. Каталог ALCO дает также значение по-
терь давления в распределителе (табл. 3.1.5-6д),
которые необходимо учитывать при выборе тер-
морегулирующего вентиля.
3.1.5.2.1.2.4.	Электронные регуляторы
Задача электронных регуляторов аналогич-
на задачам терморегулирующих или барорегу-
лирующих вентилей, она состоит в том, чтобы
обеспечить регулирование подачи жидкого хла-
дагента в испарители, работающие с перегре-
вом, преимущественно в оребренные испари-
тели и испарители охладителей жидкости. Од-
нако в качестве управляющего сигнала в элек-
тронном регуляторе используется не перегрев
хладагента во всасывающем трубопроводе
(\t=S2-t = -6 - (-14)=8 К для случая, представ-
ленного на рис. 3.1.5-35), как у терморегули-
рующего вентиля, а разность температур на
выходе и на входе в испаритель, которая, сле-
довательно, учитывает падение давления в ис-
парителе. В примере на рис. 3.1.5-35 эта раз-
ность температур составляет \td=\t-\p=% -
- (4)=4 К.
Электронная система регулирования содер-
жит следующие основные элементы (рис. 3.1.5-
36):
-	электронный регулятор, содержащий кор-
пус собственно регулятора, блок дроссельного
отверстия и приводной механизм;
-	электронный блок выработки команд, ко-
торый помимо основной функции может обес-
печивать выполнение определенного числа до-
полнительных функций;
-	датчики температуры на основе термопар
типа Pt 1000.
Подача жидкости регулируется в зависимо-
сти от величины сигнала, идущего от датчиков
Pt 1000, которые регистрируют разность меж-
ду температурой на выходе (S2) и температурой
на входе (У) испарителя (рис. 3.1.5-37). Элек-
тронный блок обеспечивает постоянное сравне-
ние текущей разности температур (S2-у) с за-
данным значением установленной температу-
ры.
3.1.5. ТРУБОПРОВОДНАЯ АРМАТУРА, РЕГУЛЯТОРЫ, КЛАПАНЫ, ФИЛЬТРЫ И ПРОЧИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
895
At, = S2-to
Ар0 = S, -
At,-Apo = S2 - S, = Ata
At, = Ap„ + At„
Рис. 3.1.5-35. Сравнение сигналов, управляющих работой терморегулирующего вентиля (перегрев А/ на выходе из
испарителя) и электронного регулятора (разность температур на выходе из испарителя и иа входе в него) (Danfoss).
Sj - температура на входе в испаритель; S2 - температура паров во всасывающей магистрали; - температура на выхо-
де из испарителя; Ар0 - падение давления в испарителе, преобразованное в падение температуры
В случае отклонения разности температур от
заданного значения электронный блок сразу же
увеличивает или уменьшает число импульсов,
посылаемых на приводной механизм регулято-
ра. В результате приводной механизм меняет
степень открытия регулятора (конечную регу-
лируемую величину), а следовательно, и коли-
чество подаваемого хладагента до тех пор, пока
не восстановится заданное значение Sj-S,.
Главное преимущество электронного регулято-
ра заключается в следующем: чтобы открыть
регулятор, нет необходимости в статическом
перегреве, а это позволяет системе работать
даже при очень небольших температурах пере-
грева. Кроме того, регулирование не зависит от
падения давления между выходом из испари-
теля и входом в него, это дает возможность в
известной мере отказаться от регулирования
температуры конденсации, что обеспечивает
заметную экономию энергии.
3.1.5.2.1.3. Регуляторы для испарителей,
работающих в режиме затопленных
3.1.5.2.1.3.1.	Общие положения
Принципиальная схема одноступенчатой
холодильной установки, оборудованной затоп-
ленным испарителем, представлена на рис.
3.1.5-38.
Дросселирование хладагента и его расши-
рение в такой установке обеспечивается с по-
мощью ручного вентиля, при большем или
меньшем открытии которого происходит повы-
шение или понижение уровня жидкого хлада-
гента в отделителе жидкости (см. также рис.
1.3.6-14, на котором показан принцип работы
холодильной установки с затопленным испари-
телем). Такой тип регулирования в наши дни
используется только как дополнение к системе
автоматического регулирования. В случае неис-
правности системы автоматического регулиро-
вания благодаря ручному вентилю установка
896
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХС1ДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Рис. 3.1.5-36. Набор комплектующих электронного регулятора, включающий (слева направо): два варианта регулятора
(детали модели меньшего размера представлены на разрезе внизу причем позиции с 1 по 17 образуют приводной меха-
низм), корпус электронного блока и датчики рахшчных типов (модели TQ/PHTQ, Danfoss)
1 - крышка; 2 - винт, 3 - прокладка; 4 - токопроводящая жила; 5 - кольцевая прокладка; 6 - блокировочный винт, 7 -
верхняя часть регулятора; 8 - винт, 9 - наконечник провода; 10 - подключение кабеля; 11 - уплотнительное кольцо 12 -
прокладка; 13 - прокладка; 14 - клеммная плата; 15 - оболочка; 16 - датчик NTC; 17 - нагревательный элемент РТС; 18 -
блок дроссельного отвер, пи" 19 - корпус регулятора
продолжает свою работу. Автоматическое регу-
лирование подачи хладагента в затопленный
испаритель осуществляется путем регулирова-
ния уровня хладагента в различных емкостях,
входящих в состав холодильной установки, будь
то испаритель, конденсатор, отделитель жидко-
сти, промежуточный охладитель или ресивер.
Отдельные регуляторы уровня хладагента мо-
гут быть специально предназначены либо для
нагнетательных, либо для всасывающих маги-
стралей.
3.1.5. ТРУБОПРОВОДНАЯ АРМАТУРА, РЕГУЛЯТОРЫ, КЛАПАНЫ, ФИЛЬТРЫ И ПРОЧИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
897
AKS 21А
Рис. 3.1.5-37. Пример оребренного многосекционного испарителя, подача хладагента в который обеспечивается элект-
ронным регулятором с установленным после него распределителем жидкости (Danfoss).
EKS 65 - электронный блок; TQ - электронный регулятор; AKS 21А-датчики; EVR - электромагнитный клапан
Рис. 3.1.5-38. Одноступенчатая холодильная установка
с затопленным испарителем, подача хладагента в который
осуществляется ручным регулятором
3.1.5.2.1.3.2.	Температурные регуляторы уровня
(рис. 3.1.5-39)
Регуляторы, в которых поддержание задан-
ного уровня обеспечивается в зависимости от
значения температуры, предназначены для уп-
равления уровнем хладагента в затопленном
испарителе, промежуточном ресивере или от-
делителе жидкости. Этот тип регулятора состо-
ит из терморегулирующего вентиля, снабжен-
ного термобаллоном, в котором установлен не-
большой электронагреватель. Задача нагревате-
ля заключается в том, чтобы посылать в над-
Рис. 3.15-39. Температурный регулятор уровня (мо-
дель TEVA, Danfoss):
1 - корпус с установленной на нем мембраной и над-
мембранной полостью; 2 патрон со сменным дроссель-
ным отверстием, 3 коробка регулятора; 4 - регулировоч-
ный шток; 5 патрубок наружной уравнительной линии
898
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
мембранную полость сигнал перегрева незави-
симо от температуры паров, выходящих из ис-
парителя. Термобаллон содержит муфту, кото-
рая приварена к испарителю или к ресиверу на
высоте желаемого уровня жидкости. При рабо-
те регулятора от нагревателя тепло передается
термобаллону. Если уровень жидкости распо-
ложен ниже термобаллона, подведенное тепло
не может быть удалено и давление в надмемб-
ранной полости регулятора растет. Регулятор
открывается, и хладагент начинает поступать в
испаритель. Когда уровень хладагента достига-
ет термобаллона, тепло от электронагревателя
принимает на себя хладагент и регулятор за-
крывается.
3.1.5.2.1.3.3.	Поплавковые регуляторы уровня
Такие регуляторы, называемые также по-
плавковыми вентилями, могут устанавливать-
ся как на всасывающих, так и на нагнетатель-
ных магистралях холодильной установки, по-
этому, с одной стороны, различают поплавко-
вые регуляторы низкого давления, а с другой -
высокого давления.
а)	Поплавковые регуляторы уровня, устанавливае-
мые на магистралях высокого давления
В холодильных установках, содержащих
только один отделитель жидкости, величину
заправки хладагента можно рассчитать таким
образом, чтобы иметь возможность регулиро-
вать подачу хладагента в испаритель, контро-
лируя его уровень в конденсаторе, те. с помо-
щью регулятора высокого давления.
Система регулирования в магистрали высо-
кого давления наиболее проста, так как содер-
жит, по существу, только поплавковый регуля-
тор высокого давления, который устанавлива-
ется вблизи конденсатора и открывается при
подъеме уровня жидкости в поплавковой каме-
ре. Задача поплавкового регулятора заключает-
ся в подаче всей жидкости, которая образова-
лась в конденсаторе, в отделитель жидкости.
Поэтому при использовании поплавкового ре-
гулятора в магистрали высокого давления обыч-
но нет необходимости устанавливать жидко-
стный ресивер. На рис. 3.1.5-40 представлен
пример поплавкового регулятора уровня в ма-
гистрали высокого давления и принципиальная
схема холодильной установки, содержащей та-
кой регулирующий орган.
В этом типе установок защита компрессора
от гидроударов обеспечивается не нормальной
работой различных органов регулирования, а
точным расчетом количества заправляемого
хладагента. Оно должно быть таким, чтобы при
полной нагрузке перегрев на всасывающей ма-
гистрали компрессора равнялся примерно 5 К
Для того чтобы открылся поплавковый ре-
гулятор уровня, не нужен никакой перепад дав-
ления, так что в некоторых случаях, например
при работе с частичной нагрузкой или при из-
менении климатических условий, можно допус-
кать падение температуры конденсации, на ко-
торое, впрочем, можно решиться и в целях эко-
номии энергии. Когда один большой отделитель
жидкости получает жидкий хладагент от не-
скольких конденсаторов и при этом в схеме ус-
тановки не предусмотрен жидкостный ресивер,
рекомендуется на каждый конденсатор устанав-
ливать свой собственный поплавковый регуля-
тор. Представленный на рис. 3.1.5-40 поплав-
ковый регулятор уровня высокого давления яв-
ляется регулятором прямого действия, но суще-
ствуют регуляторы, используемые в качестве
управляющего органа главного клапана, кото-
рый можно принудительно закрывать при по-
мощи элекгроклапана (рис. 3.1.5-41). В этом
случае говорят о регуляторе на линии высоко-
го давления с сервоприводом.
На рис. 3.1.5-42 показана схема двухступен-
чатой холодильной установки с расширением
хладагента в обеих ступенях, содержащих два
поплавковых регулятора уровня на магистралях
высокого давления. Промежуточный ресивер
заполнен до уровня своей сливной трубы, рас-
положенной почти на половине высоты жидко-
го хладагента, так что перегретые пары хлада-
гента, выходящие из компрессора низкого дав-
ления, подаются в жидкость и охлаждаются в
ней.
б)	Поплавковые регуляторы уровня, устанавлива-
емые на магистралях низкого давления
Когда одна и та же холодильная установка
имеет несколько отделителей жидкости, смон-
3.1.5. ТРУБОПРОВОДНАЯ АРМАТУРА, РЕГУЛЯТОРЫ, КЛАПАНЫ, ФИЛЬТРЫ И ПРОЧИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
899
Рис. 3.1.5-40. Поплавковый регулятор уровня высокого давления и пример его размещения в холодильной установке
(модель SV, Danfoss):
1 - крышка; 2 - поплавковая камера; 3 - нижний патрубок (жидкость); 4 - верхний патрубок (пар); 5 - штуцер; 6 -
поплавок; 7 - качающееся коромысло; 8 - игла; 9 - кольцевой валик; 10 - дроссельное отверстие; 11 - устройство ручной
регулировки (пережимиой вентиль); 12 - отверстие перепуска и регулирования; 13 - кольцевой валик; 14 - винт, 15 -
пробка; 16 - прокладка; 17 - прокладка крышки; 18 - маркировочная табличка; 19 - кольцевой валик; Р - параллельное
подключение штуцера 5 (винт 14 в положении A); S - последовательное подключение штуцера 5 (винт 14 в положении В)
Рис. 3.1.5-41. Пример поплавкового регулятора уровня иа магистрали высокого давления, используемого в качестве
управляющего органа главного клапана, принудительное закрытие которого обеспечивается электроклапаном (модель
PMFH+SV, Danfoss):
SV(H) - поплавковый регулятор уровня на магистрали высокого давления; PMFH - главный клапан; EVM - электро-
магнитный клапан
900
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Рис. 3.1.5-42. Двухступенчатая холодильная установка
с расширением хладагента в обеих ступенях, достигаемым
при помощи двух поплавковых регуляторов уровня, уста-
новленных на нагнетательных магистралях основной и
промежуточной ступеней
тированных параллельно, каждый из них дол-
жен быть оснащен своим регулятором низкого
давления. Однако при этом нельзя упускать из
виду, что при любом способе регулирования,
осуществляемом с помощью такого органа,
предполагается наличие емкости для хладаген-
та в магистрали высокого давления.
Прежде поплавковые клапаны (или поплав-
ковые регуляторы) часто использовались как
регуляторы низкого давления, корпус которых
соединялся с отделителем жидкости. При по-
нижении уровня жидкости клапан открывался,
что обеспечивало проход жидкого хладагента из
ресивера в отделитель жидкости. В настоящее
время поплавковые регуляторы на магистралях
низкого давления практически не используют-
ся, за исключением особых случаев, и предпоч-
тение отдается регуляторам высокого давления,
о которых мы говорили выше.
3.1.5.2.1.3.4.	Электронные регуляторы уровня
Здесь речь пойдет об арматуре, предназна-
ченной, в зависимости от параметров, которые
она регистрирует, для передачи команды на
элекгроклапан, объединенный с ручным венти-
лем. Обычно такая арматура устанавливается
на жидкостном трубопроводе, ведущем к отде-
лителю жидкости.
Электронный регулятор уровня только от-
крывает или закрывает элекгроклапан, а рас-
ширение хладагента обеспечивается воздей-
ствием на ручной вентиль. Вентиль должен
быть открыт таким образом, чтобы при макси-
мальной нагрузке на испаритель время откры-
вания электроклапана было в три-четыре раза
больше времени его закрывания.
На рис. 3.1.5-43 представлен пример элект-
ронного регулятора уровня, корпус которого, как
и в случае поплавкового регулятора низкого
давления, соединен с отделителем жидкости.
Перемещение поплавка вместе с поверхно-
стью уровня хладагента приводит к соответ-
ствующему перемещению управляющей труб-
ки, жестко связанной с поплавком. Таким об-
Рис. 3.1.5-43. Электронный ре-
гулятор уровня, состоящий из по-
плавковой камеры (справа) и усили-
теля (слева) (модель 38 Е, Danfoss):
1 - водонепроницаемый корпус
усилителя; 2 - реле; 3 - усилитель;
4 - распределительный трансформа-
тор; 5 - заземление; 6 - подсоедиии-
тельные клеммы; 7 - подключение
электрокабелей; 8 - управляющая
катушка; 9 - поплавковая камера;
10 - поплавок с управляющей труб-
кой; 11 - фланцевые проставки; 12
средний уровень R 717; 13 - сред-
ний уровень других хладагентов
3.1.5. ТРУБОПРОВОДНАЯ АРМАТУРА, РЕГУЛЯТОРЫ, КЛАПАНЫ, ФИЛЬТРЫ И ПРОЧИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
901
разом, при подъеме или опускании поплавка в
зависимости от колебаний уровня хладагента
управляющая трубка поднимается или опуска-
ется в управляющей катушке, что приводит к
изменению в ту или иную сторону тока низко-
го напряжения, протекающего в этой катушке.
Изменения силы тока усиливаются и преобра-
зуются в импульсы, посылаемые на электрокла-
пан.
Расстояние между верхним и нижним поло-
жениями поплавка регулируется. Максимальная
величина этого расстояния составляет 40 мм.
Если необходимо иметь большее значение рас-
Рис. 3.1.5-44. Аварийный сигнализатор уровня, рабо-
тающий в режиме предохранительного выключателя (мо-
дель RT 280, Danfoss):
3 - патрубок подвода давления; 4 - сильфонный узел;
5 - регулировочное колесико; 9 - шкала; 10 - накидная
клемма; 11 - электроразьем 13,5; 12 - пружина; 14 - клем-
мы; 15 - шток; 16 - контактная группа; 17 - верхний при-
водной ролик; 18 - контактный рычаг; 20 - нижний при-
водной ролик; 38 - заземление
стояния, нужно предусматривать два регулято-
ра уровня.
Поплавковый регулятор уровня на рис.
3.1.5-43 оборудован перекоммутирующимся
контактом, позволяющим включать в цепь сиг-
нал или табло, указывающие на переполнение
либо недопустимое опорожнение контролируе-
мой емкости.
В качестве устройства, подающего сигнал
тревоги, можно использовать аппаратуру, по-
добную изображенной на рис. 3.1.5-44. Ее
принцип работы основан на разности теплопро-
водностей жидкого и газообразного хладаген-
та.
Этот аварийный сигнализатор уровня содер-
жит термобаллон, в который вмонтирован не-
большой электронагреватель, постоянно нахо-
дящийся под напряжением. Управляющий сиг-
нал от термобаллона, обусловленный переох-
лаждснисм или перегревом, после сравнения с
базовым (опорным) значением давления пре-
образуется в электрический импульс типа “да-
нет”, который включает сигнал тревоги.
При использовании аварийного сигнализа-
тора в режиме предохранительного выключа-
теля любое отклонение в его работе приводит
к остановке компрессора или к прекращению
подачи жидкости. Последующий запуск или
возобновление работы могут быть осуществле-
ны только после устранения причины анома-
лии.
На рис. 3.1.5-45 показаны различные воз-
можности использования регуляторов уровня
для поддержания требуемого уровня в емкос-
тях на примере установки, включающей два
центральных отделителя жидкости.
Емкостные регуляторы уровня отслеживают
изменение уровня жидкости с помощью специ-
альных датчиков, емкость которых меняется в
Рис. 3.1.5-45. Пример системы регулирования уровня
емкостного типа
902
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
зависимости от глубины погружения. Исполь-
зование специального корпуса для этих датчи-
ков позволяет зафиксировать изменение емко-
сти и тем самым выдать сигнал для изменения
уровня заполнения ресивера или любую другую
команду.
Каждый из двух ресиверов снабжен своим
датчиком, контакты 1 и 6 которого включают
сигнал тревоги при чрезмерном опорожнении
или переполнении ресиверов. Подача жидкости
в ресивер 1 осуществляется с помощью поплав-
кового регулятора высокого давления. В реси-
вер 2 хладагент подается из ресивера 1 через
электроклапан и вентиль с ручной регулиров-
кой.
Электроклапан открывается, когда уровень
жидкости в ресивере 2 падает до уровня кон-
такта 2, и закрывается, когда уровень жидко-
сти поднимается до контакта 3. Если по каким-
либо причинам уровень жидкости в ресивере 1
повысится до отметки 5, электроклапан вновь
откроется и закроется только тогда, когда уро-
вень жидкости в ресивере 1 понизится до от-
метки 4. Установка уровней различных контак-
тов по длине датчика производится изменени-
ем соответствующих сопротивлений в регуля-
торе.
3.1.5.2.2.	Автоматические клапаны
прямого или двойного действия
(сервоуправляемые)
В п. 3.1.5.1 мы уже встречались с клапана-
ми (вентилями), управляемыми вручную. Од-
нако существуют клапаны, работающие автома-
тически, т.е. перемещение их запорного или
регулирующего элемента (тарели, иглы) проис-
ходит при помощи электромагнитного поля,
давления, приводного двигателя и т.д., причем
включение перечисленных средств обеспечива-
ется по команде, поступающей от регулятора.
Поскольку в холодильных установках применя-
ются различные виды хладагентов, при изго-
товлении автоматических клапанов используют-
ся различные конструкционные материалы, ко-
торые должны быть совместимы с жидкостями,
контактирующими с деталями клапанов. В свя-
зи с этим различают:
-	клапаны, предназначенные для установки
в контурах хладагента, причем одни из них спе-
циально для использования в среде хлорфгоруг-
леводородных хладагентов (они изготавливают-
ся из латуни с уплотнительными прокладками
из неопрена, рубина, тефлона и т.д ), а другие -
для работы в среде аммиака (изготавливаются
из чугуна или стали с прокладками из неопре-
на, клингерита и т.д ). Заметим, что хлорфтор-
углеводородные хладагенты не агрессивны по
отношению к чугуну или стали, поэтому кла-
паны, предназначенные для работы в аммиач-
ной среде, могут использоваться и в коипурах с
другими хладагентами. Поскольку в различных
участках холодильных контуров температура
хладагента очень сильно меняется в зависимо-
сти от места расположения того или иного уча-
стка, необходимо при подборе соответствующе-
го клапана всегда проверять, допускается ли его
использование при рабочей температуре того
отрезка контура, на котором его предполагает-
ся установить;
-	клапаны, предназначенные для работы на
водяных контурах. Так как в этом случае речь
может идти о контурах водяного охлаждения
конденсаторов, например охлажденной воде
для подачи в охлаждающие батареи воздуш-
ных кондиционеров или о рассолах, использу-
емые клапаны должны быть выполнены из ма-
териалов, соответствующих условиям работы
ие только по предусматриваемым значениям
рабочих температур, но и по сопротивляемос-
ти возможному действию агрессивных сред
(коррозии и проч ).
Подсоединение автоматических клапанов к
трубопроводам контура, на котором они долж-
ны быть установлены, такое же, как и для руч-
ных вентилей, т е. с помощью пайки, ниппель-
ное (резьбовое) с разбортовкой, фланцевое и
т.д. Автоматический клапан может быть пря-
мого действия или сервоуправляемый (двойно-
го действия), регулирование степени перекры-
тия седла в каждом из этих случаев может про-
исходить либо по типу “да-нет”, либо постепен-
но. На трубопроводах малых диаметров (до 6
мм) всегда применяются автоматические кла-
паны прямого действия, т е. такие, в которых
3.1.5. ТРУБОПРОВОДНАЯ АРМАту рд, РЕГУЛЯТОРЫ, КЛАПАНЫ, ФИЛЬТРЫ И ПРОЧИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
903
Рис. 3 1.5-46. Электромагнитный клапан прямого дей-
ствия (модель ERVA3, Danfoss)
4 - обмотка; 16 - якорь; 18 - тарель клапана, 24 гиб-
кая стальная оплетка; 28 - прокладка; 29 - седло клапана;
48 - фланцевая прокладка; 49 - корпус клапана; 52 - запи-
рающее устройство н верхняя гайка; 59 — фильтр
положение запорного органа (иглы или тарели
клапана), управляющего прохождением среды
в трубопровод, непосредственно определяется
воздействием на него магнитного поля, давле-
ния и т.д. Примером такогэ клапана может слу-
жить электромагнитный клапан, приводимый в
действие непосредственно магнитным полем и
лазываемый электромагнитным клапаном пря-
мого действия (или соленоидным вентилем пря-
мого действия, или электроклапаном прямого
действия). Такой клапан представлен на рис.
3.1.5-46
Этот клапан обычно применяется в холо-
дильных установках, работающих на аммиаке,
но может быть использован и для работы на
других хлад агентах. Его рабочий диапазон тем-
ператур составляет от -40 до +105°С, макси-
мальное рабочее давление 28 бар Он может
быть размещен в любой части холодильного
контура как на жидкостных магистралях, так и
на всасывающих и нагнетательных трубопро-
водах. Клапан открывается полностью сразу,
как только якорь 16 втягивается магнитным по-
лем в катушку, т.е. данный клапан работает при
нулевом перепаде давления. Тарель клапана 18.
выполненная из тефлона, закреплена непосред-
ственно на якоре 16. Давление на входе в кла-
Рис. 3.1.5-47. Пример монтажа электроклапана (обо-
значенного аббревиатурой EVR) в контуре холодильной ус-
тановки
пан действует на якорь и сверху и снизу Вслед-
ствие этого давление на входе, усилие пружи-
ны и вес якоря все вместе способствуют за-
крытию клапана, когда с обмотки катушки сня-
то напряжение. Пример установки подобного
электроклапана в холодильном контуре приве-
ден на рис. 3.1.5-47.
Для трубопроводов с диаметром более 6 мм
перемещение запорного органа или тарели кла-
пана, установленного на таком трубопроводе,
требует значительно больших усилий, которые
не могут быть обеспечены напрямую. В этом
случае используют прием, заключающийся в
том, что перемещение запорного органа так
называемого главного (основного) клапана, ус-
тановленного на перекрываемом этим кл шаном
трубопроводе, достигается в результате сраба-
тывания второго клапана, называемого управ-
ляющим и смонтированного на главном клапа-
не. Иными словами, второй клапан управляет
работой главного клапана, почему ои и назван
управляющим. На рис. 3.1.5-48 приведены при-
меры двух сервоуправляемых клапанов (клапа-
нов двойного действия), работа которых обес-
печивается за счет срабатывания одного или
нескольких управляющих клапанов (на схеме
не показаны).
Каждый главный клапан с одним или не-
сколькими управляющими клапанами регули-
рует количество проходящего через него хлада-
гента либо по принципу “да-нет”, либо посте-
пенно открываясь и закрываясь в зависимости
от импульсов действующего на него управляю-
щего клапана.
30—1369
904
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Степень открытия главного клапана опреде-
ляется разностью между давлением р2, которое
действует на верхнюю поверхность сервопор-
шня 24, и давлением ру которое действует на
его нижнюю поверхность. Если эта разность
равна нулю, главный клапан полностью закрыт.
Если эта разность 0,2 бар или более, главный
клапан полностью открыт. Для разностей дав-
лений (p-f-p-^, находящихся между 0,07 и 0,2
бар, степень открытия клапана пропорциональ-
на разности давлений.
Давление на входе р} подается в полость над
сервопоршнем через различные управляющие
клапаны с помощью отверстий la, 40а, 40b, 40с
и 40d, просверленных в теле корпуса клапана
1 и крышки 40.
Степень открытия различных управляющих
клапанов определяется значением давления р2
исходя из степени открытия основного клапа-
на, так как уравнительное отверстие 24а в сер-
вопоршне обеспечивает выравнивание давле-
ний р2 и р3 в зависимости от степени открытия
главного клапана.
На главном клапане РМ1 может быть уста-
новлен только один управляющий клапан (рис.
3.1.5-48, слева), который целиком определяет
степень открытия главного клапана. При пол-
ностью открытом управляющем клапане глав-
ный клапан также полностью открыт, и наобо-
рот.
Что касается главного клапана РМЗ (рис.
3.1.5-48, справа), то на нем могут быть уста-
Рис. 3.1.5-48. Два главных клапана с сервоприводом: слева - с одним управляющим клапаном, справа - с возможнос-
тью установки нескольких (трех) управляющих клапанов (модели РМ1 и РМЗ, Danfoss):
1 - корпус клапана; 1а и 1b - каналы в теле клапана; 10 - шток клапана; 11 - запорный конус; 12 - седло клапана из
тефлона; 22 — стопорное кольцо; 24 - сервопоршень; 24а — уравнительное отверстие в сервопоршне; 30 — крышка основа-
ния; 33 - фильтр; 36 пробка основания; 40 - крышка; 40а—40d - каналы в теле крышки; 44 - отбор давления на мано-
метр; 60 - шток ручного открытия; SI и SII - гнезда для последовательного подсоединения управляющего клапана; Р -
гнездо для параллельного подсоединения управляющего клапана
3.1.5. ТРУБОПРОВОДНАЯ АРМАТУРА, РЕГУЛЯТОРЫ, КЛАПАНЫ, ФИЛЬТРЫ И ПРОЧИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
905
новлены от одного до трех управляющих кла-
панов, что позволяет обеспечить три состояния
регулирования.
Управляющие клапаны, установленные в
гнездах SI и SII, соединяются последователь-
но. Если хотя бы один из этих управляющих
клапанов будет закрыт, главный клапан также
будет закрыт. Он откроется, только когда одно-
временно будут открыты оба управляющих кла-
пана.
Управляющий клапан, установленный в
гнезде Р, соединяется параллельно с клапана-
ми, устанановленными в гнездах SI и SII. При
этом главный клапан будет полностью открыт,
если управляющий клапан, установленный в
гнезде Р, также полностью открыт, независимо
от того, в каком положении находятся управля-
ющие клапаны в гнездах SI и SII. Главный кла-
пан будет полностью закрыт, если закрыты хотя
бы один из клапанов SI или SIT и одновремен-
но клапан Р. Ниже приведены возможные ва-
рианты состояния главного клапана в зависи-
мости от состояния управляющих клапанов:
Управляющий клапан			Главный клапан РМЗ
в SI	в SII	вР	
открыт	открыт	закрыт	открыт
открыт	открыт	открыт	открыт
открыт	закрыт	закрыт	закрыт
открыт	закрыт	открыт	открыт
закрыт	открыт	закрыт	закрыт
закрыт	открыт	открыт	открыт
закрыт	закрыт	закрыт	закрыт
закрыт	закрыт	открыт	открыт
Для управляющих клапанов, которые могут
быть установлены на описанных выше главных
клапанах, предусмотрены различные способы,
обеспечивающие их срабатывание (рис. 3.1.5-
49): они могут срабатывать под действием дав-
ления, температуры, магнитного поля, с помо-
щью приводного электродвигателя. На рис.
3.1.5-50 показаны два типа регуляторов, один
из которых состоит из главного клапана и уп-
равляющего клапана, срабатывающего под дей-
ствием давления, а другой - из главного кла-
пана и двух управляющих, срабатывающих под
действием магнитного поля.
3.1.5.2.3.	Регуляторы давления
3.1.5.2.3.1.	Регуляторы давления конденсации
3.1.5.2.3.1.1.	Регуляторы давления
в конденсаторах с воздушным охлаждением
на основе трехходового главного клапана,
объединенного с управляющим клапаном,
срабатывающим при изменении давления
В холодильных установках, оборудованных
конденсаторами с воздушным охлаждением,
зимой, когда понижается наружная температу-
ра, давление конденсации падает. Чтобы испра-
вить положение, можно использовать различ-
ные системы, состоящие либо из двух регуля-
торов давления, один из которых устанавлива-
ется на трубопроводе, ведущем из конденсато-
ра в жидкостный ресивер, а другой - на трубо-
проводе перепуска нагнетаемых газов, либо нз
одного трехходового регулирующего клапана.
Именно эту последнюю систему мы опишем
ниже.
Такой регулятор заводского изготовления на
основе трехходового главного клапана, объеди-
ненного с управляющим клапаном, срабатыва-
ющим при изменении давления, представлен на
рис. 3.1.5-51 (см. позицию HP). Под верхним
куполом регулятора находится газ при посто-
янном давлении, действующем на диафрагму.
Давление нагнетания действует на эту же ди-
афрагму снизу за счет подачи хладагента из
компрессора на вход В регулятора. Когда это
давление выше заданного минимума, проход
горячих газов из компрессора в жидкостный
ресивер закрыт: жидкость, выходящая из кон-
денсатора, при этом поступает на вход С и сво-
бодно протекает через выход R в жидкостный
ресивер. Если давление нагнетания начинает
падать, то, как только оно становится ниже дав-
ления настройки, диафрагма прогибается, от-
крывая канал управляющего клапана, что, в
свою очередь, вызывает отход тарели главного
клапана от седла и проход горячих газов от вхо-
да В к выходу R и далее в жидкостный реси-
вер. Подача горячих газов от компрессора по-
вышает давление на выходе из конденсатора,
приводя тем самым к снижению расхода жид-
кости и повышению ее уровня в конденсаторе.
906
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
CVP и CVPP
1	- защитный колпачок,
2	- шток;
3	- круглая кольцевая прокладка;
4	- прокладка,
5	- кольцевой буртик;
6	- патрубок;
7	- гайка;
8	- прокладка,
11 - пружина;
12-мембрана;
17 - верхняя часть клапана;
18-болт крышки;
19 - прокладка крышки;
20 - фланец
CVT
2	- регулировочная гайка;
4	- прокладка;
5	- кольцевой буртик;
9	- контргайка;
10	- надмембранная полость;
11	- пружина;
12	- мембрана
CVC
43 - прокладка;
44 — заглушка патрубка отбора давле-
ния на манометр;
81 - прокладка;
82 - кольцевой буртик;
103 - подсоединительный патрубок;
105	- защитный колпачок;
106	- кольцевой буртик;
107	- отвод к сигнализатору,
108	- седло клапана;
109	- трубка, соединяющаяся с патруб-
ком 103;
ПО-мембрана;
111 - пружина;
112 - регулировочный шток
CVQ
1 - крышка;
2-клемма;
3	- терморезистор NTC,
4	- терморезистор РТС (подогрев кор-
пуса);
5	- ресивер;
6	- мембрана;
7	- коробка;
8	- прокладка;
9	- отверстие
EVM
1 - катушка;
2-якорь;
3	- направляющая втулка якоря,
4	- прокладка;
5	- кольцевой буртик;
6	- уплотнительное кольцо;
7	- кольцевая проставка;
8	- верхняя гайка;
9	- запирающее устройство
EVM
Рис. 3.1.5-49. Восемь вариантов управляющих клапанов, срабатывающих под действием либо давления (CVP и CVC),
либо перепада давлений (CVPP), либо температуры (CVT и CVQ), либо магнитного поля (EVM) (Danfoss)
3.1.5. ТРУБОПРОВОДНАЯ АРМАТУРА, РЕГУЛЯТОРЫ, КЛАПАНЫ, ФИЛЬТРЫ И ПРОЧИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
907
Рис. 3.1.5-50. Два типа регуляторов, один из которых (слева) выполнен на основе главного клапана типа РМ1 и управ-
ляющего клапана, срабатывающего под действием давления (CVC), а другой (справа) - на базе главного клапана типа
PML и двух управляющих клапанов, срабатывающих под действием магнитного поля (управляющие электроклапаны)
(Danfoss).
1 - корпус клапана; 1 а - канал в теле корпуса клапана; 10 - шток клапана; 11 - запорный конус; 12 - тарель клапана;
20 - внутренняя направляющая втулка; 22 - стопорное кольцо; 23 - пружина; 24 - сервопоршень; 30 - крышка основания;
36 - пробка основания; 40 - крышка; 40а-40с - каналы в теле крышки; 55 - отверстие демпфера; 60 - шток ручного управ-
ления; 74 - внешний подсоеднннтельный патрубок; 90а и 90b - управляющие электроклапаны
Рнс. 3.1.5-51. Регулятор давления конденсации для конденсаторов с воздушным охлаждением (модель HP, Alco)
908
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Таблица 3.1.5-7
Номинальные значения производительности одного из вариантов регулятора давления конденсации на основе
трехходового главного клапана н управляющего баростатического клапана (модель HP, Alco)
Модель	Подсоединительные размеры				Номинальная производительность, кВт		
	Резьбовой штуцер под разбортовку SAE		Патрубок под пайку ODF				
	мм	ДЮЙМЫ	ММ	ДЮЙМЫ	R12	R22	R502
НР 5 Т4 О			12	1/2	13,3	17,6	11.6
F4O	12	1/2			(2)	(2,5)	(1,7)
НР 8 F4 O	12	1/2					
F5O	16	5/8			36,2	47,5	30,6
Т4О			12	1/2	(7,2)	(9,5)	(6,1)
Т5в			16	5/8			
Т7-в			22	7/8			
НР14Т9О			28	1 ]/3	2.8	118,9	80.9
ТИО			35	1 3/8		(Ц5)		(23,8)	(16,8)
Поверхность теплообмена уменьшается, раз-
ность рабочих температур возрастает, откуда
следует сохранение температуры, а значит, и
давления конденсации на постоянном уровне.
В табл. 3.1.5-7 даны значения номинальных
производительностей одного из вариантов ре-
гулятора давления конденсации на основе трех-
ходового клапана. Эти производительности рас-
считаны на основе температуры испарения
+4°С, температуры конденсации 4 38°С и потерь
давления в регуляторе 0,35 бар. Для других ра-
бочих условий изготовитель дает поправочные
коэффициенты, используемые для нахождения
значений производительности в условиях, от-
личных от номинальных.
С другой стороны, на рис. 3.1.5-52 можно
найти несколько примеров установки регулято-
ров в зависимости от соответствующего распо-
ложения компрессора, конденсатора и жидко-
стного ресивера.
3.J .5.2.3.1.2. Регуляторы давления
в конденсаторах с водяным охлаждением
В отличие от предыдущего варианта, когда
регулирование давления конденсации обеспечи-
вается за счет изменения характера циркуляции
хладагента в контуре, в конденсаторах с водя-
ным охлаждением можно регулировать давле-
ние конденсации путем изменения характера
циркуляции охлаждающей воды.
а)	Регуляторы давления, управляющие расходом
воды и срабатывающие при изменении давления
конденсации
Эти регуляторы используются для поддер-
жания на постоянном уровне давления конден-
сации при выключении установки за счет ав-
томатического прекращения циркуляции охлаж-
дающей воды. Пример регулятора давления
конденсации, управляющего циркуляцией воды,
приведен на рис. 3.1.5-53. Корпус такого регу-
лятора изготавливается из горячекатаной лату-
ни и подвергается специальной обработке во
избежание коррозии.
Запорный конус 8, выполненный из латуни,
с запрессованной в него Т-образной кольцевой
манжетой 23 из синтетического каучука обра-
зуют уплотнительный узел, прилегающий к сед-
лу клапана. Круглая кольцевая прокладка 5
обеспечивает герметичность внутренней поло-
сти клапана с находящейся в ней охлаждающей
водой по отношению к внешней среде. Направ-
ляющие втулки 6 и 6а запорного конуса клапа-
на подвергаются специальной обработке, с од-
ной стороны, предотвращающей отложение на
их поверхности известняка, содержащегося в
охлаждающей воде, и, с другой стороны, до
минимума снижающей трение между запорным
конусом и втулками. Седло клапана, выполнен-
ное из нержавеющей стали, зачеканивается в
корпус клапана. При вращении регулировочно-
3.1.5. ТРУБОПРОВОДНАЯ АРМАТУРА, РЕГУЛЯТОРЫ, КЛАПАНЫ, ФИЛЬТРЫ И ПРОЧИЕ ЭЛЕМЕН ТЫ
909
Компрессор и ресивер в одном и том же помещении, конденсатор на открытом воздухе
Компрессор в помещении, конденсатор и ресивер на открытом воздухе
Весь компрессорно-конденсаторный агрегат снаружи
Вся установка в помещении
Рис. 3.1.5-52. Примеры монтажа регулятора давления конденсации на основе трехходового главного клапана, осна-
щенного баростатическим управляющим клапаном (ALCO)
910
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Рис. 3.1.5-53. Внешний вид и схема регулятора давления конденсации, устанавливаемого на магистрали охлаждаю-
щей воды (здесь - прямого действия) и управляемого давлением (модель WVFM, Danfoss).
5 - кольцевая круглая прокладка; 6 - верхняя направляющая втулка; 6а - нижняя направляющая втулка; 8 - запорный
конус регулятора; 16 - опора пружины; 21 - верхняя пластина; 23 - Т-образная кольцевая манжета; 26 - регулировочная
пружина; 27 - регулировочный шток; 30 - штуцер подвода давления (1/4", или 6 мм, под разбортовку); 32 - пластина
основания; 34 - прокладка
го винта по часовой стрелке регулятор откры-
вается, что приводит к повышению давления
конденсации, и наоборот. Изменение давления
конденсации передается на запорный конус че-
рез сильфон, что обеспечивает изменение ко-
личества охлаждающей воды, проходящей че-
рез конденсатор, даже при небольших измене-
ниях давления конденсации.
Для защиты холодильной установки от пе-
регрузок при внезапном прекращении подачи
охлаждающей воды необходимо предусматри-
вать предохранительное реле на магистрали
нагнетания компрессора. Для трубопроводов
большого диаметра регуляторы прямого дей-
ствия заменяются регуляторами, состоящими из
главного и управляющего клапанов, т.е. регу-
ляторами с сервоприводом.
б)	Регуляторы давления конденсации, управляющие
расходом воды и срабатывающие при изменении
температуры
Эти регуляторы имеют то же назначение,
что и регуляторы, срабатывающие при измене-
нии давления. Их главное отличие заключает-
ся в том, что они управляются не непосред-
ственно давлением конденсации, а промежуточ-
ным давлением, развиваемым средой, которая
находится в термобаллоне, установленном на
конденсаторе. На рис. 3.1.5-54 приведен при-
мер регулятора расхода воды, управляемого
промежуточным давлением, т.е. срабатывающе-
го при изменении температуры конденсации,
который состоит из главного и терморегулиру-
емого управляющего клапанов. Модели мень-
ших размеров могут быть, разумеется, выпол-
нены на основе клапанов прямого действия.
3.1.5.2.3.2.	Регуляторы давления испарения
Регулятор, показанный на рис. 3.1.5-55, ус-
танавливается, как видно из рисунка, на тру-
бопроводе всасывания, т.е. между' испарителем
и компрессором. Он выполняет двойную фун-
кцию:
• во-первых, поддерживает постоянство давле-
ния испарения (поэтому данный тип регулято-
ра называют также регулятором постоянного
давления), что одновременно позволяет управ-
лять значением температуры на поверхности
испарителя. При повышении давления регуля-
тор открывается, что происходит в том случае,
когда давление в испарителе становится выше
давления настройки;
3.1.5. ТРУБОПРОВОДНАЯ АРМАТУРА, РЕГУЛЯТОРЫ, КЛАПАНЫ, ФИЛЬТРЫ И ПРОЧИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
911
Рис. 3.1.5-54. Пример регулятора давления конденсации (здесь - с сервоприводом), управляющего расходом охлажда-
ющей воды и срабатывающего при изменении температуры (модель WVTS, Danfoss).
1 - термобаллон; 2 - уплотнение; 3 - сильфон; 4 - толкатель; 5 - регулировочная гайка; 6 - регулировочная коробка;
6а - крышка ' сменное седло управляющего клапана; 8 - запорный конус управляющего клапана; 10 - изолирующий
диск; 12 - крышка клапана; 15 - сервопоршень; 20 - патрон самоочищающегося фильтра; 21 - отверстие управляющего
клапана; 24 — пружина сервопоршня
Рис. 3.1.5-55. Детали регулятора давления испарения (справа) и
его размещение в холодильном контуре (модель KVP, Danfoss).
1 - защитный колпачок; 2 - прокладка; 3 - регулировочный винт,
4 — основная пружина; 5 — корпус регулятора; 6 — уравновешивающий
сильфон; 7 - клапан регулятора; 8 - седло клапана; 9 - демпфер; 10 -
отбор давления на манометр; 11 - колпачок; 12 - прокладка; 13 -
фильтрующий элемент
912
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Рис. 3.1.5-56. Электронная система регулирования давления испарения, содержащая клапан, привод клапана, элект-
ронный блок и датчики (модель KVQ+EKS67, Danfoss). Слева — общий вид; справа - принципиальная схема клапана и его
привода.
1 - крышка; 2 - электроразьем; 3 - терморезистор NTC; 4 - корпус нагревателя; 5 - аккумулятор давления; 6 - силь-
фон; 7 корпус сильфона; 8 толкатель; 9 — прокладка; 10 — резьбовое соединение; 11 - шток 12 — тарель клапана 13 -
отверстие; 14 - демпфер; 15 - вход хладагента, выходящего из испарителя; 16 - выход хладагента в направлении компрес-
сора
• во-вторых, обеспечивает защиту в случае
сильного падения давления испарения во избе-
жание замерзания охлаждаемой воды в тепло-
обменном тракте испарителей (например, при
производстве охлажденной воды для кондици-
онеров). Регулятор закрывается, если давление
испарения падает ниже заданного значения.
Этот тип регулятора управляется только дав-
лением на входе. Изменение давления на вы-
ходе никакого влияния на степень открытия ре-
гулятора не оказывает, поскольку регулятор
снабжен уравновешивающим сильфоном б, эф-
фективная поверхность которого в точности
равна площади седла клапана. Контроль дав-
ления испарения может также осуществляться
с помощью регулятора с сервоприводом, состо-
ящего из главного и управляющего клапанов,
причем в качестве последнего исплпютется кла-
пан, управляемый давлением, перепадом дав-
ления или температурой (например, главный
клапан РМ1 на рис. 3.1.5-48 с управляющим кла-
паном типа CVP, CVPP и CVT на рис.3.1 5-49).
Кроме того, существуют электронные сис-
темы регулирования одной или нескольких хо-
лодильных камер, холодильных шкафов и т.д.
за счет управления давлением испарения. Та-
кие системы позволяют обеспечить очень вы-
сокую точность поддержания заданной темпе-
ратуры с отклонением около ±0,5 К в чрезвы-
чайно широком диапазоне холодопроизводи-
тельности, составляющем от 10 до 100% номи-
нального значения.
3.1.5. ТРУБОПРОВОДНАЯ АРМАТУРА, РЕГУЛЯТОРЫ, КЛАПАНЫ, ФИЛЬТРЫ И ПРОЧИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
913
Рис.3.1.5-57. Управление при помощи электронного ре-
гулятора давления испарения процессом последовательно-
го оттаивания горячими газами испарителей холодильной
установки, содержащей несколько работающих параллель-
но компрессоров.
1 - регуляторы давления испарения; 2 - электроклапа-
ны на магистралях перепуска горячих газов; 3 - электрон-
ный блок; 4 - терморегулирующие вентили; 5 - главный
клапан; 6 - электромагнитный управляющий клапан; 7 -
управляющий клапан, срабатывающий при изменении раз-
ности давлений; 8 - обратные клапаны; 9 и 10 - совокуп-
ность регуляторов давления конденсации
При падении давления всасывания в про-
цессе регулирования необходимо иметь возмож-
ность воздействия на холодопроизводитель-
ность компрессора, с тем чтобы после сниже-
ния давления всасывания можно было отдель-
но понизить мощность компрессора. Следова-
тельно, электронная система регулирования
давления испарения для установок, содержа-
щих несколько параллельно работающих ком-
прессоров, всегда означает систему, позволяю-
щую контролировать каждый испаритель бла-
годаря регулятору, устанавливаемому на выхо-
де каждого из них на своем автономном вса-
сывающем патрубке (см. рис. 3.1.5-57).
Независимо от значений давления всасыва-
ния на выходе из других испарителей регуля-
тор поддерживает давление испарения каждой
холодильной камеры (холодильного шкафа и
др.) на уровне, максимально приближенном к
оптимальному, и компенсирует изменение дав-
ления всасывания, подключая или отключая
одну или несколько ступеней одного или не-
скольких компрессоров. Регулятор позволяет
также обеспечивать постепенное изменение
производительности каждого испарителя и, ис-
ходя из этого, приспосабливать их к сиюминут-
ной нагрузке.
Величина требуемой холодопроизводитель-
ности определяется на основе разности темпе-
ратур между текущим значением температуры
в рассматриваемой холодильной камере (зна-
чение этой температуры определяется по пока-
заниям датчика S1) и значением температуры,
заданным на табло (шкале) регулятора. Чем
больше эта разность, тем выше требуемая хо-
лодопроизводительность, и наоборот.
Задача, которую должен решать электрон-
ный регулятор давления, аналогична задаче,
решаемой механическим регулятором. Когда
давление испарения падает, клапан, установлен-
ный на всасывающем трубопроводе, закрыва-
ется, а в противоположном случае открывает-
ся. С другой стороны, в отличие от механичес-
кого. электронный регулятор не имеет фикси-
рованного положения. Изменение заданной ве-
личины давления испарения осуществляется с
помощью изменения параметров электронного
блока. Кроме того, регулятор (который играет
роль главного клапана) управляется специаль-
ным приводным устройством (которое играет
роль управляющего клапана), представляющим
собой аккумулятор давления.
Аккумулятор давления оснащен терморези-
стором типа NTC1 и заполнен жидкостью,
плотность которой меняется в зависимости от
температуры. Усилие, развиваемое в результа-
те изменения плотности жидкости, заполняю-
щей полость аккумулятора давления, действу-
ет на сильфон, который приводит в движение
толкатель, изменяя положение тарели клапана
регулятора.
1 NTC - отрицательный температурный коэффициент. -
Примеч. пер.
914
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Схема регулятора и его приводного механиз-
ма показаны на рис. 3.1.5-56. Поскольку пло-
щадь эффективной поверхности сильфона рав-
на площади отверстия, действующие на тарель
и сильфон со стороны давления всасывания
силы взаимно компенсируются, в результате
чего положение регулятора не зависит от дав-
ления всасывания.
Изменение заданного значения давления
испарения производится за счет изменения дав-
ления среды внутри аккумулятора давления,
точно так же, как это происходит в механичес-
ком регуляторе, когда в ту или иную сторону
меняется степень сжатия пружины. Если в про-
цессе охлаждения температура холодильной
камеры приближается к заданному значению,
давление жидкости в аккумуляторе давления,
действующее на наружную поверхность силь-
фона, возрастает в результате подъема темпе-
ратуры этой жидкости, обусловленного падени-
ем электрического сопротивления терморезис-
тора. Регулятор начинает закрываться, что при-
водит к последующему снижению массового
расхода хладагента. Как только температура
холодильной камеры упадет до заданного зна-
чения, регулятор, управляющий расходом хла-
дагента, полностью закроется.
Используемый регулятор является интег-
ральным регулятором непрерывного действия
(PI), т.е. таким, у которого, в отличие от про-
стого регулятора непрерывного действия, отсут-
ствует устойчивое запаздывание по отношению
к регулируемой величине. Регулятор способен
поддерживать заданную температуру даже в
случае значительных колебаний требуемой хо-
лодопроизводительности.
Параллельно с функцией регулирования
давления испарения электронный блок EKS 67
регулятора, при условии дополнительного ос-
нащения некоторыми элементами, может быть
использован для оттаивания испарителей горя-
чими газами (рис, 3.1.5-57). С этой целью вна-
чале нужно закрыть регулятор давления всасы-
вания размораживаемого испарителя (регулятор
KVQ на рис. 3.1.5-57). затем открыть электро-
клапан EVR, обеспечивающий подачу горячих
газов в испаритель.
Хладагент, который сконденсировался в ис-
парителе, будет в этом случае через обратный
клапан NRV поступать в главную жидкостную
магистраль. Чтобы хладагент двигался в этом
направлении, нужно, разумеется, поднять дав-
ление в размораживаемом испарителе выше
давления в главной жидкостной магистрали.
Для этого на нагнетательном трубопроводе пре-
дусмотрен регулятор давления конденсации, уп-
равляемый при помощи клапана, реагирующе-
го на разность давлений (CVPP). В результате
указанный регулятор поддерживает давление
нагнетания чуть выше давления в главной жид-
костной магистрали в течение всего цикла от-
таивания.
Как только размораживание закончится, с
помощью управляющего электроклапана EVM,
установленного параллельно с управляющим
клапаном CVPP, полностью открывается глав-
ный клапан РМЗ. За счет этого достигается пол-
ное удаление жидкого хладагента из размора-
живаемого испарителя. Вслед за этим откры-
вается регулятор давления всасывания, что про-
исходит очень медленно во избежание гидро-
ударов, которые могли бы возникнуть из-за не-
контролируемой подачи жидкого хладагента во
всасывающий трубопровод.
К электронному блоку EKS 67 можно так-
же подключить второй датчик S2, который
пред назначен для выдачи сигнала об окончании
процесса оттаивания. Этот датчик устанавли-
вается в испаритель, размораживание которо-
го заканчивается позже остальных. Использо-
вание второго датчика не зависит от способа от-
таивания, будь то оттаивание горячими газами
или за счет электроподогрева. В случае размо-
раживания горячими газами электронный блок
должен содержать переключатель, обеспечива-
ющий гарантированное закрытие регулятора
давления всасывания перед тем, как начнется
оттаивание. И, наконец, необходимо предусмот-
реть нижний предел значения давления всасы-
вания.
З.1.5.2.З.З.	Регуляторы производительности
Регулятор производительности является ор-
ганом, предназначенным для адаптации холо-
3.1.5. ТРУБОПРОВОДНАЯ АРМАТУРА, РЕГУЛЯТОРЫ, КЛАПАНЫ, ФИЛЬТРЫ И ПРОЧИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
915
Рис. 3.1.5-58. Устройство регулятора производительности (справа)
и его размещение в холодильной установке (слева) (модель KVC,
Danfoss).
1 - защитный колпачок; 2 - прокладка; 3 - регулировочный винт,
1 - основная пружина; 5 - корпус регулятора; 6 - уравновешивающий
сильфон; 7 - тарель клапана; 8 - седло клапана; 9 - демпфер
Рнс. 3.1.5-59. Регулятор производительности, обеспечивающий перепуск горячих газов на вход в испаритель: слева-
общий вид, справа - схема его установки в холодильном контуре (модель CPCE+LG, Danfoss)
допроизводительности компрессора к измене-
ниям тепловой нагрузки на испаритель. Он ус-
танавливается на перепускной магистрали меж-
ду всасывающим и нагнетательным патрубка-
ми компрессора (рис. 3.1.5-58, позиция KVC).
Когда тепловая нагрузка на испаритель по
какой-либо причине падает, давление всасыва-
ния понижается, и как только оно упадет ниже
заданной величины настройки регулятора, пос-
ледний открывается, в результате чего опреде-
ленное количество горячих газов из нагнета-
тельного патрубка проходит во всасывающий
патрубок. Далее происходит повышение давле-
ния всасывания, что одновременно решает за-
дачу поддержания давления всасывания на
уровне не ниже допустимого для компрессора,
и, как следствие, снижение холодопроизводи-
тельности. Регулятор производительности (рис.
3.1.5-58) реагирует только на давление во вса-
сывающей магистрали, т.е. на выходе из него.
Любое изменение давления на входе в регуля-
тор не оказывает никакого влияния на степень
его открытия, поскольку регулятор снабжен
уравновешивающим сильфоном, эффективная
площадь поверхности которого равна площади
седла клапана.
916
3. АГРЕГАТЫ. УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Существует также специальная модель ре-
гулятора производительности, обеспечивающая
перепуск горячих газов на вход в испаритель
между терморегулирующим вентилем и распре-
делителем жидкости (рис. 3.1.5-59).
Этот регулятор, в отличие от предыдущей
модели, оборудован дополнительным штуце-
ром, связанным с всасывающим трубопрово-
дом, для отбора давления нз него. В результате
степень открытия данного регулятора не зави-
сит от падения давления в испарителе и опре-
деляется только непосредственно значением
давления всасывания.
Подача горячего газа производится с помо-
щью газожидкостного смесителя (позиция LG
на рис. 3.1.5-59). Смеситель обеспечивает по-
дачу на вход жидкостного распределителя рав-
номерно перемешанной газожидкостной смеси
таким образом, чтобы не нарушить нормальную
работу распределителя.
Преимущество системы регулирования про-
изводительности перепуском горячих газов на
вход испарителя заключается в том. что термо-
регулирующий вентиль реагирует на повыше-
ние перегрева хладагента на выходе из испа-
рителя и подает в испаритель дополнительное
количество жидкого хладагента, чтобы устра-
нить этот перегрев. Таким образом можно из-
бежать необходимости установки специально-
го клапана для впрыска жидкого хладагента в
целях охлаждения всасываемых газов, когда их
температура повысится настолько, что возник-
нет опасность недопустимого повышения тем-
пературы нагнетания (что особенно часто бы-
вает в установках, работающих на R22 и ам-
миаке).
Другое преимущество является следствием
возрастания скорости потока газов в испарите-
ле, что оказывает благотворное влияние на воз-
врат масла.
Это преимущество особенно значимо, ког-
да испаритель расположен ниже уровня комп-
рессора.
3.1.5.2.3.4.	Регуляторы давления на запуске
После длительной остановки компрессора
или после оттаивания испарителя, когда давле-
Рис. 3.1.5-60. Два примера регуляторов запуска: ввер-
ху - регулятор прямого действия (модель KVL, Danfoss),
внизу - регулятор с сервоприводом (РМЗ+ CVC+EVM.
Danfoss)
нис в ием достигает значительной величины,
необходимо защищать двигатель компрессора
от перегрузок на запуске, т. е. не допускать вы-
соких значений давления всасывания прн запус-
ке компрессора. Для этого можно использовать
одно из устройств, показанных на рис. 3.1.5-
60.
Регулятор, обозначенный аббревиатурой
KVL на верхней схеме этого рисунка, открыва-
ется только тогда, когда давление всасывания
компрессора упадет ниже заданной величины.
Ограничивая давление всасывания сверху, та-
кой регулятор позволяет использовать менее
мощный двигатель, следовательно, повысить
КПД двигателя, поскольку его мощность в
большей степени будет соответствовать нагруз-
ке на номинальном режиме. Повышение КПД,
кроме того, влечет за собой меньший нагрев
двигателя, что особенно благотворно сказыва-
ется на работе герметичных и бессальниковых
(полугерметичных) компрессорных агрегатов,
охлаждаемых всасываемыми парами.
3.1.5. ТРУБОПРОВОДНАЯ АРМАТУРА, РЕГУЛЯТОРЫ, КЛАПАНЫ, ФИЛЬТРЫ И ПРОЧИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
917
Рис. 3.1.5-61. Внешний вид реле низкого давления
(модель TBV, Teddington)
Другое решение (нижняя схема на рис.
3.1.5-60) заключается в установке, причем все-
гда только на всасывающем трубопроводе, глав-
ного клапана (обозначенного как RM3), объе-
диненного с двумя управляющими клапанами,
один из которых, CVC, реагирует на давление,
открывая главный клапан только тогда, когда
давление всасывания упадет ниже заданной
величины, а другой, элекгроклапан Е VM, в слу-
чае необходимости быстро перекрывает всасы-
вающий трубопровод
З.1.5.2.З.5.	Реле давления
3.1.5.2.3.5.1.	Резе низкого и высокого давления
В любой холодильной установке необходи-
мо защищать компрессор от аномального паде-
ния давления всасывания. Для этой цели ис-
пользуют реле низкого давления, которое, как
только давление всасывания поднимется выше
заданной величины, вновь запускает компрес-
сор. Поскольку реле низкого давления реагирует
на величину давления всасывания, можно лег-
ко представит1 себе его использование в каче-
стве органа, управляющего работой испарите-
ля: действительно, как только заданное значе-
ние температуры в охлаждаемом помещении
достигнуто, давление испарения начинает па-
дать, и когда оно упадет ниже значения на-
стройки реле, последнее останавливает комп-
рессор. Таким образом, реле низкого давления
обеспечивает двойную функцию: управления и
защиты. Пример такого реле приведен на рис.
3.1.5-61.
Реле высокого давления выполняют только
одну заданную для них функцию, а именно за-
щиту: их задача заключается в остановке ком-
прессора при недопустимом повышении давле-
ния нагнетания.
Существуют также комбинированные реле
низкого/высокого давления, выполняющие фун-
кции обоих приборов. На рис. 3.1.5-62 показа-
на конструкция такого комбинированного реле
(справа) и точная схема его размещения в хо-
лодильном контуре (слева). Технические харак-
теристики и размеры этой модели, а также трех
моделей низкого давления и двух моделей вы-
сокого давления по всем относящимся к ним
параметрам приведены в табл. 3.1.5-8.
Из табл. 3.1.5-8 видно, что некоторые реле
возвращаются в рабочее положение (взводят-
ся) вручную, некоторые - автоматически, а у от-
дельных реле можно по желанию выбрать лю-
бой из этих способов. Реле с ручным взводом
вернуть в рабочее положение можно только тог-
да, когда давление в контуре на всасывающей
магистрали будет равно сумме давления сраба-
тывания (остановки компрессора) и ве личины
разброса (реле низкого давления), а в нагнета-
тельной магистрали - разности давления сра-
батывания (остановки компрессора) и величи-
ны разброса (реле высокого давле ния). Неко-
торые модели реле давления оборудованы двой-
ным сильфоном, предотвращающим потери
хладагента в случае разрушения регулировоч-
ного сильфона (внутреннего). В этом случае
компрессор может быть вновь запущен после
его отключения по команде реле, только когда
реле будет заменено. Большинство реле давле-
ния нечувствительны к изменениям температу-
ры окружающей среды, если, разумеется, эти
изменения остаются в заданном диапазоне (от
918
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Рис. 3.1.5-62. Конструкция комбинированного реле высокого /низкого давления (справа, модель КР15, Danfoss) и схема
его установки в холодильный контур (слева).
1 - шток установки низкого давления; 2 - шток установки разброса низкого давления; 3 - основной рычаг; 5 - шток
установки высокого давления; 7 - основная пружина; 8 - пружина разброса; 9 - сильфон; 10 - штуцер подвода низкого
давления; И - штуцер подвода высокого давления; 12 - контактная система; 13 - клеммы подключения напряжения; 14 -
клемма заземления; 15 - оболочка для электрокабеля; 16 - коромысло; 18 - стопорная пластина; 19 - рычаг
Таблица 3.1.5-8
Технические характеристики нескольких моделей реле низкого и высокого давлений, а также комбинированных
реле (модель КР, Danfoss)
Давление	Тип	Низкое давление (НД), бар		Высокое давление (ВД), бар		Возврат в рабочее положение		Назна- чение контак- тов
		Диапазон регулиро- вания	Разброс tsp	Диапазон регули- рования	Раз- брос Др	Низкое давление НД	Высокое давле- ние ВД	
Для фторсодержащих хладагентов								
Низкое	КР1	— 0,2...7,5	0,7...4			автоматический		Разрыв цепи
Низкое	КР1	- 0,9...7	0,7”			ручной		
Низкое	КР2	-0,2...5	0,4... 1,5			автоматический		
Высокое	КР5			8..28	1,8...6		автоматический	
Высокое	КР5			8...28	3”		ручной	
Смешанное	КР15	- 0,2...7,5	0,7...4	8...28	4”	автоматический	автоматический	
Смешанное	КР15	- 0,2...7,5	0,7...4	8...28	4”	автоматический	ручной	
Смешанное	КР15	-0,9..7	0,7°	8...28	4”	ручной	ручной	
Смешанное	КР15	- 0,9...7	0,7”	8...28	4”	по желанию”	по желанию”	
Смешанное	КР15	- 0,2...7,5	0,7...4	8...28	4”	автоматический	автоматический	Разрыв цепи + сигнал НД и ВД
Смешанное	КР15	— 0,2...7,5	0,7...4	8...28	4”	автоматический	ручной	
Смешанное	КР15	— 0,2...7,5	0,7...4	8...28	4”	по желанию”	2) по желанию 7	
Смешанное	КР15	- 0,9...7	0,7”	8...28	4”	по желанию”	2) по желанию 7	
* Фиксированное значение.
” Способ возврата в рабочее положение (ручной или автоматический) выбирается по желанию
3.1.5. ТРУБОПРОВОДНАЯ АРМАТУРА, РЕГУЛЯТОРЫ КЛАПАНЫ ФИЛЬТРЫ И ПРОЧИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
919
Рис. 3.1.5-63. Терморегулирующий вентиль (регулятор) впрыска (модель TEAT, Danfoss):
1 — корпус надмембранной полости; 2 — сменное седло; 3 — корпус регулятора; 4 регулировочный шток; 11 — простав-
ка; 12-термобаллон
-40 до +65°С для моделей, приведенных в табл.
3.1.5-8, при этом допускается работа при тем-
пературе до +80° в течение не более 2 часов).
3.1.5.2.3.5.2.	Дифференциальные реле давления
Этот тип регуляторов, предназначенных для
установки в системе смазки, рассмотрен от-
дельно в разделе, посвященном компрессорам
(см. п. 3.1.1.2.2.7).
З.1.5.2.4.	Регуляторы температуры
3.1.5.2.4.1.	Терморегулирующие вентили
впрыска
В некоторых холодильных установках в ре-
зультате сильного перегрева паров хладагента
во всасывающей магистрали значения темпе-
ратуры нагнетания могут достигать недопусти-
мых величин. Чтобы исправить положение,
прибегают к впрыску жидкого расширившего-
ся хладагента во всасывающий трубопровод
таким образом, чтобы температура всасывае-
мых паров упала до приемлемого уровня.
Впрыск жидкого хладагента обеспечивается
при помощи специального терморегулирующе-
го вентиля, называемого регулятором впрыска
(рис. 3.1.5-63).
Такой регулятор, использующийся во всех
случаях, когда имеет место значительный пе-
регрев всасываемых паров, может также при-
меняться и в некоторых других случаях, а имен-
но:
-	когда компрессор работает либо при по-
ниженном давлении всасывания, либо при по-
вышенной температуре конденсации;
-	когда компрессор работает одновременно
и при пониженном давлении всасывания и при
повышенной температуре конденсации (этот
вариант особенно часто может иметь место для
установок, работающих на R22);
-	когда компрессор оборудован регулятором
производительности за счет перепуска горячих
газов;
—	в двухступенчатых установках для управ-
ления впрыском жидкости в промежуточный
охладитель, при этом термобаллон устанавли-
вается на нагнетательном трубопроводе комп-
рессора высокого давления;
-	для регулирования температуры какой-
либо среды, например масла в охладителе вин-
тового компрессора.
На рис. 3.1.5-63 представлена модель регу-
лятора впрыска жидкого хладагента, пригодная
для использования с любыми хладагентами.
Изменения температуры в нагнетательном
трубопроводе, на котором установлен термобал-
лон 12, оказывают влияние на среду, заполня-
920
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Рис. 3.1.5-64. Пример использования
реле температуры в холодильной установ-
ке (Danfoss):
RT 3, RT 9, и RT 17 - реле температу-
ры; РМ 3 - главный клапан; EVM - управ-
ляющие электроклапаны; CVP - управля-
ющий клапан, срабатывающий при изме-
нении давления; SI и SII - последователь-
ное соединение управляющих клапанов;
Р - параллельное соединение управляю-
щих клапанов
ющую термобаллон и управляющий тракт ре-
гулятора, в результате чего меняется давление
в надмембранной полости 1 регулятора, при-
водя к постепенному впрыску жидкости. Кор-
пус мембраны привинчивается к корпусу регу-
лятора через проставку 11, снабженную силь-
фоном, с тем чтобы давление всасывания не
оказывало никакого влияния на настройку ре-
гулятора.
3.1.5.2.4.2.	Реле температуры
Реле температуры являются органами регу-
лирования температуры: благодаря чувстви-
тельным элементам, в качестве которых глав-
ным образом используются термобаллоны, они
способны перебрасывать контакты из одного
положения в другое, что позволяет им играть
роль электрорубильника. На рис. 3.1.5-64 при-
веден пример использования реле температуры
в качестве выключателей. Два реле температу-
ры RT 3 и RT 9 управляют работой двух элект-
роклапанов EVM, управляющих работой глав-
ного клапана.
В зависимости от конструкции различают
несколько типов реле температуры: стандарт-
ные, с нейтральной зоной, дифференциальные,
называемые также сдвоенными (табл. 3.1.5-9).
В стандартном реле температуры (рис.
3.1.5-65) управляющий тракт состоит из термо-
баллона 29, капиллярной трубки 28 и сильфо-
на 23. Управляющий тракт заполнен средой, ре-
агирующей на изменение температуры термо-
баллона таким образом, что давление, действу-
ющее на сильфон, повышается одновременно
с ростом температуры. Основная пружина 12
служит для настройки реле на требуемое зна-
чение температуры. Для этого необходимо по-
ворачивать ручку настройки 5, уравновешивая
тем самым давление на сильфон. Когда темпе-
ратура вокруг термобаллона повышается, силь-
фон сжимается и основной шток 15 перемеща-
ется вверх до тех пор, пока давление на силь-
фон и сила сжатия пружины не уравновесятся.
Основной шток 15 снабжен приводным коле-
сиком 7 7 и колесиком настройки разброса тем-
пературы 19, которые при перемещении штока
15 могут прижимать или отжимать контакты
контактной системы 16. Разбросом температу-
ры называют разницу между температурой за-
мыкания и размыкания контактов. Соответству-
ющий разброс необходим для того, чтобы обес-
печить автоматический запуск установки в дан-
ных условиях.
Реле температуры с нейтральной зоной
снабжаются контактом, который перебрасыва-
ется из одного положения в другое только при
выходе значения температуры за пределы ней-
тральной зоны (зоны нечувствительности), что
позволяет использовать эти приборы для регу-
лирования пульсирующих значений температу-
ры. При таком ступенчатом регулировании уп-
равляемый агрегат (клапан, вентиль и т.д.) ме-
3.1.5. ТРУБОПРОВОДНАЯ АРМАТУРА, РЕГУЛЯТОРЫ, КЛАПАНЫ, ФИЛЬТРЫ И ПРОЧИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
921
Таблица 3.1.5-9
Краткий перечень технических характеристик различных типов реле температуры (Danfoss)
(внешний вид термобаллонов этих реле приведен в табл. 3.1.5-10)
Реле температуры с паровым заполнением управляющего тракта и вынесенным термобаллоном
Тип	Диапазон регулирова- ния, °C	Разброс регулируемого значе- ния температуры (дифферен- циал), °C		Тип термобал- лона / датчика	Максимальная температура термобаллоиа/ датчика, °C	Длина капил- лярной трубки, м	Номер кода	Область использования /Примечания
		при низких температу- рах	при высоких температурах					
RT 10	от -60 до -25	от 2 до 9	от 1 до 3,5	А	+ 150	2	17-5077	Используются в случаях, когда термобаллон может находиться прн охлаждающей температуре, более низкой, чем остальной управляющий тракт
RT9	от -45 до -15	от 2 до 10	от 1 до 4				17-5066	
RT3	от -25 до +15	от 2,5 до 9	от 1,0 до 4				17-5014	
Реле температуры с паровым заполнением управляющего тракта и капиллярным датчиком, навиваемым
на трубопровод_________________________________________________________________________________
RT 17	от-50 до-15	от 1,5 до 5	от 0,8 до 2	В	+70		17-6117	Код № 17-5037 имеет реле, оснащенное нагревательным элементом, которое встроено в сильфон. Это снижает постоял- иую времени прибора, а следо- вательно, и тепловой разброс
RT 11	от -30 до 0	от 1,2 до 8	от 0,8 до 4				17-5083	
RT4	от -5 до +30	от 1,5 до 7	от 0,8 до 4				17-5036 17-5037	
Реле температуры с адсорбционным заполнением управляющего тракта и вынесенным термобаллоном
RT7	от-25до+15	от 2 до 10	от 2 до 14	А	+ ]50	2	17-5053	Термобаллон может быть помещен в среду с тожиратурой выше или «оке тожкратуры корпуса реле, но расхож- дение более +20 ’С влзяет на точ- ность поддержаия указанного на шкале знача*» Реле Ns 17-5003 гфедназначеио для защиты нагнетательного трубопрово- да от чрезмерного перегрева
RT 14	от -5 до+30	от 1,5 до 8	от 1,7 до 10				17-5099	
RT 101	от +20 до+90	от 2,4 до 16	от 3,5 до 24		+300		17-5003	
Реле температуры с адсорбционным заполнением управляющего тракта и капиллярным датчиком, нама-
тываемым на трубопровод
RT34 I от-25до+15 от2до10 от2до!2 I В	+70 I	17-5118
Реле температуры с жидкостным заполнением управляющего тракта и вынесенным термобаллоном
RT 107	от +70 до +150	от 6 до 30	от 1,8 до 10	А	+215	2	17-5135	Защита нагнетательного трубогфовода от чрезмерных температур Термобал- лон может быть размещен гри более высокой темхратуре, чем корпус реле
Реле температуры специального назначения
Тип	Диапазон регулирова- ния, °C	Разброс регулируемого значе- ния температуры (дифферен- циал), °C		Тнп тер- мо- бал- лона/ дат- чика	Максимальная температура термобаллона /датчика, °C	Дли- на ка- пил- ляр- ной труб- ки, м	Заполне- ние тер- мобалона	Номер кода	Область использования /Примечания
		при низких температурах	при высоких температу- рах						
RT 13	от -30 до 0	от 1,2 до 8	от 0,8 до 4	А	+ 150	2	Пары	17-5097	Небольшие изменежя температуры
RT2	от-25 до+15	от 5 до 18	от 6 до 20		+ 150		Адсорбент	17-5008	Оттаивмк/Болыпие измена*» темтсратуры
RT8	от -20 до +12	от 1,5 до 7	от 1,5 до 7		+ 145			17-5063	Охлаждение фруктов н т гт/Точная шкала настройки
RT 12	от -5 до +10	от 1 до 3,5	от 1 до 3		+65			17-5089	Небольшие измене**» температуры
RT23	от +5 до +22	от 1,1 до 3,5	от 1,1 до 3		+85			17-5278	Небольшие измене»*» температуры /Точная шкала настройки
RT 15	от +8 До +32	от 1,6 до 8	от 1,6 до 8		+150			17-5115	
RT24	от+15 до+34	от 1,1 до 3,5	от 1,1 до 3,5		+ 110			17-5285	
RT 140	от+15 до +45	от 1,8 до 8	от 2 до 11	С	+240			17-5236	Воздушше кондщзонеры/Датчик тяжкратуры воздуха в воздуховоде
RT 102	от+25 до +90	от 2,4 до 6	от 3,5 до 24	D	+300			17-5147	Защита нагнетательного трубогфово- да от чрезмерного гхрегрева/Капил- ляршй датчтас
922
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Окончание табл. 3.1.5-9
Реле температуры с регулируемой нейтральной зоной
Тип	Диапазон регулирова- ния, °C	Разброс регулируе- мого значе- ния темпера- туры (диф- ференциал), °C	Нейтральная зона NZ		Тип термо- балло- на/дат- чика	Макси- мальная темпера- тура термобал- лона/ датчика, °C	Длина капил- лярной трубки, м	Запол- нение	Номер кода	Примечание
			при низких температу- рах, °C	при высоких температурах, °C						
RT 8L	от-20 до+12	1,5	от 1,5 до 4	от 1,5 до 4	А	+145	2	Адсор- бент	17L0030	Точная шкала настройся
RT 14L	от -5 до +30	1,5	от 1,5 до 5	от 1,5 до 5		+ 150			17L0034	
RT 16L	от 0 до +38	1	от 1 до 5	от 1 до 2	В	+70		Пары	17L0024	
RT 1401.	от i-l 5 до *45	2	от 2 до 6	от 2 до 6	С	+240	2	Адсор- бент	17L0031	Датчис теикрэтуры воздуха в воздухово- де
Дифференциальные (сдвоенные) реле температуры
Тип	Диапа- зон регули- рова- ния, °C	Рабочий диа- пазон термо- баллона низ- кой темпера- туры, °C	Разброс регулируемого значения температуры (дифференциал), °C	Тип термобал- лона/ датчика	Максимальная температура термоб алло- на/датчика, °C	Длина капил- лярной трубки, м	Заполне- ние	Номер кода	Область исполь- зования
RT270	от Одо 15	от -30 до +40	2	2х А	+65	2x5	Адсорбент	17D0031	Настройся разности темкратур
няет свое состояние только при выходе значе-
ния температуры за установленные пределы.
Что касается дифференциальных реле тем-
пературы, то они оборудованы однополюсным
переключателем и имеют два термобаллона. В
зависимости от разности температур этих тер-
мобаллонов переключатель либо замыкает,
либо размыкает электрическую цепь. Этот тип
регуляторов используется в случаях, когда не-
обходимо поддерживать заданное значение раз-
ности температур двух сред (в диапазоне от О
до 15 К). Температура одного из термобалло-
нов служит тогда опорным значением, в то вре-
мя как температура другого используется в ка-
честве управляющего сигнала. При этом регу-
лируемой величиной является непосредствен-
но разность температур.
Наконец, сдвоенные реле температуры
предназначены для того, чтобы, с одной сторо-
ны, обеспечивать защиту от чрезмерного пере-
грева нагнетаемого газа и, с другой стороны,
поддерживать на приемлемом уровне темпера-
туру масла в компрессоре (рис. 3.1.5-66).
Реле температуры обеспечивает, таким об-
разом, независимое поддержание уровней двух
температур, причем ручной возврат реле в ра-
бочее положение существует для каждой из тем-
ператур отдельно.
Термобаллон высокой температуры (НТ),
который должен контролировать температуру
нагнетаемых газов, крепится на нагнетатель-
ный трубопровод сразу на выходе из компрес-
сора. Если речь идет о компрессоре большой
мощности, можно при необходимости помес-
тить термобаллон непосредственно в трубопро-
вод нагнетания.
Термобаллон масла (OIL) предназначен для
регулирования температуры масла, поэтому он
устанавливается в картере компрессора. Неза-
висимо от типа реле температуры они могут
оснащаться различными типами термобалло-
нов (см. табл. 3.1.5-10), которые могут быть
заполнены парами, адсорбентом или жидко-
стью.
В случае заполнения парами управляющий
тракт почти целиком наполнен насыщенным
паром какого-либо вещества и содержит не-
большое количество этого вещества в жидком
состоянии. Максимальное давление при таком
заполнении ограничено, и в основу работы при
данном варианте заполнения положено соотно-
шение между давлением и температурой насы-
3.1.5. ТРУБОПРОВОДНАЯ АРМАТУРА, РЕГУЛЯТОРЫ, КЛАПАНЫ, ФИЛЬТРЫ И ПРОЧИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
923
Рис. 3.1.5-65. Стандартное реле температуры (модель RT, Danfoss):
5 - ручка настройки; 9 - шкала диапазона; 10-клемма; 11 -электроразъем 13,5; 12-основная пружина; 14 -электро-
клеммы; 15 - основной шток; 16 - контактная система; 17 - приводное колесико; 18 - контактный рычаг; 19 - колесико
настройки разброса; 23 - сильфон; 25 - крепежное отверстие; 26 - держатель термобаллона; 28 - капиллярная трубка; 29 -
термобаллон; 30 - углубление для термобаллона; 31 - уплотнение капилляра термобаллона; 38 - заземление; 44 - шток
регулировки температуры
щенного пара. Как только жидкость, находяща-
яся в термобаллоне, испарится, дальнейшее
увеличение температуры будет приводить к
очень незначительному росту давления в управ-
ляющем тракте. Это обстоятельство может быть
использовано в реле температуры, ограничива-
ющих нижние значения температур, в которых
испарение должно происходить со свободной
поверхности жидкости в термобаллоне и для
которых всегда необходимо предусматривать
защиту сильфона от деформации, если термо-
баллон находится при нормальной температу-
ре окружающей среды.
Поскольку давление в управляющем тракте
зависит от температуры в том месте, где нахо-
дится свободная поверхность жидкости, реле
температуры всегда должно устанавливаться
таким образом, чтобы его термобаллон был
более холодным, чем остальные части управ-
ляющего тракта. Испарившаяся жидкость при
этом будет конденсироваться в наиболее холод-
ном месте тракта, а именно в термобаллоне,
который, следовательно, представляет собой
чувствительный элемент системы регулирова-
ния температуры.
При адсорбционном заполнении управляю-
щего тракта в нем содержится перегретый газ,
а в термобаллоне, всегда выступающем в каче-
стве чувствительного элемента регулятора тем-
пературы, находится твердый компонент с боль-
924
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Рис. 3.1.5-66. Пример сдвоенного реле температуры (модель КР98, Danfoss):
1 - шток регулировки температуры масла; 3 - основной рычаг; 5 - шток регулировки температуры нагнетания; 7 -
основная пружина; 9 - сильфон; 10 - масляная капиллярная трубка; 11 -- капиллярная трубка температуры нагнетания;
12 - контактная группа; 13 - клеммы; 14 - заземление; 15 - оболочка кабельного ввода; 16 - коромысло; 17 - термобал-
лон; 18 - стопорная пластина
Различные типы термобаллонов для реле температуры (Danfoss, см. табл. 3.1.5-9)
Таблица 3.1.5-10
шой поверхностью адсорбции (адсорбент). В
результате не имеет большого значения, где на-
ходится термобаллон - в более теплом или бо-
лее холодном месте по отношению к другим
частям управляющего тракта. Тем не менее по-
добное заполнение достаточно чувствительно к
изменениям температуры сильфона и капилляр-
ной трубки, но при нормальных условиях это
не очень важно. Однако, если реле температу-
ры должно использоваться при экстремальных
значениях окружающих температур, могут воз-
никнуть расхождения со значениями темпера-
туры, выставленными по шкале, что потребует
корректировки с помощью поправочных коэф-
фициентов, величины которых даются изгото-
вителем.
Наконец, жидкостное заполнение использу-
ется в управляющих трактах реле температу-
ры, диапазон регулирования которых находит-
ся выше значения окружающей температуры. В
них, так же как и в реле с паровым заполнени-
ем, существует точное соотношение между тем-
3.1.5. ТРУБОПРОВОДНАЯ АРМАТУРА, РЕГУЛЯТОРЫ, КЛАПАНЫ, ФИЛЬТРЫ И ПРОЧИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
925
Рис. 3.1.5-67. Электронный регулятор относительной
влажности с числовым табло, управляемый при помощи
лицевых сенсорных клавиш (модель HR920, Eliwell / Ted-
dington)
пературой и давлением насыщенных паров.
Количество жидкости, заполняющей управля-
ющий тракт, достаточно велико, чтобы полно-
стью залить полость сильфона, капилляр и не-
большую часть объема термобаллона при ра-
боте реле. В результате самым нагретым эле-
ментом управляющего тракта всегда остается
термобаллон. В остальной, более холодной ча-
сти тракта жидкость конденсируется, но из-за
того, что количества жидкости недостаточно,
чтобы заполнить тракт целиком, свободная по-
верхность всегда находится в термобаллоне.
Следовательно, термобаллон по-прежнему ос-
тается чувствительным элементом системы ре-
гулирования температуры.
З.1.5.2.5.	Регуляторы влажности
В разд. 2.6.4 мы уже рассматривали аппа-
ратуру для измерения и регулирования влажно-
сти, и в частности регуляторы влажности, или
гигростаты, используемые для контроля отно-
сительной влажности в помещениях, в систе-
мах увлажнения или понижения влажности,
которые встречаются в воздушных кондицио-
нерах или холодильных установках для скла-
дов, холодильных камер и т.д. Регуляторы влаж-
ности могут работать по принципу “да-нет” с
непрерывным или ступенчатым действием.
Многие из них оборудуются микропроцессо-
ром, позволяющим, помимо прочего, обеспечи-
вать желаемые значения других параметров
помещения. Длительное время в качестве чув-
ствительного элемента датчиков влажности ок-
ружающей среды в холодильных камерах и
складах использовали пучки волос или хлоп-
ковых нитей, причем при использовании пос-
ледних необходимо время от времени восста-
навливать их первоначальное состояние. В элек-
тронных приборах в качестве чувствительных
элементов датчиков влажности часто использу-
ют гигроскопичную соль (в основном хлорис-
тый литий), включенную в электрический кон-
тур, сопротивление которого меняется при из-
менении проводимости соли, зависящей от со-
держания влаги в соли. На рис. 3.1.5-67 при-
веден пример электронного регулятора влажно-
сти с числовым табло.
З.1.5.2.6.	Четырехходовые клапаны
обратимости цикла
Здесь речь пойдет о клапанах, используемых
для быстрого изменения направления движения
хладагента в контуре и позволяющих:
-	в обычных холодильных установках раз-
морозить испаритель, направляя нагнетаемые
горячие пары не в конденсатор, а в испаритель;
-	в тепловых насосах зимой обеспечить по-
догрев помещения (теплообменная батарея,
расположенная снаружи, выступает в качестве
испарителя, который отбирает тепло у охлаж-
дающего воздуха, делая его еще холоднее), а
летом его кондиционирование (наружная бата-
рея становится конденсатором, сбрасывающим
тепло, которое отбирается внутри помещения
при помощи испарителя).
Направление потоков хладагента в четырех-
ходовом клапане обратимости цикла показано
на рис. 3.1.5-68.
Клапан обратимости цикла является меха-
низмом, содержащим золотниковый цилиндр с
четырьмя отделениями, и может находиться в
двух положениях, изменяющих направление
потоков хладагента в его проходах с помощью
управляющего элекгроклапана. Изменение на-
926
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Катушка управляющего клапана под напряжением
Напряжение с катушки управляющего клапана снято
Рис. 3.1.5-68. Направление потоков хладагента в 4-ходовом клапане обратимости цикла (главный клапан) в зависимо-
сти от состояния управляющего клапана (U.S. Reco)
Рис. 3.1.5-69. Принцип работы 4-ходового клапана обратимости цикла, управляемого при помощи вспомогательного
электроклапана (клапан РЕ, U.S.Reco)
нагнетание
правлений потоков происходит практически
мгновенно и зависит только от разности меж-
ду низким и высоким давлениями внутри кла-
пана. Золотниковый цилиндр (золотник) дей-
ствует как некий поршень (рис. 3.1.5-69). Че-
рез него проходит поперечный канал, сообща-
ющий управляющее отверстие с полостью вы-
сокого давления. На поверхности цилиндра зо-
лотника, примыкающей к нагнетательной ма-
гистрали, имеется вырез, обеспечивающий в
3.1.5. ТРУБОПРОВОДНАЯ АРМАТУРА, РЕГУЛЯТОРЫ, КЛАПАНЫ, ФИЛЬТРЫ И ПРОЧИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
927
любом положении золотника проход хладаген-
та из нагнетательной магистрали через попе-
речный выравнивающий канал в полость глав-
ного клапана. Четыре отделения золотника
обеспечивают соединение с четырьмя прохода-
ми клапана, изменяя направление циркуляции
хладагента в системе.
З.1.5.З. Различные элементы
холодильных контуров
3.1.5.3.1.	Фильтры, осушители и фильтры-
осушители
Любая холодильная установка, которая была
перед заправкой в нее хладагента хорошо от-
вакуумирована, все равно содержит в контуре
остатки влаги, проникающей внутрь контура
либо через какие-то недостаточно герметичные
уплотнительные узлы, когда давление всасыва-
ния падает ниже атмосферного, либо при ре-
монте установки. Эта влага должна быть пол-
ностью удалена ввиду того, что она не смеши-
вается с хладагентами (за исключением амми-
ака) и может не только стать причиной корро-
зии, но и, попадая в некоторые особо опасные
места, например под иглу клапана, и замерзая
там, обусловить закупорку' клапана. Кроме вла-
ги, о которой мы сейчас говорили, в холодиль-
ном контуре могут находиться также различные
загрязняющие вещества. Природа их может
быть различной: это либо частицы деталей ус-
тановки, попадающие в контур после их обра-
ботки, либо частицы, образующиеся при сбор-
ке контура, либо продукты реакции хладаген-
тов с материалом деталей контура. Так, напри-
мер, при контакте хладагентов с металлами
могут появляться соли металлов или масел с
различными характеристиками, по мере их на-
копления вызывающие загрязнение хладаген-
та и появление осадка. Наконец, третьим вра-
гом любой холодильной установки являются
кислоты, образующиеся либо при повышенном
содержании воды в хладагенте в результате его
гидролиза, либо в процессе химических реак-
ций между хладагентом и маслом при высоких
температурах, которые могут привести к обра-
зованию углеродсодержащих смолистых про-
дуктов разложения, либо при перегорании дви-
гателя, когда может образовываться сажа, в
свою очередь также способствующая появле-
нию кислот в результате химической реакции
с маслом.
Для того чтобы устранить неблагоприятное
воздействие на установку' твердых частиц раз-
личной природы, влаги и кислот, в состав ус-
тановок включаются специальные элементы,
которые соответственно называются фильтра-
ми, осушителями и нейтрализаторами кислот.
На практике очень часто все перечисленные
функции выполняются одним элементом, назы-
ваемым в этом случае противокислотным филь-
тром-осушителем, хотя существуют элементы,
конструкция и назначение которых предусмат-
ривают в первую очередь выполнение функции
осушения и только после этого, во вторую оче-
редь, фильтрацию и нейтрализацию кислот.
Пример фильтра загрязнений, используемого в
магистрали жидкого или газообразного хлада-
гента, масляных и рассольных трактах, приве-
ден на рис. 3.1.5-70.
Многофункциональные элементы, т.е. обес-
печивающие одновременно фильтрацию, осу-
шение и нейтрализацию кислот, устанавлива-
ются, как правило, на жидкостном трубопрово-
Рис 3.1.5-70. Противо-
грязевой фильтр (модели
FA, Danfoss)
1 - коробка фильтра;
2 - фильтрующий патрон;
3 - прокладка; 4 - фланце-
вая проставка; 5 - крышка;
6 - винт
928
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Рис. 3.1.5-71. Пример моноблочного противокислотного фильтра-осушителя (модель DCY, Carly).
1 - пластмассовый колпачок; 2 - штуцер; 3 - крышка; 4 - пружина; 5 - рассеивающая решетка; 6 - латунная лента; 7 -
стальной корпус; 8 - промежуточная прокладка; 9 - крышка; 10 - круглая пластина нз длинных минеральных волокон;
11 - решетка; 12 - кольцо; 13/14- молекулярное сито, силикагель, активированная окись алюминия (алюмогель)
де между жидкостным ресивером и регулято-
ром. Известно, что чем выше температура сре-
ды, тем ниже способность фильтра-осушителя
поглощать влагу. Поэтому фильтр-осушитель
желательно устанавливать там, где температу-
ра среды самая низкая, те. в холодильной ка-
мере или после переохладителя жидкости, если
он предусмотрен. Для установок небольшой
мощности с малыми диаметрами трубопрово-
дов используют моноблочные фильтры-осуши-
тели, состоящие из одной неразборной детали.
На рис. 3.1.5-71 представлен образец одной из
моделей такого фильтра, характеристики кото-
рого приведены в табл, с 3.1.5-Папо 3.1.5-Пв.
В данном случае этот фильтр имеет резьбовые
штуцеры, но существуют также его модели с
патрубками под сварку.
Значения холодопроизводительности, при-
водимые в каталогах изготовителей, относятся
к стандартным установкам, собранным с со-
блюдением всех норм и правил. Если длина
трубопроводов больше обычной и количество
хладагента в установке велико, рекомендуется
выбирать модель фильтра-осушителя с произ-
3.1.5. ТРУБОПРОВОДНАЯ АРМАТУРА, РЕГУЛЯТОРЫ, КЛАПАНЫ, ФИЛЬТРЫ И ПРОЧИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
929
Таблица 3.1.5-11а
Номенклатура фильтров-осушителей с резьбовыми штуцерами (рис. 3.1.5-71)
Заводской индекс (CARLY)	Диаметр штуцера с резьбой SAE, дюймы	Рекомендуемая производительность, кВт											
		Охлаждение и заморозка, низкие температуры				Кондиционирование							
						Установка на заводе				Установка или замена на монтаж- ной площадке			
		R12	R22	R502	R134a	R12	R22	R502	R134a	R12	R22	R502	R134a
DCY 032	1/4	2,8	3,7	2,4	3,4	4,8	6,4	4,2	5,9	3,7	4,9	3,2	4,6
DCY033	3/8	5,6	7,4	4,8	6,8	9,3	12,3	8,0	И,4	7,4	9,8	6,4	9,1
DCY 052	1/4	3,7	4,9	3,2	4,6	5,2	6,9	4,5	6,4	4,5	5,9	3,8	5,5
DCY 053	3/8	7,0	9,2	6,0	8,6	14,1	18,7	12,2	17,3	9,3	12,3	8,0	11,4
DCY 082	1/4	4,8	6,4	4,2	5,9	6,0	7,9	5,1	7,3	5,2	6,9	4,5	6,4
DCY 083	3/8	9,3	12,3	8,0	11,4	13,4	17,7	11,5	16,4	11,2	14,8	9,6	13,7
DCY 084	1/2	10,6	14,0	9,1	13,0	15,8	20,9	13,6	19,4	14,1	18,7	12,2	17,3
													
DCY 162	1/4	5,2	6,9	4,5	6,4	7,4	9,8	6,4	9,1	6,0	7,9	5,1	7,3
DCY 163	3/8	11,2	14,8	9,8	13,7	14,9	19.7	12,8	18,2	13,4	17,7	11,5	16,4
DCY 164	1/2	14,1	18,7	12,2	17,3	17,1	22,6	14,7	21,0	15,8	20,9	13,6	19,4
DCY 165	5/8	19,5	25,8	16,8	23,9	29,8	39,4	25,6	36,5	26,0	34,5	22,4	31,9
DCY 302	1/4	6,0	7,9	5,1	7,3	9,3	12,3	8,0	11,4	7,4	9,8	6,4	9,1
DCY 303	3/8	13,4	17,7	11,5	16,4	16,4	21,7	14,1	20,1	14,9	19,7	12,8	18,2
DCY 304	1/2	15,8	20,9	13,6	19,4	18,6	24,6	16,0	22,8	17,1	22,6	14,7	21,0
DCY 305	5/8	26,0	34,5	22,4	31,9	31,2	41,3	26,9	38,3	29,8	39,4	25,6	36,5
													
DCY 413	3/8	14,9	19,7	12,8	18,2	20,5	27,1	17,6	25,1	16,4	21,7	14,1	20,1
DCY 414	1/2	17,1	22,6	14,7	21,0	23,3	30,8	20,0	28,5	18,6	24,6	16,0	22,8
DCY 415	5/8	29,8	39,4	25,6	36,5	32,7	43,3	28,2	40,1	31,2	41,3	26,96	38,3
DCY 754	1/2	18,6	24,6	16,0	22,8	24,2	32,0	20,8	29,6	19,3	25,6	16,7	23,7
DCY 755	5/8	24,6	32,5	21,2	30,1	35,7	47,3	30,8	43,8	32,7	43,3	28,2	40,1
DCY 756	•3/4	27,9	36,9	24,0	34,2	40,9	54.1	35,3	50,2	37,2	49,2	32,1	45,6
DCY 965	5/8	32,7	43,3	28,2	40,1	44,6	59,1	38,5	54,7	35,7	47,3	30,8	43,8
DCY 966	•3/4	37,2	49,2	32,1	45,6	51,2	67,7	44,1	62,7	40,9	54,1	35,3	50,2
водительностью на ступень выше стандартной.
Для данного типа фильтров-осушителей ис-
пользуются три химических агента-наполните-
ля:
-	кристаллы алюмосиликата, образующие
то, что называют молекулярным ситом, по-
скольку размеры его пор позволяют за счет ад-
сорбции удерживать мельчайшие частички
воды, одновременно пропуская хладагент и
масло. Молекулярное сито может поглощать до
20% массы влаги в паровой фазе и эффектив-
но при любой температуре;
-	двуокись кремния (силикагеля), которая
отличается высокой поглощающей способнос-
тью по отношению к воде при низкой темпера-
туре;
-	алюмогель, который не только поглощает
влагу, но и обладает высокой нейтрализующей
способностью по отношению к кислотам.
Осушающая способность этих трех хими-
ческих компонентов иллюстрируется графика-
ми на рис. 3.1.5-72.
Помимо химических агентов-наполнителей,
поглощающих влагу и нейтрализующих кисло-
ты, фильтры содержат также волокнистые на-
полнители (часто типа войлока), способные
обеспечивать микронную фильтрацию, т е. за-
держивать частицы с размерами до 10 мк.
Перед отправкой с завода фильтры прохо-
дят горячую сушку при температуре 200°С, пос-
ле чего их выходные штуцеры сразу же закры-
ваются заглушками, что позволяет гарантиро-
930
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Таблица 3.1.5-116
Технические характеристики фильтров-осушителей с резьбовыми штуцерами (рис. 3.1.5-71) при +24°С
Заводской индекс (CARLY)	Осушающая способность, кг хладагента				Способность к поглощению воды, г				Объем влаго- поглощающе- го наполните- ля, см3	Для установок с холодопроизводи- тельностью, кВт, при перепаде давления на фильтре Др=0,14 бар			
	R12	R22	R502	R134a	R12	R22	R502	R134a		R12	R22	R502	R134a
DCY 032	12,0	6,5	6,5	7,0	6,5	6,0	6,0	6,2	59,0	7,4	9,8	6,4	9,1
DCY 033	12,0	6,5	6,5	7,0	6,5	6,0	6,0	6.2	59,0	14,9	19,7	12,8	18,2
DCY 052	16,5	9,0	9,0	10,0	9,0	8,5	8,5	8,7	78,0	8,9	И,8	7,7	10,9
DCY 053	20,5	9,5	9,5	И,5	11,0	9,0	9,0	10,4	83,2	18,6	24,6	16,0	22,8
DCY 082	30,0	14,5	14,0	16,5	16,0	13,5	13,5	15,0	123,1	10,4	13,8	9,0	12,8
DCY 083	30,0	15,0	14,5	16,5	16,0	14,0	14,0	15,0	132,0	22,3	29,5	19,2	27,4
DCY 084	31,0	15,0	14,5	17,0	16,5	14,0	14,0	15,5	135,2	28,3	37,4	24,4	34,7
													
DCY 162	86,0	35,0	33,5	46,0	46,0	32,5	32,0	41,4	307,7	11,9	15,8	10,3	14,6
DCY 163	91,5	39,0	37,0	49,0	49,0	36,0	35,5	44,1	321,3	26,8	35,4	23,1	32,8
DCY 164	93,5	40,0	38,0	50,0	50,0	37,0	36,5	45,0	335,0	31,6	41,8	27,2	38,8
DCY 165	93,5	40,0	38,0	50,0	50,0	37,0	36,5	45,0	335,0	52,1	68,9	44,9	63,8
DCY 302	133,0	64,5	61,5	74,5	71,0	60,0	59,0	67,0	557,3	14,9	19,7	12,8	18,2
DCY 303	135,5	67,0	64,0	75,5	72,5	62,5	61,5	68,0	574,4	29,8	39,4	25.6	36,5
DCY 304	138,5	68,0	64,5	78,0	74,0	63,0	62,0	70,0	581,2	34,2	45,3	29,5	42,0
DCY 305	140,0	69,5	66,0	78,5	75,0	64,5	63,5	70,5	595,4	59,5	78,8	51,3	73,0
													
DCY 413	144,0	72,0	69,0	81,0	77,0	67,0	66,0	73,0	578,5	32,7	43,3	28,2	40,1
DCY 414	220,0	111,0	106,0	122,0	118,0	103,0	101,5	110,0	935,7	37,2	49,2	32,1	45,6
DCY 415	234,0	114,0	108,0	130,0	125,0	106,0	104,0	117,0	986,7	62,5	82,7а	53,8	76,6
DCY 754	308,0	168,0	158,0	178,0	165,0	156,0	151,5	160,0	1310,0	38,7	51,2	33,3	47,4
DCY 755	312,0	168,0	159,0	179,0	167,0	156,0	153,0	161,0	1327,0	65,5	86,6	56,4	80.3
DCY 756	312,0	168,0	159,0	179,0	167,0	156,0	153,0	161,0	1327,0	74,4	98,5	64,1	91,2
DCY 965	286,0	160,0	153,0	170,0	153,0	149,0	147,0	150,0	1219,0	71,4	94,5	61,5	87,6
DCY 966	286,0	160,0	153,0	170,0	153,0	149,0	147,0	150,0	1219,0	81,8	108,3	70,5	100,3
Температура жидкости
Рис. 3.1.5-72. Осушающая способность различных компонентов фильтра-осушителя в зависимости от температуры и
остаточной влажности хладагента (А1со)
3.1.5. ТРУБОПРОВОДНАЯ АРМАТУРА, РЕГУЛЯТОРЫ, КЛАПАНЫ, ФИЛЬТРЫ И ПРОЧИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
931
Таблица 3.1.5-11 в
Размеры фильтров-осушителей с резьбовыми штуцерами (рис. 3.1.5-71)
1					Заводской индекс (CARLY)	Тип соединения	Размеры, мм			Разрушаю- щее давле- ние, бар	Поверхность фильтрации, смх
							А	В	С		
i					DCY 032	1	53	57	107	200	52
о					DCY 033	1	53	57	ИЗ	200	52
	со		J	1	<		DCY 052	1	53	68	118	200	52
					DCY 053	1	53	71	127	200	52
			i i ♦ i i —i			DCY 082	1	53	94	144	200	52
					DCY 083	1	53	99	155	200	52
					DCY 084	1	53	101	161	200	52
											
					DCY 162	1	74	115	165	220	102
					DCY 163	1	74	119	175	220	102
					DCY 164	1	74	123	183	220	102
					DCY 165	1	74	123	187	220	102
					DCY 302	1	74	189	239	220	102
			1	J		DCY 303	1	74	193	249	220	102
			HI		DCY 304	1	74	195	255	220	102
	—			LLJ i .	0A	►		DCY 305	1	74	199	263	220	102
											
					DCY413	1	93	129	185	130	170
					DCY414	1	93	192	252	130	170
					DCY 415	1	93	201	265	130	170
					DCY 754	1	93	258	318	130	170
					DCY 755	1	93	261	325	130	170
					DCY 756	1	93	261	333	130	170
					DCY 965	1	93	242	306	130	170
					DCY 966	1	93	242	314	130	170
вать их начальную влагопоглощающую способ-
ность вплоть до установки в контур. Нетрудно
понять, что эти заглушки можно снимать толь-
ко в самый последний момент, непосредствен-
но перед установкой фильтра.
Фильтр-осушитель всегда следует устанав-
ливать в вертикальном положении таким обра-
зом, чтобы вход хладагента находился вверху'.
Стрелка, выгравированная на корпусе фильтра
и указывающая направление движения среды,
должна быть направлена сверху вниз. Если
фильтр расположить горизонтально, наполни-
тель быстро накопится в его нижней части и
хладагенту будет легче протекать в верхней,
свободной от наполнителя части фильтра, в ре-
зультате чего эффективность работы фильтра
резко снизится. Соединение фильтра-осушите-
ля с трубопроводами контура обычно выполня-
ется либо в виде резьбовых штуцеров, либо с
помощью сварки (пайки).
Для резьбовых соединений используются
шестигранные накидные гайки. Во избежание
перекручивания трубопровода при завинчива-
нии гаек необходимо удерживать корпус филь-
тра неподвижным с помощью второго ключа
(рис.3.1.5-73, слева). Целесообразно также
проверить состояние разбортовки медной труб-
ки, чтобы добиться полной герметичности мон-
тажа.
Если штуцеры фильтра выполнены для со-
единения с помощью сварки (пайки), следует
использовать горелку с регулируемым широким
языком пламени для быстрого и равномерного
нагрева. Необходимо защищать корпус фильт-
ра влажной тряпкой (рис. 3.1.5-73, справа) и в
течение всей операции сварки продувать
932
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Рис. 3.1.5-73. Предосто-
рожности, которые необходимо
соблюдать при установке филь-
тра в холодильный контур (Car-
ly)
фильтр инертным газом во избежание образо-
вания частиц окиси меди. Несоблюдение этих
предосторожностей может нанести непоправи-
мый ущерб внутренним элементам фильтра.
Когда приваренный фильтр-осушитель дол-
жен быть демонтирован, сварные стыки следу-
ет разрезать не при помощи автогена, а специ-
альным труборезом, чтобы не допустить попа-
дания внутрь контура уже адсорбированной
фильтром влаги, которая прн нагревании филь-
тра пламенем автогена будет выделяться из по-
глощающих элементов и уходить в контур.
Фнльтр-осушитель при нормальной эксплу-
атации сохраняет свою эффективность в тече-
ние многих месяцев. Тем не менее грамотное
профилактическое обслуживание установки
требует его замены по крайней мере один раз
в год. Обычный промежуточный контроль мо-
жет показать, что фильтр-осушитель является
причиной повышенных потерь давления в тру-
бопроводе, с определенностью свидетельству-
ющих о частичной закупорке фильтра н требу-
ющих его немедленной замены. Наблюдение за
изменением окраски индикаторного кольца на
смотровом стекле жидкостной магистрали так-
же позволит сделать точный вывод о состоянии
фильтра-осушителя.
Любое вскрытие холодильного контура в
какой-либо точке автоматически должно сопро-
вождаться заменой фильтра осушителя. Кроме
того, необходимо принять все меры для того,
чтобы в тот или иной момент фильтр не ока-
зался полностью залит жидкостью в условиях,
когда в данной части контура отсутствует пре-
дохранительное устройство, препятствующее
росту давления выше допустимой величины.
Если не принять необходимых мер предосто-
рожности, явления, вызываемые значительны-
ми гидравлическими силами, особенно в уста-
новках с высоким переохлаждением хладаген-
та, могут привести к очень серьезному матери-
альному ущербу н нанести физический вред
окружающему персоналу.
В некоторых установках возникает необхо-
димость изменять направление движения хла-
дагента в контуре, например, при оттаивании
испарителей горячими газами. Поэтому суще-
ствуют фильтры-осушители, допускающие из-
менение направления движения в них хладаген-
та и работающие в двух направлениях. Они
снабжены язычками, выполняющими роль об-
ратных клапанов (рнс. 3.1.5-74).
На трубопроводах больших диаметров мо-
ноблочные фильтры-осушители не применяют-
ся. В этом случае используются разборные мо-
дели, в которых по мере выработки ресурса
можно заменять один или несколько установ-
ленных внутри этих фильтров сменных фильт-
рующих патронов.
Конструкция и внешний вид разборных
фильтров показаны на рис. 3.1.5-75, а их ха-
рактеристики приведены в табл. 3.1.5-12.
Фильтры-осушители, о которых мы говори-
ли до сих пор, предназначаются для жидко-
стных трубопроводов, но их можно также ус-
танавливать и на всасывающих магистралях
для постоянной работы в целях повышения эф-
фективности защиты компрессоров.
Однако в некоторых особых случаях, напри-
мер при вводе в эксплуатацию новой уставов-
3.1.5. ТРУБОПРОВОДНАЯ АРМАТУРА, РЕГУЛЯТОРЫ, КЛАПАНЫ, ФИЛЬТРЫ И ПРОЧИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
933
Режим охлаждения
Рис. 3.1.5-74. Моноблочный двухсторонний фильтр-осушитель с встроенными обратными клапанами (модель BF,
Johnson Controls)
Режим обогрева
Рис. 3.1.5-75. Разборный фильтр-осушитель со смен-
ными фильтрующими патронами (модель PCK/PCW, John-
son Controls)
ки или при загрязнении контура вследствие пе-
регорания двигателя, возникает необходимость
в повышении эффективности очистки контура
и обеспечении не только нейтрализации кислот,
но и удаления из контура появившихся в нем в
результате разложения масла смол и парафи-
нообразных частиц. В этих случаях для очист-
ки используют специальные патроны, которые
устанавливаются только на какое-то строго ог-
раниченное время, необходимое для очистки:
патроны на основе химических наполнителей,
поглощающих влагу, нейтрализующих кисло-
ты и задерживающих смолы, продукты разло-
жения лаковой изоляции и парафинообразные
продукты, - на несколько часов и патроны на
основе войлочных фильтрующих элементов -
на несколько дней.
Некоторые фильтрующие патроны на осно-
ве активированного угля, позволяющие очень
быстро очищать хладагент от примесей, уста-
навливаются в корпус осушителя, оборудован-
ный клапанами Шредера (ниппельными уст-
ройствами), обеспечивающими измерение по-
терь давления на фильтре. Такие клапаны пе-
ред приваркой корпуса фильтра к магистралям
контура должны сниматься во избежание раз-
рушения имеющихся в них прокладок вслед-
ствие перегрева во время сварки.
На сильно загрязненных контурах, в част-
ности после обугливания обмоток двигателя в
результате его перегорания, категорически
запрещается работать без респиратора и защит-
ных перчаток во избежание вдыхания паров
934
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Таблица 3.1.5-12
Технические характеристики фильтра-осушителя со сменными патронами (рис. 3.1.5-75)
Производительность на жидкостном трубопроводе, патрон РСК-48
Модель и число патронов		Поверх- ность фильт- рации, см2	Производительность в стандартных условиях по нормам ARI												Рекомендации для установок с производительностью, кВт											
			Количество поглощаемой воды, г								Пропускная способность, кВт, при перепаде давле- ния 0,14 бар				Торговое низко- температурное холодильное оборудование				OEM				При замене на месте			
			R12 (15ррт)		R22 (вОрРФ)		R500 (бОррт)		R502 (ЗОррт)																	
			24*С	52°С	24°С	52°С	24*С	52°С	24*С	52*С	12	22	500	502	12	22	500	502	12	22	500	502	12	22	500	502
ЕР 485	1	426	36	21	19	15	36	25	16	13	57	77	65	51	26	34	26	26	34	52	26	26	26	34	26	26
ЕР 487	1										77	101	87	65	34	52	34	26	52	70	52	42	34	52	34	26
ЕР 489	1										101	133	119	98	52	70	52	34	70	87	70	52	52	70	52	34
ЕР 4811	1										133	175	150	129	52	70	52	34	70	87	70	52	52	70	52	34
ЕР 4813	1										133	175	150	129	52	70	52	34	70	87	70	52	52	70	52	34
ЕР 4817	1										140	183	158	135	60	76	60	43	76	93	76	60	60	76	60	43
ЕР 967	2	852	72	42	38	30	72	51	32	26	133	175	150	133	52	87	52	52	70	105	70	70	52	87	52	52
ЕР 969	2										157	209	181	140	87	122	87	52	105	140	105	67	67	122	87	52
ЕР 9611	2										186	251	105	70	105	140	105	70	122	157	122	105	105	140	105	70
ЕР 9613	2										213	318	237	195	105	140	105	70	122	157	122	105	105	140	105	70
ЕР 9617	2										220	340	250	220	115	151	120	90	133	170	140	120	120	155	120	90
ЕР 1449	3	1278	107	63	57	45	109	76	48	38	192	251	220	171	105	140	105	87	140	175	140	122	105	140	122	87
ЕР 14411	3										223	297	258	195	140	175	140	105	175	810	192	140	140	175	157	105
ЕР 14413	3										290	374	308	241	160	160	140	110	180	210	192	145	145	180	157	110
ЕР 14417	3										300	398	328	266	170	195	160	130	205	230	215	160	160	205	170	135
ЕР 19211	4	1704	143	84	76	60	145	102	65	51	279	363	321	244	175	210	175	140	210	262	227	175	175	210	192	140
ЕР 19213	4										325	429	377	266	210	260	195	175	262	315	279	210	210	262	226	175
ЕР 19217	4										356	478	417	317	230	280	210	190	280	330	295	230	230	280	240	198
Производительность на всасывающем трубопроводе, патрон РСК-48
Модель	Патрубок ODF под пайку		Число патро- нов	Производительность системы, кВт			
				Хладагенты R12 и R502		Хладагент R22	
	дюймы	мм		Временная уста- новка	Постоянная установка	Временная установка	Постоянная установка
ЕР 485	5/8	15,9	1	60	30	75	37
ЕР 487	7/8	22,3	1	75	45	150	75
ЕР 489	1 1/8	28,6	1	112	60	224	112
ЕР 4811	1 3/8	35	1	150	75	261	112
ЕР 4813	1 5/8	41,3	1	150	75	298	150
ЕР 4817	2 1/8	54	1	170	65	310	165
ЕР 967	7/8	22,3	2	75	45	150	75
ЕР 969	1 1/8	28,6	2	150	75	300	150
ЕР 9611	„ 1 3/8	35	2	187	75	336	150
ЕР 9613	1 5/8	41,3	2	224	112	373	187
ЕР 9617	21/8	54	2	238	130	390	199
ЕР 1449	1 1/8	28,6	3	150	112	298	150
ЕР 14411	1 3/8	35	3	187	150	373	187
ЕР 14413	1 5/8	41,3	3	207	170	400	215
ЕР 14417	2 1/8	54	3	225	193	410	225
ЕР 19211	1 3/8	35	4	224	149	523	224
ЕР 19213	1 5/6	41,3	4	298	149	597	300
ЕР 19217	2 1/8	54	4	400	168	620	330
Производительность на жидкостном трубопроводе, патрон РСК-100
Чис- ло па- тро- нов	По- верх- ность фильт- рации, см2	Производительность в стандартных условиях по нормам ARI												Рекомендации для установок с производительностью. кВт											
		Количество поглощаемой воды, г								Пропускная способ- ность, кВт, при пере- ладе давления 0,14 бар				Торговое низкотем- пературное холо- дильное оборудо- вание				DEM				Замена на месте			
		R12 ..(15ррт)		R22 (бОррт)		R500 (бОррт)		R502 (ЗОррт)																	
		25 °C	52 вС	25 вС	52° С	25 °C	52 вС	25° С	52 “с	12	22	500	502	12	22	500	502	100	125	55	90	12	22	500	502
3	1897	196	115	105	82	217	135	92	74	419	527	632	373	262	349	255	210	349	436	332	280	262	349	255	210
3	1897	196	115	105	82	217	135	92	74	535	687	624	446	280	384	280	227	366	472	349	297	279	384	280	227
4	2530	262	153	140	109	290	180	122	99	546	698	841	485	364	454	540	349	454	523	628	'436	384	349	420	349
4	2530	262	153	140	109	290	180	122	99	680	880	1054	575	402	472	576	366	472	575	663	436	402	366	420	349
3.1.5. ТРУБОПРОВОДНАЯ АРМАТУРА, РЕГУЛЯТОРЫ, КЛАПАНЫ, ФИЛЬТРЫ И ПРОЧИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
935
Окончание табл. 3.1.5-12
Производительность на всасывающем трубопроводе, патрон РСК-100
Патрубок ODF под пайку		Число патронов	Производительность системы, кВт			
			Хладагенты R12 и R502		Хладагенты R22 и R500	
дюймы	мм		Временная установка	Постоянная установка	Временная установка	Постоянная установка
1 5/6	43	3	187	112	373	187
21/8	54	3	187	112	373	187
2 1/6	54	4	187	112	373	187
2 5/8	66,7	4	299	150	523	224
Обозна- чение	Диа- метр корпу- са, мм	Полная длина, мм	Соединительные пат- рубки, мм		Количество поглощаемой влаги, г, при Г, °C				Производитель- ность х1000, ккал/ч1*	
			Трубка входа	Трубка выхода	24	52	24	52		
					R12		R22		R12	R22
MMS-80	19,1	187	4,8 х 6,4	4,8 х 6,4	1,88	1,71	1,73	1,60	1,0	1,51
MMS-100	19,1	187	4,8 х 6,4	4,8 х6,4	1,88	1,71	1,73	1,60	1,0	1,51
MMS-200	25,4	267	4,83 х 6,35 6,35 х 7,93 8,03 х 9,60	4,83 х 6,35 6,35 х7,93 8,03 х 9,60	3,30	3,10	3,16	3,00	2,27	3
’’ 1 ккал/ч = 1,16 Вт.
Рис. 3.1.5-76. Небольшие фильтры-осушители для холодильников, морозильников и прочих малых установок (U.S.
Reco)
образовавшихся кислот и попадания на кожу
загрязненного хладагента, особенно при заме-
не патрона.
Отметим также, что выпускаются специаль-
ные противокислотныс минифильтры с моле-
кулярным ситом, предназначенные для домаш-
них и торговых холодильников, морозильников
и других небольших установок (например, ох-
лаждаемых прилавков-витрин). Внешний вид
таких фильтров с их характеристиками приве-
ден на рис. 3.1.5-76.
З.1.5.З.2.	Простые смотровые стекла
и смотровые стекла — индикаторы
влажности
Смотровое стекло является элементом кон-
тура, устанавливаемым на жидкостном трубо-
проводе, как правило, перед регулятором пос-
ле фильтра-осушителя, и позволяет контроли-
ровать возможное наличие в жидком хладагенте
паровых пузырей. Присутствие паровых пузы-
рей - это характерный признак, свидетельству-
ющий о появлении одной из следующих ано-
малий в работе установки:
-	недостаточное количество хладагента в
контуре;
-	аномально высокие потери давления на
фильтре, осушителе или частичная закупорка
трубопровода;
-	слишком большая разность уровней меж-
ду конденсатором и регулятором для данных
условий работы установки, требующая повыше-
ния степени переохлаждения жидкого хладаген-
та;
-	значительный тсплоприток к жидкостно-
му трубопроводу, проложенному в местах, где
31—1369
936
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
окружающая температура выше температуры
конденсации.
Многие смотровые стекла выполняют и вто-
рую функцию, а именно указывают степень
влажности хладагента в контуре. Для выполне-
ния этой функции на внутреннюю поверхность
смотрового стекла нанесено индикаторное коль-
цевое покрытие (индикаторное кольцо), в со-
став которого входит гигроскопичная соль, ме-
няющая свою окраску в зависимости от коли-
чества влаги, содержащейся в хладагенте. Из-
вестно, что допустимое содержание влаги в хла-
дагенте не должно превышать 15 ppm (1 ppm -
одна миллионная массовая доля, т.е. 1 мг воды
на 1 кг хладагента) для R12. 40 ppm для R22 и
30 ppm для R502. Следовательно, если инди-
каторное кольцо указывает на превышение этих
значений, необходимо принимать соответству-
ющие меры. В табл. 3.1.5-13 приведен пример
определения влажности контура по показани-
ям индикаторного кольца.
Зеленый цвет указывает, что контур полно-
стью обезвожен, светло-зеленый говорит о на-
чале процесса насыщения фильтров-осушите-
лей и необходимости их замены, и желтый
свидетельствует о полном насыщении фильт-
ров-осушителей. В последнем случае следует
сделать вывод о том, что контур содержит не-
допустимо много влаги и грязи и необходима
его немедленная очистка. Взаимосвязь между
наблюдающимся оттенком и состоянием конту-
ра указывается на каждом кольце. Из табл.
3.1.5-13 можно заметить, что один и тот же от-
тенок при повышении температуры соответ-
ствует более высокому содержанию влаги. Про-
странственное положение индикатора влажно-
сти в контуре не имеет значения, однако мы ре-
комендуем размещать его на ответвляющемся
отрезке трубопровода, врезанном в основной
трубопровод на его горизонтальном участке
(рис. 3.1.5-77). Тем самым можно предотвра-
тить преждевременный износ смотрового стек-
ла в результате эрозии.
При пайке врезаемого ответвления, если
такая производится, смотровое стекло - инди-
катор влажности во избежание нагрева либо
удаляется на время операции пайки, либо пре-
дохраняется с помощью охлаждения. Внешний
вид и конструкция индикатора влажности по-
казаны на рнс. 3.1.5-78, а его характеристики
приведены в табл. 3.1.5-14.
Таблица 3.1.5-13
Пример определения степени влажности хладагента, выражаемой в ppm (миллионных долях), с помощью
индикаторного смотрового стекла модели VCYL, Carly
1 — тефлоновая прокладка; 2 — стеклянный завальцованный иллюминатор; 3 — латунный корпус; 4 — табличка;
5 — индикаторное кольцо
Хладагент	Темпера- тура, °C	Цвет индикаторного кольца		
		зеленый	светло-зеленый	желтый
R 12 R11 R 113 R114	24	5	от5...15	15
	38	10	10 ...30	30
	52	15	15...45	45
R22 R502	24	30	30... 120	120
	38	45	45...180	180
	52	60	60...240	240
R502	24	15	15...60	60
	38	25	25...90	90
	52	30	30...120	120
3.1.5. ТРУБОПРОВОДНАЯ АРМАТУРА, РЕГУЛЯТОРЫ, КЛАПАНЫ, ФИЛЬТРЫ И ПРОЧИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
937
Рис. 3.1.5-77. Установка смотрового стекла — индикатора влажности на ответвляющемся отрезке трубки, врезанной в
основной трубопровод
Поверхность наблюдения и контроля
за индикаторным кольцом
Универсальный
R12, R22 и
R502
Резьбовое
соединение
Parker
герметичность
Массивный
латунный
Зеркальная
поверхность,
покрытая оловом.
протмвопылевой
защиты
Рис. 3.1.5-78. Смотровое стекло - индикатор влажности
(модель PSG, Johnson Controls)
Стекло с
ударо- и
износостой-
костью
с кольцевой
круглой
З.1.5.З.З.	Глушители на нагнетательных
магистралях
Колебания и пульсации давления газа в на-
гнетательном трубопроводе компрессора почти
всегда порождают шум, уровень которого же-
лательно понизить. Для этой цели предусмот-
рены специальные устройства, называемые
шумоглушителями или глушителями на нагне-
тательных магистралях, которые, как видно из
их названия, устанавливаются между компрес-
сором и конденсатором.
На рис. 3.1.5-79 показан пример установки
глушителя со схемой его крепления, а именно
со специальными стойками на входе и на вы-
ходе глушителя, к которым он крепится хому-
тами, предотвращающими вибрацию, а также
с вибропоглощающей гибкой проставкой меж-
ду компрессором и глушителем.
Расположение глушителя по отношению к
выходному вентилю компрессора так же важ-
но, как и выбор самого глушителя. При опре-
делении размеров глушителя следует учитывать
тип компрессора, число его цилиндров, исполь-
зуемый хладагент и длину трубопроводов. Глу-
шитель может устанавливаться в любом поло-
жении, как вертикально, так и горизонтально.
Потери давления в нем составляют, как прави-
ло, от 0,2 до 0,4 бар. Некоторые модели имеют
регулировку, с тем чтобы оптимизировать их ха-
рактеристики в зависимости от параметров ус-
тановки. В табл. 3.1.5-15 приведены размеры
и технические характеристики глушителей типа
представленных на рис. 3.1.5-79.
З.1.5.З.4.	Вибропоглотители
Вибропоглощающий гибкий шланг (вибро-
поглотитель, см. рис. 3.1.5-80) состоит из гиб-
кой сильфонной трубки, изготавливаемой из
нержавеющей стали, меди или красной латуни,
покрытой проволочной оплеткой из нержавею-
щей стали или меди.
Назначение вибропоглотителя заключается
в снижении уровня вибраций, передаваемых от
работающих механизмов (например, компрес-
соров) в холодильный контур, а также в ппзмож-
ности компенсировать внутренние напряжения,
вызванные расширением или сжатием трубо-
проводов. Вибропоглотитель устанавливается
как можно ближе к механизму, порождающе-
му вибрации, а труба, к которой он подсоеди-
няется, сразу после места соединения должна
938
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Таблица 3.1.5-14
Технические характеристики смотровых стекол—индикаторов влажности (рис. 3.1.5-78)
Модели с индикатором влажности
Модель	Резьбовой шту- цер SAE под разбортовку	Длина, мм	Модель	Резьбовой штуцер SAE под разбортовку	Дли- на, мм	Модель	Под пайку ODS		Длина, мм
							дюймы	мм	
PSG-2	1/4" под гайку	87	PSG-2MF	1/4" под гайку/под штуцер	78	PSG-2S	1/4	6,4	124
PSG-3	3/8" под гайку	90	PSG-3MF	3/8" под гайку/под штуцер	80	PSG-3S	3/8	9,6	124
PSG-4	1/2" под гайку	97	PSG-4MF	1/2" под гайку/под штуцер	86	PSG-4S	1/2	12,7	124
PSG-5	5/8" под гайку	103	PSG-5MF	5/8" под гайку/под штуцер	94	PSG-5S	5/8	15,9	124
						PSG-7S	7/8	22,3	159
						PSG-9S	1 1/8	28,6	159
PSG-1 ОТ	индикаторный элемент и круглая кольцевая прокладка
Модели без индикатора влажности
Модель	Резьбовой штуцер SAE под разбор- товку	Длина, мм	Модель	Резьбовой штуцер SAE под разбортовку	Длина, мм	Модель	Под пайку ODS		Длина, мм
							дюймы	мм	
PIP-2	1/4" под гайку	87	PIP-2MF	1/4" под гайку/под штуцер	78	PIP-2S	1/4	6,4	124
PIP-3	3/8" под гайку	90	PIP-3MF	3/8" под гайку/под штуцер	80	PIP-3S	3/8	9,6	124 j
PIP-4	1/2" под гайку	97	PIP-4MF	1/2" под гайку/под штуцер	86	PIP-4S	1/2	12,7	124
PIP-5	5/8" под гайку	103	PIP-5MF	5/8" под гайку/под штуцер	94	PIP-5S	5/8	15,9	124
						PIP-7S	7/8	22,3	159
						PIP-9S	1 1/8	28,8	159
Цвета индикаторного кольца в зависимости от влажности, ppm, при характерных температурах жидкостной ма-
гистрали________________________________________________________________________________________________
Состояние систе- мы	Цвет индикаторного кольца	R12		R22		R502	
		Влажность, ppm, при температуре жидкостной магистрали, °C					
		24	52	24	52	24	52
Сухо	Зеленый	<5	<15	<30	<60	<10	<30
Следы влаги	Желто-зеленый	5 ...15	15..50	30...110	80...220	10...50	30-120
Влажно	Желтый	>15	>50	>110	>220	>50	>120
быть закреплена на специальной опоре при по-
мощи хомута. Так как вибропоглотитель может
устранять только те вибрации, амплитуда кото-
рых направлена перпендикулярно его оси, сле-
дует предусматривать два вибропоглотителя,
устанавливаемых под углом 90° друг к другу,
чтобы поглощать вибрации, действующие
любых направлениях (рис. 3.1.5-81).
Во избежание необходимости последова-
тельной установки двух вибропоглотителей
можно использовать один вибропоглотитель
специального типа, заменяющий два шланга и
называемый в связи с этим вибропоглотигелем
двойного действия. В табл. 3.1.5-16 приведе-
ны характеристики простых вибропоглотите-
лей.
3.1.5. ТРУБОПРОВОДНАЯ АРМАТУРА, РЕГУЛЯТОРЫ, КЛАПАНЫ, ФИЛЬТРЫ И ПРОЧИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
939
Рис. 3.1.5-79. Общий вид глушителя и рекомендуемая схема его крепления в контуре (модель SCY, Carly)
Таблица 3.1.5-15
Технические характеристики и размеры глушителей (рис. 3.1.5-79)
Заводской индекс (CARLY)	Размеры соединительных пат- рубков, дюймы		Тип соедине- ния	Рекомендуемая производитель- ность, кВт	Размеры, мм			Разрушающее давление, бар
	Внутренний диаметр охва- тывающей трубы (ODF)	Наружный диаметр охва- тываемой тру- бы (ODM)			А	В	С	
SCY 30	3/8	1/2	2	7,0	53	121	161	200
SCY 40	1/2	5/8	2	10,4	53	121	161	200
SCY 50	5/8	3/4	2	17,4	53	121	165	200
SCY 60	3/4	7/8	2	от 13,9 до 20,9	93	119	169	130
SCY 70	7/8	1	2	от 17,4 до 34,8	93	118	182	130
SCY 90	1 1/8		3	от 34,8 до 58,0	93	208	282	130
SCY 110	1 3/8		3	от 58,0 до 87,0	93	208	302	130
SCY 130	1 5/8		3	от 87,0 до 174,0	93	208	302	130
SCY 170	2 1/8		3	от 174,0 до 290,0	127	549	673	200
SCY 210	2 5/8		3	от 290,0 до 377,0	156	477	625	150
SCY 250	3 1/8		3	от 377,0 до 464,0	156	667	837	150
940
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
дуговая сварка
в среде инертного газа
электронно-лучевая сварка
сильфонная гибкая трубка
из нержавеющей стали
Рис. 3.1.5-80. Элементы вибропоглощающего шланга (модель EVCYAC, Carly)
Рис. 3.1.5-81. Поглотители порождаемых компрессором вибраций, работающие по всем направлениям: слева - уста-
новка двух вибропоглотителей под углом 90° друг к другу, справа - установка одного вибропоглотителя двойного дей-
ствия (Carly)
закрепление
трубы
3.1.6. ТРУБОПРОВОДЫ
941
Таблица 3.1.5-16
Технические характеристики одной из моделей простого вибропоглотителя
(модель EVCYAC, Carly)________________________'________________________________________________
Заводской индекс (CARLY)	Соединение сваркой, внут- ренний диаметр охватыва- щей трубы (ODF), мм	Размеры, мм					Рабочее давление, бар
		в ±0,5	С ±0,5	D ± 1	Е ±6	F ± 1	
EVCYAC 2MMS	6,0	12,5	11,5	6	200	17	35
EVCYAC 3MMS	10,0	17,5	16,5	9	221	21	35
EVCYAC 4MMS	12,0	17,5	16,5	11	242	28	35
EVCYAC 5MMS	15,0	23,0	22,0	14	288	28	35
EVCYAC 5	16,0	23,0	22,0	14	288	28	35
EVCYAC 6MMS	18,0	23,0	22,0	15	318	35	35
EVCYAC 7MMS	22,0	31,0	30,0	18	318	44	35
EVCYAC 9MMS	28,0	39,0	38,0	20	360	52	35
EVCYAC 11 MMS	35,0	47,0	46,0	20	406	56	35
EVCYAC 13 MMS	42,0	55,0	54,0	20	472	70	35
EVCYAC 17 MMS	54,0	70,0	69,0	40	560	89	35
EVCYAC 21 MMS	67,0	85,0	84,0	50	670	106	30
EVCYAC 25 MMS	80,0	100,0	99,0	55	760	125	241’
EVCYAC 29MMS	88,9	131,0	130,0	55	895	143	202’
EVCYAC 33 MMS	108,0	131,0	130,0	60	930	161	20г)
EVCYAC 41 MMS	130,0	156,0	155,0	65	980	196	12
1бар=14,5 psi (фунт силы на квадратный дюйм).
По спецзаказу возможна поставка на рабочее давление 25 и 30 бар.
2> По спецзаказу возможна поставка на рабочее давление 25 бар.
3.1.6. Трубопроводы
З.1.6.1. Трубопроводы для хладагентов
З.1.6.1.1. Выбор материала, размеров
имеющихся в продаже трубопроводов
и типа их соединений
Выбор материала трубопроводов для хлада-
гентов зависит от двух обстоятельств: типа ис-
пользуемого хладагента и холодопроизводи-
тельности установки. Если установка работает
не на аммиаке, а ее холодопроизводительность
такова, что самое большое значение наружно-
го диаметра трубок не превышает 54 мм, сле-
дует заказывать исключительно медные трубо-
проводы. Во всех других случаях, т.е.:
- когда наружный диаметр труб более 54 мм,
- для любых наружных диаметров труб ус-
тановок, работающих на аммиаке,
необходимо использовать сталь.
942
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
3.1.6.1.1.1.	Медные трубопроводы1
Медные трубы используются для условий,
о которых только что было сказано, и, хотя они
более дорогостоящие, чем стальные, у них есть
ряд преимуществ, среди которых нужно отме-
тить следующие:
-	легкость и быстрота обработки и установ-
ки благодаря податливости металла;
-	выполнение соединений за минимальное
время благодаря использованию пайки или ла-
тунных переходников;
-	более низкие потери давления на трение,
обусловленные тем, что внутренняя шерохова-
тость g медных труб составляет всего около
0,0015 мм, в то время как шероховатость сталь-
ных труб около 0,045 мм;
-	сопротивление коррозии, происходящей не
только в результате циркуляции по трубам хла-
дагентов (за исключением аммиака), но и в ре-
зультате контакта с другими материалами на-
ружной поверхности труб (например, при про-
кладке трубопроводов через стены или под зем-
лей). Вместе с тем есть материалы, которые
достаточно агрессивны к меди, например неко-
торые специальные легкие бетоны, изготавли-
ваемые с добавлением аммиачных производ-
ных, или подзолистые почвы. В этом случае
медную трубу следует покрывать гибкой плас-
тиковой (полимерной) оболочкой, не забыв при
этом предпринять соответствующие меры для
устранения последствий возможной конденса-
ций;
-	достаточно высокая прочность, что позво-
ляет использовать тонкостенные трубы. Так,
например, для трубы 12x2мм разрушающее
давление равно 440 бар, т.е. если принять ко-
эффициент запаса равным 5, то максимальное
рабочее давление будет равно 88 бар.
Медные трубы поставляют в бухтах (ото-
жженные) либо в прутках (цельнотянутый про-
кат).
Трубы, поставляемые в бухтах длиной от 25
до 30 м, имеют иногда слегка приплюснутое
1 Существует Информационный центр по меди, лату-
ни и медным сплавам (Centre d’informationdu cuirve, laitons
et alliages, 58, rue de Lisbonne, 75008, Paris, tel, (1) 47-54-24-
50).
(овальное) сечение из-за того, что они сверну-
ты в кольцо, поэтому их концы, предназначен-
ные для пайки встык или внахлест, могут по-
требовать калибровки профиля.
Холоднокатаная медь также достаточно лег-
ко гнется без специальных трубогибочных при-
способлений, однако слишком крутых, резких
изгибов не допускает. Медные прямые холод-
нокатаные трубы являются более жесткими и
лучше противостоят ударным воздействиям,
чем трубы в бухтах. Они, кроме того, имеют бе-
зукоризненную рихтовку, аккуратно обрезанные
торцы и абсолютно круглое поперечное сече-
ние. Контуры установок, собираемые из таких
труб, представляют собой изделия, безупречные
со всех точек зрения. Однако эти свойства, от-
части обусловленные холодной прокаткой труб,
как правило, требуют предварительного отжи-
га тех участков труб, которые подлежат дефор-
мированию (развальцовка, изгиб, изготовление
раструба и т.д ). Холоднокатаные трубы постав-
ляются длиной от 4 до 6 м либо той, которая
будет заказана.
Медные трубы, поставлены ли они в бухте
или прямыми, всегда на концах снабжены заг-
лушками, которые устанавливаются сразу пос-
ле изготовления труб, чтобы не допустить по-
падание внутрь влажного воздуха или загряз-
няющих веществ. Заглушки должны снимать-
ся только в последний момент перед установ-
кой трубы в контур. Если от прямой трубы или
бухты отрезается для использования только
часть, на вновь появившиеся концы отрезка и
остатков трубы тотчас же следует установить
новые заглушки. Медные трубы различают
либо по их обозначению в дюймах, которое со-
ответствует наружному диаметру (табл. 3.1.6-1),
либо по наружному диаметру и толщине стенок
(табл. 3.1.6-2).
Обычные медные трубы стандартизованы1,
однако трубы, предназначенные для использо-
1 Речь идет о части стандартов серии NFA51. В нее вхо-
дят NFA51-122 “Полуфабрикаты медные. Трубы медные
круглые для воздушных кондиционеров и холодильной про-
мышленности” и NFA51-123 “Полуфабрикаты медные. Тру-
бы медные в бухтах для воздушных кондиционеров и хо-
лодильной промышленности”.
3.1.6. ТРУБОПРОВОДЫ
943
Таблица 3.1.6-1
Пример обозначения поступающих в продажу медных труб через наружный диаметр в дюймах (U.S.Reco)
1. Отожженные в бухтах				
Диаметр, дюймы	Длина, м	Масса 1 погонного метра, кг	Рабочее давление, бар	Диаметр хтолщина стенки, мм (приблизительно)
3/16	30	0,105	318	4,76 х 1
1/4	30	0,150	202	6,35 х 1
3/8	30	0,238	117	9,52 х 1
1/2	30	0,327	82	12,7 х 1
5/8	30	0,399	63	15,87х 1
3/4	15	0,510	51	19,05 х 1
7/8	15	0,593	43	22,22 х 1
1	15	0,682	37	25,4 х 1
2. Холоднокатаные прямые, изгибаемые без нагрева				
3/8	4	0,238	117	9,52 х 1
1/2	4	0327	82	12,70 х 1
5/8	4	0.399	63	15,87x1
3/4	4	0,510	51	19,05 х 1
7/8	4	0,593	43	22,22 х 1
1	4	0,682	37	25,40 х 1
3. Холоднокатаные прямые повышенной жесткости				
1 1/8	5	0,771	33	28,57 х 1
1 3/8	5	1,131	35	34,92x1,2
1 5/8	5	1,328	27	41,27x1,2
2 1/8	5	2,415	28	53,98x1,65
2 5/8	5	3,791	29	66,66x2,105
Таблица 3.1.6-2
Пример обозначения медных труб через наружный диаметр и толщину стенки в миллиметрах
Наружный диаметрх хтолщина стенки, мм	Внутрен- ний диа- метр, мм	Площадь проходного сечения, м2	Внутренняя поверхность погонного метра, м2	Наружная поверхность погонного метра, м2	Отношение на- ружной поверхно- сти к внутренней	Внутренний объем погон- ного метра, дм3	Масса по- гонного метра, кг
6x1	4	0,0000126	0,0126	0,0188	1,5	0,0126	0,140
10 X 1	8	0,0000503	0,0251	0,0314	1,25	0,0503	0,252
12 х 1	10	0,0000785	0,0314	0,0377	1,2	0,0785	0,310
16 X 1	14	0,0001539	0,0440	0,0503	1,14	0,1539	0,412
22 х 1	20	0,0003142	0.0628	0,0691	1,1	0,3142	0,590
28 х 1,5	25	0,0004909	0,0785	0,0880	1,12	0,4909	1,120
35 х 1,5	32	0,0008042	0,1005	0,1100	1,09	0,8042	1,420
42 х 1,5	39	0,0011946	0,1225	0,1319	1,08	1,1946	1,710
54 х 2	50	0,0019635	0,1571	0,1696	1,08	1,9635	2,940
64 х 2	60	0,0028274	0,1885	0,2011	1,07	2,8274	3,467
76 х 2	72	0,0040715	0,2262	0,2388	1,06	4,0715	4,140
944
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Рис. 3.1.6-1. Соединение трубы, конец которой разваль-
цован под углом 45°, со штуцером, конец которого обрабо-
тан иа конус с тем же углом, при помощи накидной гайки
(резьба трубная цилиндрическая)
вания в холодильных установках, должны от-
вечать специальным требованиям, которые
предъявляются к ним холодильной промышлен-
ностью. Такие трубы имеют категорию “R” (по
немецким стандартам) или “L” (по американс-
ким стандартам). В любом случае необходимо
обязательно убедиться в том, что толщина стен-
ки трубы данного диаметра достаточна, чтобы
выдержать предусмотренное в установке дав-
ление.
При этом следует иметь в виду, что чем
больше диаметр трубы с данной толщиной
стенки, тем на меньшее значение максималь-
но допустимого рабочего давления она рассчи-
тана. Кроме того, во Франции, например, час-
то принимают коэффициент запаса, равный 5,
т.е. максимально допустимое рабочее давление
в 5 раз меньше разрушающего давления, в то
время как в других странах этот коэффициент
менее высок и растет при повышении диамет-
ра рассматриваемой трубы (см. табл. 3.1.6-1).
При составлении заказа на поставку медных
труб сведения о них обычно должны указывать-
ся в следующем порядке: материал и его каче-
ство; состояние поставки; число труб, или их
полная длина, или масса в килограммах; раз-
меры в миллиметрах (наружный диаметрхтол-
щина стенки) и, наконец, возможные ссылки на
стандарт.
Соединение труб между собой производит-
ся с помощью резьбовых штуцеров (ниппелей),
пайки или фланцевых стыков. Соединение труб
с различной арматурой, используемой в холо-
дильных установках (ТРВ, фильтры и т.п ), про-
изводится теми же способами. Резьбовые со-
единения могут быть выполнены с шагом, на-
зываемым SAE (Американский стандарт обще-
ства инженеров по автоматике), который соот-
ветствует трубной цилиндрической резьбе, или
с шагом, называемым брнггсовским (резьба
Бриггса), который соответствует трубной кони-
ческой резьбе.
Резьбовые соединения SAE часто называют
“резьбовыми SAE под разбортовку (разваль-
цовку)” или просто “разбортовкой (развальцов-
кой, распарковкой)” с указанием “штуцер” или
“гайка” в соответствии с исполнением наконеч-
ника. Слово “разбортовка (развальцовка, рас-
парковка)” означает расширение или раструб,
в который входит наконечник штуцера (нип-
пель) второй части соединяемой трубы, срезан-
Рис. 3.1.6-2. Детали трубной конической резьбы (Бриггса) - слева и соединение типа NPT с наконечником трубы, име-
ющим наружную резьбу (МРТ), и муфтой, имеющей внутреннюю резьбу (FPT), - справа (U.S. Reco)
наконечник MPT
3.1.6. ТРУБОПРОВОДЫ
945
Рис. 3.1.6-3. Образцы резьбовой соединительной арматуры из меди (U.S. Reco)
ный на конус под углом 45°. Разбортовка вы-
полняется таким образом, чтобы труба закан-
чивалась раструбом. Для разбортовки исполь-
зуется оправка с конусностью, соответствующей
данному соединению (т.е. 45°), с помощью ко-
торой в несколько приемов конец трубы ра< ши-
ряют, образуя конический раструб. Далее при
завинчивании надетой на развальцованную
(разбортованную) трубу гайки, которая навин-
чивается на ппуцеп (ниппель), конус ниппеля
прижимается к раструбу, чем обеспечивается
герметичность соединения без каких бы то ни
было прокладок. На рис. 3.1.6-1 можно увидеть,
как развальцованный под углом 45° конец тру-
бы с помощью накидной гайки прижимается к
наконечнику штуцера, срезанному также под
углом 45°.
Резьбовые соединения с резьбой Бриггса
(трубная коническая) могут выполняться с на-
резкой резьбы прямо по наружному или внут-
реннему диаметру трубы. В этом случае конец
трубы с наружной резьбой обозначается буква-
ми MPT (Male Pipe Thread), а конец трубы с
внутренней резьбой обозначается буквами FPT
(Female Pipe Thread). Когда нет необходимос-
ти уточнять, о какой резьбе — наружной или
внутренней - идет речь а просто нужно ука-
зать, что применяется трубная коническая резь-
ба, говорят, что тип резьбового соединения со-
ответствует NPT (National Pipe Thread). На
рис.3.1.6-2 представлены элементы трубной
конической резьбы и пример соединения типа
NPT.
На рис. 3.1.6-3 показаны варианты выпол-
нения резьбовой соединительной арматуры тру-
бопроводов, представляющей собой ппуцрры и
муфты как с резьбой SAE (трубная цилиндри-
ческая), так и с резьбой Бриггса (трубная ко-
ническая). В качестве примера укажем, что тре-
тий слева вверху тройник имеет два штуцера
(левый и нижний) с резьбой SAE под разбор-
товку, а третий (правый) его наконечник имеет
наружную трубную коническую резьбу (МРТ).
Кроме резьбовых соединений, о kotoi ых мы
только что говорили, существуют паяные соеди-
нения, использующие смачивающий припой.
Детали этих соединений очень разнообразны и
включают тройники, кресты, угольники и т.д.
с различными радиусами. Наиболее часто они
изготавливаются путем холодной деформации
сечения медной трубки. Встречаются, однако,
соединения под сварку, изготовленные на заво-
де штамповкой из латуни, а также соединитель-
ная арматура из бронзы, тоже заводского изго-
товления, в основном для размеров, которые
трудно обеспечить непосредственно путем де-
формирования медной трубки. Паяные соеди-
нения используются, как правило, на трубопро-
водах, наружный диаметр которых достигает 22
мм и более, однако они могут, разумеется,
встречаться и при меньших размерах Изготав-
ливаются они, как показывает название, при
помощи пайки, т.е. операции, заключающейся
в неразъемном соединении двух металлических
деталей с помощью металлического припоя,
находящегося в жидком состоянии, температу-
946
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
ра плавления которого ниже температуры плав-
ления соединяемых деталей.
Различаются три вида пайки1: высокотем-
пературная (твердые припои), пайка мягким
припоем и пайка под флюсом, при этом в каче-
стве припоя используются сплавы на основе
серебра, свинцово-оловянные сплавы, а в ка-
честве флюсов - добавки фосфора или специ-
альные порошки (пасты) (табл. 3.1.6-3).
Концы труб с разделкой под пайку обозна-
чаются аббревиатурами ODM (Outside Diameter
Male) или ODF (Outside Diameter Female), ко-
торые указывают величину наружного диамет-
ра соответствующего наконечника в зависимо-
сти от того, является ли он охватываемым
(Male) или охватывающим (Female). Когда нуж-
но просто указать, что речь идет о паяном со-
единении, не уточняя тип наконечника, исполь-
зуют общее обозначение ODS (Outside Diameter
System). На рис. 3.1.6-4 приведено несколько
примеров участков трубопроводов для паяных
соединений с характеристиками разделки нако-
нечников. Эти соединения отвечают требовани-
ям американского стандарта ASME (Американ-
ское общество инженеров-механиков) ANSI
В16-22.
Соединение трубопроводов или трубопрово-
да н элемента арматуры может также произво-
диться при помощи фланцев (фланцевых про-
ставок). Фланцем называется пластина (диск),
на периферии которой имеются отверстия для
болтов, а в центре - отверстия с диаметром,
соответствующим диаметру трубы или патруб-
ка (наружному или внутреннему, в зависимос-
ти от типа фланца), подлежащих соединению.
Герметичность фланцевого соединения обеспе-
чивается с помощью прокладок, устанавливае-
мых между двумя соединяемыми фланцами.
Существуют также глухие фланцы, без цент-
1 Читатели, интересующиеся этой темой, могут обра-
титься к 12-й части 2-го тома 6-го издания книги “Холодиль-
ные установки” (Installations frigorifiques, P.Rapin, PJacquard),
7-й части “Руководства по холодильным установкам и их
обслуживанию” (Manuel de refrigeration et d’entretien). кото-
рое распространяет концерн “Primagaz”, а также посмотреть
маленькую желтую книжечку “Руководство по пайке”
(Guide de la brasure) издания компании “Dehon”.
рального отверстия. Такие фланцы, называемые
также крышками, используются в качестве за-
глушек на концах труб.
Фланцевые соединения без труда разбира-
ются, что облегчает операции по техническому
обслуживанию или механизации установок.
Вместе с тем они достаточно громоздки и не-
красивы, поэтому используются главным обра-
зом в случаях, когда не требуется эстетичный
внешний вид соединения.
Фланцевые соединения стандартизованы.
Основные типы стандартных фланцев приведе-
ны в табл. 3.1.6-4. В каталогах производителей
фланцы обозначаются аббревиатурой ODS для
медных труб или SW, WN и FPT для стальных
труб. Эти обозначения соответствуют стандар-
там США.
На рис. 3.1.6-5 представлены некоторые об-
разцы фланцев, а на рнс. 3.1.6-6 дан пример
фланцевых соединений и приварных фланце-
вых проставок регулятора и фильтра. Такие
фланцы без труда обеспечивают подсоединение
стальной трубы к медной и могут быть скомби-
нированы в вариантах (SWxWN), (SWxODS),
(WNxODS), (SPTxSW) и т.д.
3.1.6.1.1.2. Стальные трубы'
Стальные трубы изготавливаются и постав-
ляются в соответствии с требованиями целого
ряда стандартов, построенных на основе трех
главных показателей: номинального диаметра,
номинального давления н рабочего давления.
Номинальный диаметр (безразлично, в милли-
метрах или дюймах) характеризует различные
элементы труб, подлежащие соединению (флан-
цы, наконечники и т.д ). Поскольку точно вы-
держивается только значение наружного диа-
метра труб, а толщина стенок при переходе от
1 Всю информацию о стальных трубах можно получить
в информационном техническом центре трубопрокатной
промышленности (Soditube, rue d'Astorg, 75008, Paris, tel. (1)
42-66-93-70). Этот орган издает интересный документ, со-
ставляемый Р. Corpet и озаглавленный “Монтаж трубопро-
водов из стальных труб” (Mise en ceurve des tubes d’acier dans
les tuyauteries). Существует также инструкция “Как выбрать
стальные трубы для перекачки сред под давлением”
(Comment choisur un tube en acier pour canalisations de fluides
sous pression, G.Aure), разработанная компанией Vallourec.
3.1.6. ТРУБОПРОВОДЫ
947
Характеристики некоторых припоев (Dehon)
Таблица 3.1.6-3
Припои с высоким содержанием серебра. Превосходная смачивающая способность позволяет им проникать в
узкие зазоры между соединяемыми деталями, что делает очень выгодным использование таких припоев. Эти припои
характеризуются отличным сочетанием температур плавления, механических характеристик и текучести и полностью
подходят для использования в большинстве соединений.
Обозна- чение0	Состав, %				Диапазон темпера- тур плав- ления, °C	Механические ха- рактеристики			Стандарты			Расфасовка					
	Ag	Си	Zn	Cd		даН/мм2	А (V), %	d (Hb)	AFNOR А81362	DIN8513	BS 1845	Банки, кг				Тубусы, шт.	
												0,5	1	2,5	5	15	10
D45	45	15	16	24	605...620	45	30	9,1	45А1				X		X	X	
D40 D40E	40	19	21	20	595...630	42	30	9	40А1	LAg40Cd	AGIO	X	X	X	X		
D35 D35E	35	26	21	18	610...700	42	29	8,9	35А1			X	X	X	X		
D30 D30E	30	28	21	21	600...690	38	30	8.8		LAg30Cd	AG12	X	X	X	X		X
Припои на основе серебра и фосфора. Содержат от 5 до 7% фосфора, что придает им травильную способность,
содействующую самоочищению облуживаемых поверхностей. Они предназначены для пайки меди и медных сплавов и
пригодны для соединения больших стыков. Наличие от 2 до 15% серебра обеспечивает лучшие механические характе-
ристики, чем у припоев на основе меди и фосфора.
Обозна- чение	Состав, %			Диапазон темпера- тур плав- ления, °C	Механические харак- теристики			Стандарты			Расфасовка					
	Ag	Си	Р		К (^вр),^ даН/мм2	А (V), %	d (Hb)	AFNOR А81362	DIN8513	BS 1845	Банки, кг					ту- бусы, шт.
											0,5	1	2,5	5	15	25
DP155	15	80	5	650...800	70	10	8,4	05В1	LAglSP	CPI		X		X		
DP56	5	88,5	6,5	630... 780	65	8	8,2	06В2	LAg5P	CP4		X		X		X
DP26	2	91,3	6,7	645..818	55	6	8,2	06В1	LAg2P	CP2		X		X		
Припои без кадмия для аппаратов пищевой промышленности. При изготовлении машин и аппаратов пищевой
промышленности использование материалов, содержащих кадмий, запрещено, поскольку высказываются предположе-
ния, что кадмий относится к канцерогенным веществам. Для повышения безопасности компания «Dehon service» пред-
лагает припой без кадмия с очень высокими механическими характеристиками, эквивалентный по смачивающим свой-
ствам припоям с высоким содержанием серебра (этот припой требует контролируемого охлаждения).
Обо- значе- нне”	Состав, %				Диапазон темпера- тур плав- ления, °C	Механические харак- теристики			Стандарты			Расфасовка			
	Ag	Си	Zn	Sn		R (стврХ даН/мм2	А (ч0, %	d (Hb)	AFNOR А81362	DIN 8513	BS 1845	Банки, кг			
												0,5	1	2,5	5
D55A D55AE	55	21	22	2	630...660	51	п	9,2	56А1	LAg55Sn	AG14	X	X	X	X
Флюс для пайки. Флюс для пайки (или протравливатель DX) предназначен для очистки спаиваемых поверхно-
стей и защиты от окисления во время пайки. Его химический состав обеспечивает активность флюса прн температурах
на 100°С ниже и выше диапазона температур плавления.
Обозначе- ние	Температурный диапазон химиче- ской активности, °C	Область использования	Состояние	Расфасовка			
				Банки,г			
				90	150	600	1200
DX Поро- шок	500... 750	Универсальный флюс, особен- но рекомендуемый для нержавеющих сталей и медных сплавов	Порошок	X		X	
DX Паста	500...750		Паста		X		X
1) Прутки, покрытые защитной обмазкой, имеют в обозначении букву Е. Пример: D35E.
948
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Охватываемый конец
Охватывающий конец
Номинальный диаметр под пайку, дюймы	Охватываемый конец			Охватывающий конец			Толщина Т	Внутренний диа- метр стопорного буртика О
	Наружный диаметр А		Длина К	Внутренний диа- метр F		Длина муфты G		
	min	max	mln	mln	max	mln	min	mln
1/4	6,325	6,375	9,5	6,426	6,477	7,9	0,588	4,572
3/8	9,500	9,550	9,5	9,601	9,652	7,9	0,660	7,620
1/2	12,68	12,73	11.1	12,78	12,83	9,5	0,787	9,906
5/8	15,85	15,90	14,3	15,95	16,00	12,7	0,914	13,21
3/4	19,02	19,08	17,5	19,13	19,18	15,9	0,965	16,00
7/8	22,20	22,25	20,6	22,30	22,35	19,1	1,041	18,80
1 1/8	28,54	28,61	24,6	28,66	28,71	23,0	1,168	24,89
1 3/8	34,89	34,96	26,2	35,01	35,06	24,6	1,270	31,24
1 5/8	41,22	41,33	29,4	41,38	41,44	26,2	1,397	37,34
2 1/8	53,92	54,03	35,7	54,08	54,14	34,1	1,626	49,28
2 5/8	66,62	66,73	38,9	66,78	66,84	37,3	1,880	61,47
31/8	79,32	79,43	43,7	79,48	79,54	42,1	2,108	73,41
3 5/8	92,02	92,13	50,0	92,18	92,25	48,4	2,362	85,60
41/8	104,7	104,8	56,4	104,9	104,9	54,8	2,656	97,54
Рис. 3.1.6-4. Образцы медных соединительных патрубков с разделкой концов под пайку (U.S. Reco)
3.1.6. ТРУБОПРОВОДЫ
949
Таблица 3.1.6-4
Обзор комплектов стандартных фланцев общего назначения
Французские стандарты	Номинальное давле- ние (PN), бар	Марка стали	Номинальный диа- метр (DN), мм	Наружные диаметры труб, мм
1. Приварные уголковые фланцы				
NF Е 29-222	10	А-37	от 10 до 1000	от 13,5 до 1016
NF Е 29-223	16	А-37	от 10 до 600	от 13,5 до 610
MF Е 29-224	25	А-37	от 10 до 600	от 13,5 до 610
NF Е 29-225	40	А-37	от 10 до 500	от 13,5 до 508
NF Е 29-226	64	А-42	от 10 до 400	от 13,5 до 406,4
NF Е 29-227	100	А-42	от 10 до 350	от 17,2 до 355,6
NF Е 29-228	160	А-42	от 10 до 300	от 17,2 до 323,9
2. Плоские круглые фланцы				
NF Е 29-241	6	А-37	от 10 до 1000	от 13,5 до 1016
NF Е 29-242	10	А-37	от 10 до 1000	от 13,5 до 1016
NF Е 29-243	16	А-37	от 10 до 500	от 13,5 до 508
NF Е 29-244	25	А-37	от 10 до 400	от 13,5 до 406,4
NF Е 29-245	40	А-37	от 10 до 500	от 13,5 до 508
3. Плоские приварные буртики для плоских круглых фланцев				
NF Е 29-252	10	А-37	от 10 до 1000	от 13,5 до 1016
NF Е 29-253	16	А-37	от 10 до 500	от 13,5 до 508
NF Е 29-254	25	А-37	от 10 до 400	от 13,5 до 406,4
NFE 29-255	40	А-37	от 10 до 500	от 13,5 до 508
4. Уголковые приварные буртики для плоских круглых фланцев				
NF Е 29-256	10	А-37	от 10 до 1000	от 13,5 до 1016
NF Е 29-257	16	А-37	от 10 до 500	от 13,5 до 508
NF Е 29-258	25	А-37	от 10 до 400	от 13,5 до 406,4
NF Е 29-259	40	А-37	от 10 до 500	от 13,5 до 508
5. Плоские фланцы с шейкой на резьбе				
NF Е 29-260	6	А-37	от 10 до 100	от 17,2 до 114,3
6. Уголковые фланцы с посадкой				
NFE 29-261	6	А-37	от 10 до 100	от 17,2 до 114,3
NF Е 29-262	10	А-37	от 10 до 150	от 17,2 до 168,3
NF Е 29-263	16	А-37	от 10 до 150	от 17,2 до 168,3
7. Овальные фланцы на резьбе				
NF Е 29-270	6	А-37	от 6 до 100	от 10,2 до 114,3
8. Уголковые овальные фланцы с шейкой на резьбе				
NF Е 29-271	6	А-37	от 6 до 100	от 10,2 до 114,3
NF Е 29-272	10 или 16	А-37	от 6 до 40	от 10,2 до 48,3
9. Плоские приварные фланцы				
NF Е 29-281	6	А-37	от 10 до 1000	от 13,5 до 1016
NF Е 29-282	10	А-37	от 10 до 1000	от 13,5 до 1016
NF Е 29-283	16	А-37	от 10 до 600	от 13,5 до 610
10. Глухие фланцы				
NF Е 29-291	6	А-37	от 10 до 1000	от 13,5 до 1016
NF Е 29-292	10	А-37	от 10 до 1000	от 13,5 до 1016
NF Е 29-293	16	А-37	от 10 до 1000	от 13,5 до 1016
NF Е 29-294	25	А-37	от 10 до 600	от 13,5 до 610
NF Е 29-295	40	А-37	от 10 до 600	от 13,5 до 610
950
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
ОВАЛЬНЫЕ ФЛАНЦЫ
Для стальных труб от 1/4" до 1" (от 8 до 25мм).
Для медных труб от 1/4" до 1 1/8" ODS
W.N.
Паяный фланец для
медноиНруоы
КВАДРАТНЫЕ ФЛАНЦЫ
Для стальных труб
от 1 1/4" до 4"
(от 32 до 100 мм).
Для медных труб от
1 3/8" до 4 1/8" ODS
S.W.
Плоский приварной
фланец
Фланец с внутренней	Плоский приварной
Уголковый приварной
фланец
Рис. 3.1.6-5. Образцы фланцев, поступающих в продажу (U.S. Reco)
Уголковый приварной
фланец
КРУГЛЫЕ ФЛАНЦЫ
Для стальных труб от 5" до 8" (от 125 до 200 мм)
s.w.
0.DX
Рис. 3.1.6-6. Различные типы фланцев и пример соединения главного клапана с фильтром при помощи приварных
фланцев (U.S. Reco).
SW - обработка внутренней поверхности центрального отверстия плоского фланца (Socket-Welding), в которое входит
конец привариваемой трубы;
WN — уголковый фланец (Weldins--Neck), обработанный для приварки к трубе встык;
FPT - фланец с внутренней конической трубной резьбой (Briggs Femelie) для навинчивания на конец трубы с анало-
гичной наружной резьбой;
ODS - медный фланец, припаянный к трубе (соединение ODS)
3.1.6. ТРУБОПРОВОДЫ
951
одного типа трубы к другому может меняться,
номинальные диаметры лишь приблизительно
соответствуют фактическим значениям внут-
ренних диаметров. Номинальные диаметры
стальных труб приведены в табл. 3.1.6-5.
Номинальным давлением называют расчет-
ное давление, исходя из которого были выбра-
ны трубы, стыки, фланцы и т.д. Не следует сме-
шивать номинальное давление и максимально
допустимое рабочее давление, которое зависит
от материала и температуры. При 20°С рабо-
чее давление равно номинальному. При повы-
шении температуры в зависимости от матери-
ала максимально допустимое рабочее давление
либо растет, либо падает. Различают также дав-
ление опрессовки, соответствующее давлению,
которым трубы испытываются на заводе-изго-
товителе. Как правило, оно в 1,5 раза превы-
шает номинальное давление.
Свойства стали сильно зависят от темпера-
туры. При низких температурах сталь меняет
структуру зерна и становится хрупкой. При по-
вышении температуры начинается изменение
металлической структуры, вначале приводящее
к падению механической прочности, а затем,
при более высоких температурах, начинается
явление текучести.
Все стальные трубы, предназначенные для
использования в особых условиях (а такими как
раз и являются условия в холодильных установ-
ках), должны строго соответствовать стандарти-
зированным техническим требованиям, особен-
но в отношении сырья, из которого они изго-
тавливаются.
В холодильной промышленности, как пра-
вило, используются бесшовные трубы горяче-
го волочения (горячекатаные), которые бывают
крупной и средней (табл. 3.1.6-6) серии, а так-
Таблица 3.1.6-5
Номинальные диаметры стальных труб
DN	DN	DN	DN	DN	DN
3	12	40	150	450	1000
4	15	50	200	500	1200
5	16	65	250	600	1400
6	20	80	300	700	1600
8	25	100	350	800	1800
10	32	125	400	900	2000
же бесшовные цельнотянутые трубы с гладкими
концами для среднего давления (табл. 3.1.6-7).
Прежде чем заказывать стальные трубы, не-
обходимо убедиться в том, что выбранный тип
трубы удовлетворяет заданным условиям рабо-
ты. Каждый заказ должен быть правильно
оформлен н содержать номер стандарта, кото-
рый регламентирует технические условия на
данную трубу, н фактические размеры (наруж-
ный диаметрхтолщина стенки, мм). Соедине-
ния стальных труб осуществляются при помо-
щи фланцев, резьбы или сварки. Резьбовые со-
единения применяются только на горячеката-
ных трубах с нарезными концами. Они позво-
ляют соединять стальные трубы с нарезкой на
концах при помощи муфт или втулок из кова-
ной или штампованной стали.
Собственно говоря, термин “нарезной ко-
нец” служит для обозначения наружной резь-
бы, в отличие от термина “нарезное отверстие”,
означающего внутреннюю резьбу. При наруж-
ной резьбе деталь с нарезкой является охваты-
ваемой, при внутренней - охватывающей. Сле-
довательно, при использовании трубы с нарез-
кой это будет либо нарезное отверстие (охва-
тывающая труба, наиболее часто встречающий-
ся случай), либо нарезной конец (охватываемая
труба, предназначенная для ввинчивания в ох-
ватывающую трубу или в отверстие в какой-
либо арматуре).
Между обозначением резьбы и действитель-
ным наружным диаметром стальной трубы су-
ществует взаимно однозначное соответствие
(табл. 3.1.6-8).
При сборке установки на конец трубы на-
винчивают переходник (муфту), на (в) который
навинчивают (ввинчивают) следующую трубу.
На другом конце второй трубы закрепляют сле-
дующий переходник (муфту) и т.д. Поскольку
все элементы завернуты один в другой, разбор-
ка должна производиться в обратном направ-
лении, начиная с последнего элемента, что де-
лает практически невозможным разборку уста-
новки в данной точке.
Тем не менее всегда следует предусматри-
вать возможность последующей разборки либо
в целях технического обслуживания установки,
952
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Таблица 3.1.6-6
Горячекатаные стальные бесшовные трубы с резьбовыми концами (средняя серия по стандарту NF А49-115)
Наружный диаметр, мм			Толщина стен- ки, мм	Масса погонного метра, кг		Проходное 2 сечение, см	Обозначение резьбы, дюй- мы
теоретиче- ский	максималь- ный	минималь- ный		С гладкими концами	С резьбой под муфту		
13,5	14,0	13,2	2,3	0,635	0,639	0,622	1/4
17,2	17,5	16,7	2,3	0,845	0,851	1,25	3/8
21,3	21,8	21,0	2,6	1,20	1,21	2,04	1/2
26,9	27,3	26,5	2,6	1,56	1,57	3,70	3/4
33,7	34,2	33,3	3,2	2,41	2,43	5,85	1
42,4	42,9	42,0	3,2	3,09	3,12	10,2	1 1/4
48,3	48,8	47,9	3,2	3,56	3,60	13,8	1 1/2
60,3	60,8	59,7	3,6	5,03	5,Ю	22,1	2
(70)	70,5	69,3	3,6	5,90	6,01	31,0	2 1/4
76,1	76,6	75,3	3,6	6,44	6,56	37,2	2 1/2
88,9	89,5	88,0	4,0	8,38	8,55	51,3	3
(101,6)	102,1	100,4	4,0	9,63	9,81	68,7	3 1/2
114,3	115,0	113,1	4,5	12,2	12,5	87,1	4
139,7	140,8	138,5	4,5	15,0	15,5	134	5
(165,1)°	166,5	163,9	4,5	17,8	18,4	191	6
Рекомендуется, по возможности, избегать использования размеров, указанных в скобках.
11 Диаметр 165,1мм рекомендуется использовать только для резьбовых соединений. Если резьба не применяется,
желательно выбирать диаметр 168,3мм по стандарту NF А49-112.
Таблица 3.1.6-7
Бесшовные цельнотянутые стальные трубы с гладкими концами (NF А49-112 и JSO64)
Номинальный диаметр DN, мм	Наружный диаметр х толщина стен- ки, мм		Внутренний диаметр, мм	Проходное сечение, м2	Поверхность, м2		Отношение наружной поверхности к внутренней	Внутренний объем, дм3/м	Масса по- гонного метра, кг
					внутренняя	наружная			
	10,2 х	1,6	7	0,00003848	0,0220	0,0320	1,457	0,03848	0,339
10	13,5 х	1,8	9,9	0,00007698	0,0311	0,0424	1,364	0,07698	0,519
	17,2х	1,8	13,6	0,00014526	0,0427	0,0540	1,265	0,14526	0,684
15	21,3 х	2,0	17,3	0,0002351	0,0543	0,0669	1,231	0,2351	0,952
20	26,9 х	2,3	22 3	0,0003906	0,0701	0,0845	1,206	0,3906	1,40
25	33,7 х	2,6	28,5	0,0006379	0,0895	0,1059	1,182	0,6379	1,99
32	42,4 х	2,6	37,2	0,0010869	0,1169	0,1332	1,140	1,0869	2,55
40	48,3 х	2,6	43,1	0,0014590	0,1354	0,1517	1,121	1,4590	2,93
50	60,3 х	2,9	54,5	0,0023328	0,1712	0,1894	1,106	2,3328	4,11
65	76,1 х	2,9	70,3	0,0038815	0,2209	0,2391	1,083	3,8815	5,24
80	88,9 х	3,2	82,5	0,0053456	0,2592	0,2793	1,083	5,3456	6,76
100	114,3	3,6	107,1	0,0090088	0,3365	0,3591	1,067	9,0088	9,83
125	139,7	4,0	131,7	0,0136226	0,4137	0,4389	1,061	13,6226	13,4
150	168,3	4,5	159,3	0,0199306	0,5005	0,5287	1,056	19,9306	18,2
200	219,1	6,3	206,5	0,0334911	0,6487	0,6883	1,061	33,4911	33,1
250	273 х	6,3	260,4	0,0532564	0,8181	0,8577	1,048	53,2564	41,4
300	323,9	7,1	309,7	0,0753308	0,9730	1.0176	1,046	75,3308	55,5
350	355,6	8,0	339,6	0,0905785	1,0669	1,1192	1,047	90,5785	68,6
400	406,4	8,8	388,8	0,1187251	1,2215	1,2767	1,045	118,7251	86,3
450	457 х	10,0	437	0,1499867	1,3729	1,4357	1,046	149,9867	НО
500	508 х	11,0	486	0,1855079	1,5268	1.5959	1,045	185,5079	135
600	610х	12,5	585	0,2687829	1,8378	1,9164	1,043	268,7829	184
3.1.6. ТРУБОПРОВОДЫ
953
Таблица 3.1.6-8
Соответствие меящу обозначением резьбы в резьбовом
соединении и действительным наружным диаметром
трубы
Обозначение резьбы, дюймы	Действительный наружный диаметр трубы, мм
1/4	13,5
3/8	17,2
1/2	21,3
3/4	26,9
1	33,7
1 1/4	42,4
1 1/2	48,3
2	60,3
2 1/4°	70,0
2 1/2	76,1
3	88,9
3 1/2	101,6
4	114,3
5	139,7
6	165,1
^Использования этого размера, по возможности, сле-
дует избегать.
либо для модификации или увеличения разме-
ров. Следовательно, в соответствующим обра-
зом выбранных точках контура необходимо ус-
тановить элементы, которые, при необходи-
мости, позволят разобрать и вновь собрать часть
контура.
Для этой цели наиболее удобно использо-
вать соединения типа “Union” (рис. 3.1.6-7),
состоящие из трех деталей: двух переходников,
ввинчиваемых в трубы или навинчиваемых на
них, и накидной гайки, которая навинчивается
на один из переходников, упираясь в заплечик
другого. Различают муфты Union и угольники
переходник с заплечиком
переходник с наружной резьбой для гайки
и внутренней резьбой для трубы
Рис. 3.1.6-7. Соединение Union с конусным уплот-
нением
Union, причем и те и другие обычно имеют ко-
нусные уплотнения.
Сварные соединения труб производятся при
помощи газовой сварки, использующей ацети-
лен и некоторые природные газы в смеси с кис-
лородом, или элекгродуговой сварки. Кроме
того, так же как и медные трубы, стальные мо-
гут соединяться при помощи фланцев.
З.1.6.1.2.	Определение диаметра труб
При расчете размеров холодильных трубо-
проводов учитываются три главных парамет-
ра, которые по значимости выстраиваются сле-
дующим образом:
-	потери давления в виде эквивалентного
изменения температуры насыщенных паров
(измеряются в К);
-	скорость потока;
-	обеспечение возможности возврата мас-
ла.
Потери давления в трубопроводах напрямую
влияют на холодопроизводительность установ-
ки. Более того, если при возрастании потерь
давления в трубопроводах холодопроизводи-
тельность падает, то мощность, потребляемая
установкой, возрастает (табл. 3.1.6-9).
Анализ данных табл. 3.1.6-9 позволяет сде-
лать вывод, что основные характеристики хо-
лодильной установки неразрывно связаны с
потерями давления. Так как потери давления с
ростом скорости увеличиваются в квадрате, лег-
ко заключить, что уже только из соображений
экономии размеры трубопроводов необходимо
определять с максимальной тщательностью.
Наибольшее влияние на холодопроизводитель-
ность и потребляемую мощность оказывают
параметры трубопроводов всасывания, нагне-
тания и обратных трубопроводов (для устано-
вок, работающих с переменной циркуляцией
хладагента).
Потери давления в жидкостных трубопро-
водах можно рассматривать как незначитель-
ные, тем более, что регулятор выбирается та-
ким образом, чтобы его собственные потери
давления были минимальными и чтобы в жид-
костном трубопроводе не образовывались па-
ровые пузыри. Во избежание этого последнего
954
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Таблица 3.1.6-9
Влияние потерь давления на холодопроизводительность и потребляемую мощность компрессора, работающего
на R12 при температуре испарения Т(|=+4°С и температуре конденсации 4=+38°С
Потери давления	Холодопроизводительность, %	Потребляемая мощность, %
ОК	100	100
1 К во всасывающем трубопроводе (ТА)	96,2	103,1
1 К в нагнетательном трубопроводе (TR)	99,4	102,5
2 К во всасывающем трубопроводе (ТА)	92,2	106,9
2 К в нагнетательном трубопроводе (TR)	98,8	105
явления необходимо, особенно для длинных
жидкостных трубопроводов, обеспечить доста-
точное переохлаждение жидкости. Нельзя упус-
кать из виду, что для жидкостных трубопрово-
дов нужно также учитывать дополнительные
статические потери давления, необходимые для
преодоления разности уровней.
Для определения потерь давления в трубо-
проводе требуется знать местные потери дав-
ления на запорной арматуре, различных клапа-
нах, приборах и т.д. После этого полные поте-
ри давления рассчитываются исходя из приве-
денной длины трубопровода, равной фактичес-
кой длине, увеличенной на эквивалентную дли-
ну, соответствующую местным потерям давле-
ния на различной арматуре и приборах.
Значения эквивалентной длины трубопрово-
дов для основных видов холодильной армату-
ры были приведены в табл. 2.3.5-3 и 2.3.5-4.
В табл. 3.1.6-10 даны средние значения по-
терь давления в холодильной установке для раз-
личных трубопроводов с эквивалентной длиной
30 м. Эти величины, учитывающие как эконо-
мические, так и технические факторы, послу-
жили основой для разработки графиков, пред-
ставленных на рис. 3.1.6-8-3.1.6-19.
Что касается скорости потока хладагента, то,
по возможности, следует придерживаться дан-
ных, приведенных в табл. 3.1.6-11, в отноше-
нии которых эксперименты показывают их бли-
зость к оптимальным значениям. Оптимальная
скорость увеличивается с ростом диаметра.
Если превысить рекомендованные значения
максимальных величин, в некоторых случаях
появляется опасность возрастания шумов в вен-
тилях, непрямолинейных участках трубопрово-
дов (угольниках и т.д.) и другой арматуре.
Размеры жидкостного трубопровода от кон-
денсатора до ресивера (TLCR) должны опреде-
ляться с таким расчетом, чтобы скорость пото-
ка в нем не превосходила 0,5 м/с. В трубопро-
водах, выходящих из насосов (АР), максималь-
ная скорость хладагента может доходить до 1
м/с. В восходящих трубопроводах, предназна-
ченных для транспортировки углеводородных
хладагентов, скорость хладагента должна быть
не ниже той, при которой обеспечивается воз-
врат масла. Для этого типа хладагентов с уче-
Таблица 3.1.6-10
Средние потери давления для эквивалентной длины трубопровода 30 метров на различных участках контура
холодильной установки
Обозначение трубопровода	Потери давления, К	
	R12, R22, R502	R717
Всасывающий трубопровод (ТА)	1	0,5
Трубопровод возврата для установок с насосом (RP)	1	0,5
Нагнетательный трубопровод до конденсатора (ТИвд)	0,5	0,5
Нагнетательный трубопровод до промежуточного охладителя (ТИнл)	1	0,5
Жидкостный трубопровод между ресивером и регулятором (TLrd)	0,5	0,5
3.1.6. ТРУБОПРОВОДЫ
955
Таблица 3.1.6-11
Оптимальная скорость потока хладагента в
трубопроводах холодильной установки, м/с
Обозначение трубопровода	Хладагент	
	R12, R22, R502	R717
Трубопровод всасывания (ТА) Трубопровод нагнетания (TR) Жидкостный трубопровод (TL)	6...30 8...20 0,3...1	8...40 10...30 0,5...1
том указанного ограничения на графиках рис.
3.1.6-14 - 3.1.6-19 даны значения максималь-
но допустимых диаметров трубопроводов. Ка-
саясь графиков на рис. 3.1.6-8 - 3.1.6-19, не-
обходимо подчеркнуть следующее:
•	потери давления даны в виде эквивалентного
падения температуры насыщенных паров (К);
•	под длиной трубопровода понимается фиктив-
ная длина, равная сумме фактической длины и
эквивалентной длины, учитывающей потери на
криволинейных отрезках трубопроводов, в ар-
матуре и различных приборах (см. табл. 2.3.5-
3 и 2.3.5-4);
•	значение холодопроизводительности всегда
следует брать только для рассматриваемого кон-
тура. Например, для двухступенчатых холо-
дильных установок при расчете контура низко-
го давления нужно учитывать холодопроизво-
дительность только этого контура, а не полную
холодопроизводительность установки. Точно
так же следует поступать и при расчете конту-
ра (ступени) высокого давления;
•	при определении потерь давления в услови-
ях, выходящих за пределы, установленные на
графиках, не рекомендуется использовать экст-
раполяцию во избежание возможности получе-
ния значительных ошибок;
•	на рисунках использованы следующие обозна-
чения и сокращения:
-	ВР - ступень низкого давления (НД) двух-
ступенчатых установок;
-	HP - ступень высокого давления (ВД)
двухступенчатых установок. Эти же обозначе-
ния используются для одноступенчатых устано-
вок;
-	ТАвр - всасывающий трубопровод ступе-
ни низкого давления;
-	ТАщ, - всасывающий трубопровод ступе-
ни высокого давления двухступенчатых устано-
вок или всасывающий трубопровод односту-
пенчатых установок;
-	TRBp - нагнетательный трубопровод сту-
пени низкого давления;
-	TRjjp - нагнетательный трубопровод сту-
пени высокого давления двухступенчатых ус-
тановок или нагнетательный трубопровод од-
ноступенчатой установки;
-	RP - возвратный трубопровод для уста-
новок с насосной подачей;
-	АР - трубопровод выхода из насоса для
установок с насосной подачей;
-	TLcr - жидкостный трубопровод от кон-
денсатора к жидкостному ресиверу;
-	TLru - жидкостный трубопровод между
ресивером и регулятором;
-	Qo (в кВт) - полная холодопроизводитель-
ность одноступенчатой установки или холодо-
производительность рассматриваемой ступени
двухступенчатой установки;
-	10 - температура испарения, °C;
-	t - температура конденсации (нагнета-
ния), °C;
-	х - доля хладагента в насосном контуре
(при насосной подкачке);
-	txp - потери давления в К, соответствую-
щие падению температуры насыщенных паров;
-	- эквивалентная (фиктивная) длина тру-
бопроводов, м;
-	?sr - температура хладагента на входе в
регулятор, °C. В случае нулевого переохлажде-
ния ts=tc.
Пример 1
Определить диаметр всасывающего сталь-
ного трубопровода ТА для хладагента R22 при
холодопроизводительности (9о=5О кВт, темпе-
ратуре испарения /о=-ЗО°С и температуре кон-
денсации 1с=+25°С.
Порядок определения полностью приведен
на рис. 3.1.6-12 и обозначен сплошной лини-
ей, выходящей из точки /о= - ЗО°С на нижнем
левом графике и точки 50 кВт на верхнем ле-
вом графике. Искомый результат находится в
точке Л, где эти сплошные линии пересекают-
956
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Рис. 3.1.6-8. Номограмма определения размеров аммиачных трубопроводов
др, к
3.1.6. ТРУБОПРОВОДЫ
957
Рис. 3.1.6-9. Номограмма определения размеров медных трубопроводов для R12
958
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Рис. 3.1.6-10. Номограмма определения размеров стальных трубопроводов для R12
3.1.6. ТРУБОПРОВОДЫ
959
Рис. 3.1.6-11. Номограмма определения размеров медных трубопроводов для R22
960
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Рис. 3.1.6-12. Номограмма определения размеров стальных трубопроводов для R22
3.1.6. ТРУБОПРОВОДЫ
961
XTR' П-гю	ТА x
Рис.3.1.6-13. Номограмма определения размеров медных трубопроводов для R.502
962
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Q0-f , кВт
Рис. 3.1.6-14. Максимальный диаметр медных восходящих трубопроводов для R12
Рис. 3.1.6-15. Максимальный диаметр стальных восходящих трубопроводов для R12
3.1.6. ТРУБОПРОВОДЫ
963
bQ f , кВт
Рис. 3 .1.6-16. Максимальный диаметр медных восходящих трубопроводов для R22
Qq f, кВт
Рис. 3.1.6-17. Максимальный диаметр стальных восходящих трубопроводов для R22
964
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Рис. 3.1.6-18. Максимальный диаметр медных восходящих всасывающих трубопроводов для R502
Рис. 3.1.6-19. Максимальный диаметр медных нагнетательных восходящих трубопроводов для R5O2
3.1.6. ТРУБОПРОВОДЫ
965
ся между значениями номинальных диаметров
DN=50 и DN=65. Выбираем большее значение,
т.е. DN=65.
Пример 2
Насчитать потери давления в стальном вса-
сывающем трубопроводе с номинальным диа-
метром 65 мм для R22 при Qo= 100 кВт, Го=-1О
°C,/=+25°Си/ =100 м.
Результат найдем в точке В рис. 3.1.6-12,
следуя по пунктирной линии, выходящей из точ-
ки /0=-1О°С на нижнем левом графике. Имеем
полные потери давления Др=2,5 К.
Пример 3
Требуется найти диаметр стального всасы-
вающего трубопровода ТА для наперед задан-
ных потерь давления 1 К. Хладагент R22, хо-
лодопроизводительность Qo=5OO кВт, темпера-
тура испарения fo=-2O°C, температура конден-
сации Гс=+25°С, эквивалентная длина трубопро-
вода /eq= 100 м.
Результат находим на рис. 3.1.6-12 в точке
С на пересечении двух штрихпунктирных ли-
ний, одна из которых выходит из нижнего ле-
вого графика от точки пересечения горизонта-
ли /о=-2О°С с прямой ТА для /_=+25°С, а дру-
гая - из нижнего правого графика от точки пе-
ресечения горизонтали Ар=1 К с прямой
Zeq= 100 м, далее поднимается вверх до пересе-
чения с прямой Q=500 кВт на правом верхнем
графике и вдет горизонтально влево на левый
верхний график, где и находится точка С, со-
ответствующая DN между 150 и 200 мм. Вы-
бираем DN=200 мм. Исходя из этого значения
можно проверить фактические потери давления
для заданных условий. В случае большого рас-
хождения расчет можно повторить для другого
значения DN.
Пример 4
Определить диаметр стального жидкостно-
го трубопровода TLCr для R22, зная, что холо-
допроизводительность (?п=300 кВт.
Решение найдем на верхнем левом графике
рис. 3.1.6-12, проведя горизонталь (линия из
жирных точек) из точки (?п=300 кВт до пере-
сечения с прямой TLcr, наклоненной влево.
Пересечение линии из жирных точек с этой
прямой дает нам точку D, лежащую между зна-
чениями номинального диаметра 65 и 80 мм.
Выбираем DN=80 мм.
Пример 5
Проверить полноту возврата масла в вос-
ходящем стальном всасывающем трубопрово-
де TH для R22 при (2о=ЗО кВт, /о=-2О°С и
/с=40°С.
Вначале следует обратиться к табличке для
всасывающих трубопроводов ТА на графике
рис.3.1.6-17 и найти в ней соответствующий
поправочный коэффициент. Поскольку в нашем
примере величина переохлаждения не уточня-
ется, будем считать ее равной нулю, т. е. /c=/sr,
откуда Tsr=+40°C. Для этого значения находим
поправочный коэффициенту=1,08. В результа-
те умножения ^о/=ЗОх1,О8 получим 32,4 кВт.
Отложив это значение по оси абсцисс и прове-
дя из полученной точки пунктирную вертикаль
до пересечения с прямой fn=-20 °C, на оси ор-
динат в точке Т прочитаем результат DN, зак-
люченный между DN50 н DN60 мм.
З.1.6.1.З. Прокладка трубопроводов
3.1.6.1.3.1. Расположение трубопроводов
Для обеспечения нормальной работы холо-
дильной установки недостаточно правильно
выбрать диаметры труб. Необходимо еще рас-
положить их таким образом, чтобы соблюсти
определенные правила и требования, установ-
ленные для холодильной техники. Эти прави-
ла должны соблюдаться особенно строго, ког-
да мы имеем дело с установкой, холодопроиз-
водительность которой в результате регулиро-
вания может меняться, а также когда хладагент
хорошо смешивается с маслом. Кроме того, для
трубопроводов большой протяженности необ-
ходимо учитывать изменение их длины в ре-
зультате колебаний температуры. При разности
температуры 28 К изменение длины медных
трубопроводов составляет 0,5 мм на 1 м дли-
ны, а стальных - 0,3 мм на 1 м. Такие колеба-
ния линейных размеров могут быть скомпен-
сированы соответствующим образом рассчи-
танными и расположенными лирообразными
трубными компенсаторами или, для больших
966
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Рис. 3.1.6-20. Примеры компенсаторов боковых и осевых перемещений, позволяющих компенсировать сдвиги и погло-
щать вибрации (фотографии взяты из книги: L^.irbuch der Kaltetechnik, H.L. von Cube, Verlag C.F. Muller, Karlsruhe, 3' ed., V
1, S. 451)
трубопроводов гибкими компенсаторами (рис.
3.1.6-20).
а)	Нагнетательный трубопровод
В тех случаях, когда конденсатор холодиль-
ной установки расположен на более высоком
уровне, чем компрессор, всегда существует
опасность, что во время остановок компрессо-
ра масло, вместе с хладагентом выброшенное
в нагнетательную магистраль, будет стекать
вниз, назад, к нагнетательным клапанам. По-
этому, если разность уровней превышает 3 м,
необходимо предусматривать в начале восходя-
щего участка трубопровода специальный си-
фон, выполняющий роль масляной ловушки,
который называют маслоподъемной петлей или
маслоуловителем. Если разность уровней еще
более значительная, установка новых маслоуло-
вителей должна производиться через каждые
три метра.
Еще лучше в тех случаях, когда конденса-
тор расположен выше компрессора, установить
маслоотделитель, который позволит возвращать
масло прямо в картер компрессора. Если при
этом через контур возврата масла в картер бу-
дет попадать жидкий хладагент, что может про-
изойти при остановках компрессора, электро-
подогреватель, установленный в картере, обес-
печит его испарение.
Размеры нагнетательного трубопровода оп-
ределяются так, как показано на рис. с 3.1.6-8
по 3.1.6-13.
Для установок с регулируемой холодопроиз-
водительностью, у которых скорость жидкости
в нагнетательных трубопроводах может упасть
от конденсатора
Рис. 3.1.6-21. Прокладка жидкост-
ного трубопровода, обслуживающего
несколько регуляторов
3.1.6. ТРУБОПРОВОДЫ
967
ниже минимально потребной величины, обес-
печивающей возврат масла, необходимо предус-
матривать два параллельных нагнетательных
трубопровода, диаметр одного нз которых дол-
жен определяться для ступени регулирования с
самой низкой холодопроизводительностью.
Расчет максимально допустимого диаметра,
обеспечивающего нормальную циркуляцию
масла для различных хорошо смешивающихся
с маслом хладагентов (т. е. всех, кроме аммиа-
ка), производится так, как указано на рис. 3.1.6-
14 - 3.1.6-19. Для несмешивающихся с маслом
хладагентов, таких, как аммиак, описанные вы-
ше меры излишни.
б)	Жидкостный трубопровод
Жидкостный трубопровод по мере возмож-
ности следует располагать с равномерным на-
клоном в направлении регулятора. При этом
нужно избегать конструкций типа перевернутых
U-образных участков трубопроводов, в которых
может скапливаться газ, вызывающий наруше-
ние сплошности потока жидкого хладагента.
Для восходящих трубопроводов, когда раз-
ность уровней выше примерно 5 м, рекомен-
дуется переразмеривать диаметр жидкостной
трубы и предусматривать последующее переох-
лаждение. Выбор регулятора должен произво-
диться исходя из действительного давления пе-
ред ним, а не на основе давления конденсации.
Во избежание слишком большой высоты жид-
костного трубопровода нужно стараться, по воз-
можности, делать так, чтобы по крайней мере
конденсатор и жидкостный ресивер находились
на одном уровне. Если жидкостный трубопро-
вод должен разветвляться, для того чтобы об-
служивать несколько регуляторов, эти ответв-
ления следует располагать так, как показано на
рис. 3.1.6-21 слева. С другой стороны, если
жидкостный трубопровод идет в каком-либо
направлении и после ответвления к первому
регулятору должен продолжаться в том же на-
правлении, его следует прокладывать так, как
показано на рис. 3.1.6-21 справа. Диаметры
жидкостных трубопроводов определяются на
основании номограмм, приведенных на рнс.
3.1.6-8-3.1.6-13.
в)	Трубопровод впрыска
Трубопровод впрыска располагается между
регулятором и испарителем. Если впрыск хла-
дагента в испаритель производится с помощью
распределителя жидкости, от которого отходит
несколько трубок, каждая из них должна иметь
не только один и тот же диаметр, но н одинако-
вую длину (не менее 0,3 м и не более 1 м). По-
скольку в этом случае потери давления в них
будут одинаковы, только таким образом можно
обеспечить равномерное распределение жидко-
сти между различными секциями испарителя.
г) Всасывающий трубопровод
Всасывающие трубопроводы установок, ра-
ботающих на любых хладагентах, кроме амми-
ака, должны, по возможности, иметь наклон в
направлении компрессора, при этом следует
избегать таких конструкций, в которых какие-
то участки трубопровода могут выступать в ка-
честве накопителей (ловушек) для жидкости. На
выходе из испарителя (рис. 3.1.6-22) необходи-
мо предусматривать U-образный маслоулови-
тель (маслоподъемную петлю), после чего вса-
сывающий трубопровод следует продолжить
вверх, подняв его выше испарителя, чтобы не
допускать стекания жидкого хладагента в ком-
прессор.
Рис. 3.1.6-22. Расположение всасываю-
щего трубопровода в установке, работаю-
щей на любых хладагентах, кроме аммиака,
в случае, когда компрессор находится ниже
испарителя
32—1369
968
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Рис. 3.1.6-23. Расположение всасывающего трубопро-
вода в холодильной установке, работающей не на аммиаке,
для случая, когда компрессор находится выше испарителя
В случае когда компрессор расположен
выше испарителя (рис. 3.1.6-23), на выходе из
испарителя также нужно предусматривать мас-
лоуловитель. Та часть трубопровода всасыва-
ния, которая имеет наклон в сторону компрес-
сора, должна быть снабжена обратным сифо-
ном, располагаемым в самой верхней точке тру-
бопровода таким образом, чтобы препятство-
вать стеканию масла в испаритель.
Диаметры всасывающих трубопроводов оп-
ределяются по номограммам рис. 3.1.6-8 -
3.1.6-13.
Для холодильной установки с регулируемой
производительностью восходящие участки вса-
сывающих трубопроводов выполняются из двух
параллельных труб (рис. 3.1.6-24).
Диаметр этих трубопроводов определяется
таким образом, чтобы в сумме оба они обеспе-
чивали возврат масла в компрессор при полной
нагрузке. При частичной нагрузке труба боль-
Рис. 3.1.6-24. Расположение всасывающих трубопро-
водов на выходе нз испарителя в холодильной установке с
переменной холодопроизводительностью
шего диаметра оказывается закупоренной мае-
ляной пробкой, образующейся в маслоуловите-
ле, в результате чего скорость газового потока
в трубе меньшего диаметра возрастает, также
обеспечивая возврат масла. Диаметр этой тру-
бы, следовательно, должен определяться из ус-
ловия обеспечения возврата масла при работе
установки с минимальной холодопроизводи-
тельностью.
Расчет максимально допустимых диаметров
труб, обеспечивающих возврат масла, произво-
дится по графикам рис. 3.1.6-14 - 3.1.6-19. Для
всасывающих трубопроводов с большой протя-
женностью рекомендуется после окончания вос-
ходящего участка, диаметр труб на котором оп-
ределялся из условия обеспечения возврата мас-
ла, вновь сводить все разветвления в одну ма-
гистраль с большим проходным сечением, что-
бы снизить потери давления. Когда несколько
всасывающих трубопроводов, выходящих из
такого же количества испарителей, сходятся к
всасывающему коллектору, их прокладка про-
изводится так, как показано на рис. 3.1.6-25.
Всасывающий трубопровод, идущий от одного
из испарителей, не должен входить во всасы-
вающий трубопровод другого испарителя под
прямым углом без увеличения проходного се-
чения, чтобы не возникало угрозы неравномер-
ного отсоса паров из различных испарителей.
В отличие от установок, работающих на
хладагентах, хорошо смешивающихся с мас-
лом, для установок, хладагент в которых с мас-
лом не смешивается (например, аммиак), вса-
сывающие трубопроводы могут располагаться
на выходе из испарителя или отделителя жид-
кости с восходящим наклоном. Кроме того, для
таких установок нет необходимости в маслоуло-
вителях (маслоподъемных петлях), поскольку
Рис. 3.1.6-25. Прокладка всасывающих трубопроводов
для установок, содержащих несколько испарителей
3.1.6. ТРУБОПРОВОДЫ
969
Рис. 3.1.6-26. Восходящие всасывающие трубопрово-
ды Л и В из примера расчета.
1 - испаритель; 2 - нижний маслоуловитель (сифои)
основного восходящего трубопровода; 3 - коллектор вса-
сывания; 4 - обратные сифоны в верхних частях восходя-
щих трубопроводов; А - байпасный восходящий трубо-
провод; В - основной восходящий трубопровод
врат масла при снижении холодопроизводи-
тельности до 25 %.
Все перечисленные условия в итоге сводят-
ся к следующим трем уравнениям:
V =v +v 
*з *В’
^Рг^РА^Рв-
, 2
0,25а =^-Wmin-9ov,
где V3,VA и Ив - объемные расходы всасывае-
мых паров в соответствующих трубопроводах,
м3/с;
Д/>3, Дрл, Дрв - потери давления в соответ-
ствующих трубопроводах, бар;
W3’ WA’ WB’ Wmm ~ СКОРОСТЬ ПОТОКИ ПарОВ В
соответствующих трубопроводах, м/с;
Qo - максимальная холодопроизводитель-
ность, кДж/ч;
<7^ - объемная холодопроизводительность,
кДж/м3.
В общем случае имеем
в них с возвратом масла, как правило, нет ни-
каких проблем.
Пример1
Требуется определить размеры основного
(В) и байпасного (А) стальных восходящих вса-
сывающих трубопроводов (рис. 3.1.6-26) холо-
дильной установки, работающей на R22 и обо-
рудованной 8-цилиндровым компрессором, хо-
лодопроизводительность которой может регули-
роваться от 100 % (Qo=84O ООО кДж/ч) до 25
%. Температура испарения /0=-15 °C, конден-
сации /с=+30 °C и переохлаждения Zsr=+25 °C.
Решение
Расчет двух участков трубопровода (А и В)
должен производится таким образом, чтобы, с
одной стороны, потери давления в каждом из
них при максимальной холодопроизводитель-
ности были равны потерям давления во всасы-
вающем коллекторе 3, а с другой стороны, что-
бы сечение байпасного трубопровода А было
достаточно малым и позволяло обеспечить воз-
TZ 7С^2	А т Р 2
V = ——w и Др = л- —---w ,
4	а I
откуда

тс<7в

4
4
либо
г/32 • w3 - d\ • wA - JB • wB,
а также
1 Р 2 _ 3 I Р 2 _ з I Р 2
V	-a-- — ---wa - — —
d3	dA	ад 4
т.е.
2	2	2
и’з _ и’л = Wb
<7з dA de
Исходя из приведенного выше уравнения
0,25а =^-wmm?ov,
4
можно определить диаметр dA, т.е.
1 Пример взят из книги “Lehrbuch der Kaltetechnik”
(H.L. von Cube, Verlag C.F. Muller, Karlsruhe, 3'ed.,V. 1, S.
488).
4x0,25(9
dA =-------- mm ,м.
V TWmm-<7Ov-36OO
970
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Согласно данным табл. 3.1.6-11 минималь-
ное значение расчетной скорости для R22 рав-
но 6 м/с. Следовательно, для определения d.
нам остается узнать значение q^. С этой целью
(см. п. 1.3.6.3.1) определим удельную холодо-
производительность qOm, которая равна разно-
сти энтальпий хладагента при температурах
испарения -15 °C и конденсации +25 °C. Из
табл.1.3.6-2 имеем <?От=399,51-230,40= 169,11
кДж/кг.
Удельный объем всасываемых паров соглас-
но той же таблице равен
=0,07763 м3/кг,
откуда находим объемную холодопроизводи-
тельность q^:
q^= qOm/ Vx = 169,11 / 0,07763 = 2178 кДж/м3.
Следовательно,
4x0,25x840 000 п п„с
dA = I-----------------= 0,075 м.
V л х 6,0x2178 хЗбОО
Иначе говоря, внутренний диаметр трубо-
провода А должен быть не более 75 мм, если
мы хотим, чтобы скорость паров в нем не опус-
калась ниже 6 м/с. С помощью табл. 3.1.6-7
можно выбрать трубу 76,1 х2,9, внутренний ди-
аметр которой равен 70,3 мм.
Теперь нам остается определить диаметр dB.
Мы видели, что
2	2	2
+'3 =	= WB
di dA dB
Можно, следовательно, записать
di = dA _ dB
2	2	2
w3 wA wB
или
di
w3 Wa wb
С учетом полученного выше уравнения
^•и3=^2-^+^-ив
можно записать
,2 \di ,2 \dA , ,2 ydB
d3 -w3----- = dA wA----+ dB-wB--i---,
Wi
WB
WA
или, после упрощения,
d23-y[d~i=d2A-yld] + d2B у/d],
что переписывается в виде
^34%,/2=^472^’72+Js472^72,
т.е.
^3572=^572+^572,
следовательно,
d^d^-d/2),
т.е.
^=(^з5/2Ч5/2)2/5-
Таким образом, нам необходимо знать диа-
метр всасывающего коллектора, т. е. d3. Для
этого обратимся к номограмме на рис. 3.1.6-12.
Для /0=-15°С, Тс=+30°С и бо=84О 000/
3 600=233,3 кВт находим значение d3, распо-
ложенное между DN =80 и DN=100. Принима-
ем значение DN=100, на основании которого
выбираем трубу 114,3x3,6, внутренний диаметр
которой равен 107,1мм. Отсюда величина dB
равна
<7S=( 107,15/2 - 70,3s72) 275.
С помощью логарифмической линейки или
калькулятора находим </д=90,2 мм.
Выбираем стальную трубу 88,9x3,2, внут-
ренний диаметр которой равен 82,5 мм.
Таким образом, отрезок Л будет иметь внут-
ренний диаметр 70,3 мм и площадь проходно-
го сечения 38,81 см2, отрезок В - внутренний
диаметр 82,5 мм и площадь проходного сече-
ния 53,45 см2. Суммарное проходное сечение
этих двух трубопроводов равно, следовательно,
92,26 см2. Что касается основного коллектора,
то его внутренний диаметр равен 107,1 мм, а
площадь проходного сечения 90,08 см2.
д)	Напорный трубопровод установки с насосной
подачей хладагента
Этот трубопровод служит для подачи жид-
кого охлажденного хладагента нз отделителя
жидкости к различным испарителям. Напор,
создаваемый насосом, позволяет преодолеть
потери давления в трубопроводе и на различ-
ной арматуре. В результате создания напора
давление в напорном трубопроводе выше дав-
ления, соответствующего давлению насыщен-
ных паров хладагента при данной температу-
ре. В результате, если характеристики насоса
3.1.6. ТРУБОПРОВОДЫ
971
определены правильно, никакого парообразова-
ния в напорном трубопроводе при течении хла-
дагента не возникнет. К прокладкам напорно-
го трубопровода, следовательно, не предъявля-
ются какие-либо специальные требования. Оп-
ределение размеров напорного трубопровода
производится в соответствии с указаниями на
номограммах рнс. с 3.1.6-8 по 3.1.6-19.
е)	Сливной трубопровод установки с насосной по-
дачей хладагента
Этот трубопровод предназначен для возвра-
щения парожидкостной смесн хладагента из
одного или нескольких испарителей в отдели-
тель жидкости. Расположение сливного трубо-
провода (так же как и напорного) представле-
но на рис. 1.3.6-14. Он должен быть проложен
с уклоном в сторону отделителя жидкости и не
содержать отрезков, в которых могло бы скап-
ливаться масло. Если испарители располагают-
ся выше уровня сливного трубопровода, при-
нимать какие-либо специальные меры при его
прокладке не требуется. В противном случае
следует предусматривать обратный сифон, как
показано на рис. 3.1.6-23. Размеры сливного
трубопровода определяются с помощью номог-
рамм рис. 3.1.6-8 по 3.1.6-19.
ж)	Выхлопной трубопровод предохранительных
клапанов
Выхлопные трубопроводы предохранитель-
ных клапанов должны располагаться таким об-
разом, чтобы в случае срабатывания клапана и
истечения хладагента не допустить следующих
ситуаций:
-	несчастных случаев в результате выброса
хладагента;
-	выбросов хладагента в атмосферу в соот-
ветствии с требованиями законодательства по
охране окружающей среды.
Первое решение двух этих задач состоит в
организации выхлопа в небольшой замкнутый
резервуар с давлением достаточно низким, что-
бы иметь возможность накапливать определен-
ное количество хладагента по отношению к
полной заправке установки. Второе решение
заключается в соединении выхлопного трубо-
провода с низконапорной частью контура. Од-
нако в любом случае необходимо установить
причину повышения давления, заставившую
сработать предохранительный клапан и привед-
шую к выбросу хладагента.
3.1.6.1.3.2. Теплоизоляция1
Проблема определения толщины теплоизо-
лирующего материала, которым предполагает-
ся покрыть подлежащие изоляции участки тру-
бопроводов, достаточно сложная, поскольку
одновременно должны учитываться различные
факторы, а именно:
-	разумная величина капиталовложений;
-	достаточно высокая степень снижения по-
терь;
-	отсутствие конденсации.
Но есть еще и четвертый фактор, который
нельзя упускать из виду: это определенное воз-
растание габаритов, которое нужно учитывать
при трассировке сети трубопроводов начиная со
стадии эскизного проектирования. Часто от-
дельные участки трубопроводов или арматуры
не могут быть соответствующим образом или
в минимально необходимой мере теплоизоли-
рованы в нужном месте из-за того, что при про-
ектировании не было предусмотрено достаточ-
ное расстояние до стенки, другого трубопрово-
да, какого-либо механизма и т.д. Теплоизоля-
ция холодильных трубопроводов осуществляет-
ся при помощи муфт, бандажей, накладок и т.д.
из соответствующих материалов, таких, как
твердый пенопласт, пористый полистирол или
пенополиуретан, ячеистая стеклоткань, губча-
тая резина н т.д. В случае больших установок
иногда бывает выгоднее прямо на месте покры-
вать их детали жидким пенополиуретаном с
помощью экструдеров, предварительно, разуме-
ется, разместив на элементах установки твер-
1 Читатель, желающий углубить свои познания в этой
области, может с успехом воспользоваться книгой “Холо-
дильная изоляция. Теоретическое и практическое руковод-
ство” (Isolation frigorifique, Guide theorique et pratique,
G.Ballot, M.Duminil, RYC Ed.). См. также статью “Искусст-
во теплоизоляции” (Regies de Tart et D.T.U., Ch.Fontanel,
Revue Pratique du Froid, 1991, № 722, p. 40—41). В этой ста-
тье есть ссылка на бюллетень D.T.U. № 67 1 “Теплоизоля-
ция холодильных контуров” (Isolation Thermique des circuits
frigorifiques).
<т
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Таблица 3.1.6-12
Размеры теплоизоляционных эластичных муфт из губчатой синтетической резины AF/Armaflex, Armstrong),
Материал труб					Трубки AF/Armaflex								
Си		Fe											
Наруж- ный диа- метр, мм	Номи- нальный диаметр DN, мм	Номинальный диаметр DN		Наруж- ный дна- метр, мм	Внутрен- ний мини- мальный диаметр, мм	Ml F Номинальная толщина 9 мм		Ml Н Номинальная толщина 13 мм		Ml М Номинальная толщина 19 мм		Ml т Номинальная толщина 32 мм	
						Обозна- чение	Факти- ческая средняя толщи- на, мм	Обозначение	Фактиче- ская средняя толщина, мм	Обозначе- ние	Фактиче- ская сред- няя толщи- на, мм	Обозначе- ние	Фактиче- ская средняя толщина, мм
		дюй- мы	мм										
6 8 10	4 6 8	1/8	6	10,2	6,5 8,5 н.о	Ml F-06 Ml F-08 Ml F-I0	9,00 9,00 9,25	Ml Н-06 Ml Н-08 Ml Н-10	13,00 13,00 13,00	Ml М-10	19,00		
12 14 15	10 10	1/4	8	13,5	17.5 14,5 16,0	Ml F-12 Ml F-14 Ml F-15	9.75 9,75 9,7$	Ml Н-12 Ml Н-14 Ml Н-15	13,00 13,00 13,00	Ml М-12 Ml М-14 Ml М-15	19,00 19,00 19,00		
25	20 20	3/8 1/2	10 15	17,2 21,3 25	18,0 22,5 26,0	Ml F-17 Ml F-22 Ml F-25	9,75 10,25 10,25	Ml Н-17 Ml Н-22 Ml Н-25	13,00 13,50 13,50	Ml М-17 Ml М-22 Ml М-25	19,00 20,00 20,50	М1Т-17 Ml Т-22 М1Т-25	32,00 32.00 33.50
30	25	3/4 1	20 25	26,9 30 33,7	28,5 31,0 34,5	Ml F-27 Ml F-30 Ml F-34	10,75 10,75 10,75	Ml Н-27 Ml Н-30 Ml Н-34	14,00 14,00 14,00	Ml М-27 Ml М-30 Ml М-34	20,50 21.00 21,50	Ml Т-27 Ml Т-30 Ml Т-34	34,00 35.00 35,50
42 54	40 50	1 1/4 1 1/2	32 40	42,4 48,3 54	43,0 49,5 55,0	Ml F-42 MI F-48 Ml F-54	11,25 11,25 11,25	Ml Н-42 Ml Н-48 Ml Н-54	14,50 15,00 15,00	Ml М-42 Ml М-48 Ml М-54	23.00 23,50 24,00	Ml Т-42 Ml Т-48 Ml Т-54	37,50 38,00 39,00
57 64	50	2	50	57 60,3 63,5	58,0 61,0 64,5	Ml F-57 Ml F-60 Ml F-63	11,75 11,75 11,75	Ml Н-57 Ml Н-60 Ml Н-63	15,00 15,50 15,50	Ml М-57 Ml М-60 Ml М-63	24,00 24,00 25,00	Ml Т-57 Ml Т-60 Ml Т-63	39,50 39,50 40,00
(70) 76,1 (80)	65	2 1/2	65	70 76,1	71,0 77,0 81,0	Ml F-70 Ml F-76 Ml F-80	11,75 11,75 11,75	Ml Н-70 М! Н-76 Ml Н-80	15,50 15,50 16,00	Ml м-70 М! М-76 Ml М-80	25,50 25,50 25,50	Ml т-70 Ml т-76 Ml Т-80	41,00 41.50 41,50
88,9 108	80 100	3 3 1/2	80	88,9 1016 108	90,0 103,0 109,0	Ml F-88 Ml F-101 Ml F-108	11,75 12,25 12,25	Ml Н-88 Ml Н-101 Ml Н-108	16,00 16,00 16,00	Ml М-88 Ml М-101 Ml М-108	26,00 26,50 26,50	М1 Т-88 Ml Т-101 Mi Т-108	42,50 43,50 43,50
114 133	100 125	4	100	114,3 (125) 133	116,0 127,0 135,0	Ml F-114 Ml F-125 Mi F-133	12,25 12,25 12,25	Ml Н-114 Ml Н-125 Ml Н-133	16,50 16,50 16,50	Ml М-114 Ml М-125 Ml М-133	27,00 27,00 27,50	Ml Т-114 Ml 1-125 Ml Т-133	44,50 45,00 45,50
159	150	5	125	139,7 21602,	141,5 161,5	Ml F-139 Ml F-160	12,25 12,25	Ml Н-139 Ml H-16U	16,50 16,50	Ml М-139 Ml М-160	27,50 27,50	Ml Т-139 Ml Т-160	46.00 46,50
дые оболочки, внутри которых он в результате
полимеризации будет застывать.
Однако при очень низких температурах, на-
пример для жидкого кислорода, использовать
в качестве теплоизоляции органические мате-
риалы нельзя. В этих случаях можно применять
пористую стеклоткань, устанавливаемую насу-
хую или с помощью неорганического клея, ми-
неральные волокна с низкой плотностью свя-
зей, а для некоторых специальных целей - сы-
пучие материалы, такие, как перлит, или созда-
вать вакуумную теплоизоляцию.
В качестве примера в табл. 3.1.6-12 даны
размеры теплоизоляционных муфт из губчатой
синтетической резины. Этот материал имеет
пористую структуру, получаемую в результате
его экструзии с последующей вулканизацией.
Его основные технические характеристики при-
ведены в табл. 3.1.6-13.
При использовании муфт, бандажей или на-
кладок поверхность теплоизоляции должна
плотно прилегать к поверхности трубопровода
во избежание любых воздушных пустот. Сле-
дует предусматривать также как можно более
длинные прямолинейные участки сплошной
теплоизоляции, с тем чтобы свести к миниму-
му число стыков, которые должны быть загер-
метизированы специальной мастикой. Что ка-
сается толщины теплоизоляции, то она. разу-
меется, в первую очередь зависит от допусти-
мых потерь (теплопритока из окружающей сре-
ды, как правило воздуха). Вместе с тем ее оп-
ределение должно производиться с учетом се-
рьезной проблемы, связанной с опасностью
конденсации паров воды внутри теплоизоля-
ции, которая в зависимости от градиентов тем-
пературы может замерзать, вследствие чего теп-
лоизоляция будет разрушаться. Явление про-
3.1.6. ТРУБОПРОВОДЫ
973
Таблица 3.1.6-13
Т ехнические характеристики губчатой синтетической резины для теплоизоляционных муфт, представленных
в табл.3.1.6-12 (AF/Armaflex, Armstrong)
Технические характеристики	Величины и параметры	Обозначение в протоколе1*	Кон- троль2*	Примечания
Рабочие температуры: максимальная минимальная	+ 105°С '(+85°С для плоских поверхностей) -40 °C (-200 °C)			Для темпера- тур ниже Л0°С обра- щайтесь в нашу техни- ческую служ- бу
Коэффициент теплопро- водности (1) для различных температур	ftn	| -60 | -40 |	-20	|	to	I	*10	| *Z0 | *40 | °C Xs	I 0.030 1 0.032 I	0.034	I	0.36	1	0,037	j 0,038 1 0,040 1 Bt/(m-K)	EL-D-238 EL-D-239	•/О •/О	
Проникновение	паров воды Коэффициент сопротивле- ния проникновению паров аэды; 2 Коэффициент диффузии ларов воды. при 0°С и атмосферном давлении; при 23°С и атмосферном давлении	>5000 <0,13-1 O'9 кг/ (м-ч-Па) <0,14-10'9 кг/ (м-ч-Па)	EL-D-349	•/О	
Поведение при воздейст- вии огня: реакция на огонь огнестойкость	Ml для трубок Ml для плотно и неплотно прилегающих пластин и рулонов Ml для пластин толщиной 50 мм Ml для плотно прилегающих изолирующих леит Вся продукция AF/Armaflex, поведение которой при воздей- ствии огня прошло официальную проверку, маркируется знаком ——«к. (NF) При прохождении через стены или потолки трубы с покрыти- ем AF/Armaflex не снижается их степень пожарной безопас- ности	8725013	• /о •/о •/о •/о	Для получе- ния более полной ин- формации об- ращайтесь в нашу инфор- мационную службу к консультанту №4
Способность к ослаблению акустических шумов пото- ка	До зо дБ	EL-D-502		
Гигнеиа и безопасность 1. Запах 2. Состав	Без запаха и изменения вкуса пищевых продуктов Не содержит компонентов на основе асбеста			
Биологические и химиче- ские показатели 1.	Сопротивление старе- нию 2.	Склонность к разло- жению 3	Совместимость	Очень хорошее Не разлагается С обычными конструкционными материалами: очень хоро- шая. С химическими веществами: обратитесь к дополнительной таблице	EL-D-704 EL-D-705		Органические и минераль- ные компо- ненты про- верены со- гласно стан- дарту DIN53.428
Сопротивляемость погод- ным воздействиям	При монтаже теплоизоляции AF/Armaflex вне помещений ее следует покрывать нашей краской Armafinish			Подробное ру- ководство по установке теплоизоля- ции вы- сылается по запросу
При обращениях с запросами, пожалуйста, пользуйтесь указанными обозначениями.
• - контролируется официальными органами; О - контролируется самим изготовителем на заводе.
974
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
никновения (диффузии) паров воды в теплоизо-
ляцию заключается в массопереносе молекул
воды, находящейся в паровой фазе, из среды,
где парциальное давление паров воды выше (в
основном из окружающего воздуха), в среду, где
это давление ниже (поверхность раздела теп-
лоизоляции и изолируемого трубопровода1.
Проблема будет заключаться либо в том,
чтобы толщина изоляции была достаточно
большой и не допускала конденсации паров
воды в той ее части, где температура может па-
дать ниже О °C, либо в том, чтобы предусмот-
реть иа поверхности теплоизоляции соответ-
ствующую защиту, препятствующую проникно-
вению паров.
Определить толщину изоляции, не допуска-
ющую конденсации водяных паров в зонах с
отрицательной температурой, можно либо с
помощью специальных номограмм, либо рас-
четным путем. Формула, по которой можно
рассчитать эту толщину теплоизоляции, имеет
следующий вид:
d he{ta tr)
где d - наружный диаметр рассматриваемого
трубопровода, м;
е - толщина теплоизоляции, препятствую-
щая конденсации, м,
% - коэффициент теплопроводности соответ-
ствующей теплоизоляции, Вт/(м-К);
he - коэффициент теплоотдачи с наружной
поверхности, Вт/(м2 К);
tr - точка росы, °C (п. 2.2.3.2);
Г - средняя внутренняя температура (хла-
дагента в трубопроводе), °C,
ta - окружающая температура (например,
воздуха), °C.
1 Читатели, желающие подробнее познакомиться с те-
мой диффузии паров воды в материалы, могут обратиться
к работе “Диффузия и конденсация водяных паров в конст-
рукции зданий” (Diflusion et condensation de vapeur d’eau dans
le Batiment, K.Speidel, PYC Ed.). Эта работа позволяет бла-
годаря “методу треугольника” точно узнать изменение ко-
личества воды, содержащейся в стенах зданий, в зависимо-
сти от времени года. Метод вполне пригоден для определе-
ния количества воды, проникающей через теплоизоляцию.
Однако существуют также номограммы, с
помощью которых можно сразу определить не-
обходимую толщину изоляции, препятствую-
щую конденсации. Такие номограммы строят-
ся для каждого типа изолирующих материалов
(поскольку' на структуру номограмм влияет зна-
чение коэффициента теплопроводности X) и для
каждого значения коэффициента теплоотдачи с
наружной поверхности h который зависит от
характера движения окружающей среды (в ос-
новном воздуха) на поверхности теплоизоля-
ции. В качестве примера на рис. 3.1.6-27 при-
веден образец номограммы для определения
толщины теплоизоляции из губчатой синтети-
ческой резины, препятствующей конденсации
водяных паров в зоне с отрицательными тем-
пературами в условиях естественной конвекции
(т. е. для /ге=8 Вт/(м2-К)).
Если толщина теплоизоляции по какой-либо
причине окажется меньше минимального зна-
чения, при котором можно избежать конденса-
ции водяных паров в зонах с отрицательной
температурой, нужно обязательно предусмот-
реть соответствующий экран, препятствующий
проникновению водяных паров в теплоизоля-
цию1 . Для этой цели используются листовые
материалы, такие, например, как стальной лист,
который одновременно может служить в каче-
стве внешней защиты, либо полимерная плен-
ка. Можно также предусмотреть обмазку' теп-
лоизоляции смолообразными или коллоидны-
ми покрытиями. Всегда нужно помнить одно
крайне важное обстоятельство: во избежание
проникновения влаги при использовании в ка-
честве защиты теплоизоляции от водяных па-
ров листовых материалов стыки между ними
следует очень хорошо загерметизировать, что,
как правило, довольно сложно.
Используемые для защиты от влажных па-
ров материалы должны обладать высокой со-
противляемостью к проникновению влаги, быть
совместимыми с применяемой теплоизоляцией
1 См.: “Назначение защиты пористых пенополимеров от
проникновения водяных паров” (La fonction pare-vapeur
desmousses elastomeriques, H.P.Woess, Isolation, 1989, № 42,
p.9-15).
3.1.6. ТРУБОПРОВОДЫ
975
Рис. 3.1.6-27. Пример определения толщины теплоизоляции (материал теплоизоляции - синтетическая губчатая рези-
на), препятствующей конденсации водяных паров в зоне с отрицательными температурами в условиях естественной кон-
векции (AF/Armaflex/Armstrong).
Пример. Для окружающей температуры ta=+3O°C и относительной влажности <р=70 % при внутренней температуре
Г—30 °C номограмма дает минимальную толщину теплоизоляции, предотвращающую конденсацию водяных паров, рав-
ную 32 мм (обозначение производителя М1-Т),
Последовательность определения. Из точки А', соответствующей значению температуры ta, восстанавливаем верти-
каль до пересечения в точке В с кривой, соответствующей относительной влажности <р, затем из точки В проводим гори-
зонталь до пересечения в точке В’ с кривой, соответствующей точке росы. После этого по вертикали из точки В' опускаемся
в точку С, где наша вертикаль В'С пересекается с прямой АА', соединяющей точку Я' (температура Q с точкой А (внутрен-
няя температура t(). Данная диаграмма представляет собой обычную диаграмму состояния влажного воздуха
и сохранять свои свойства в течение всего сро-
ка эксплуатации.
Иногда считают, что наличие защиты от вла-
ги на наружной поверхности теплоизоляции
делает излишней антикоррозионную защиту
поверхности трубопроводов, особенно с учетом
замедления скорости химических реакций, яв-
ляющихся причиной коррозии, при низких тем-
пературах. Следует отметить ошибочность этого
мнения, так как отказ от антикоррозионной за-
щиты нельзя считать правильным решением.
Дело в том, что антикоррозионное покрытие,
которое должно быть совместимо с материалом
теплоизоляции, не только предотвращает кор-
розию, но кроме того позволяет улучшать сцеп-
ление между теплоизоляцией и поверхностью
трубопровода.
Даже когда теплоизоляция наносится пря-
мо на месте путем экструзии жидкого пенопо-
лиуретана, нужно предусматривать защитный
антикоррозионный слой, особенно для горячих
нагнетательных трубопроводов. Для этой цели
976
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
существуют материалы, которые не только об-
ладают антикоррозионными свойствами, но и
могут играть роль вещества, скрепляющего две
поверхности. Как только антикоррозионное по-
крытие полностью высохнет, можно приступать
к наложению теплоизоляции, будь то муфты для
малых диаметров и бандажи или накладки для
больших диаметров трубопроводов.
При использовании теплоизоляционных
муфт рекомендуется их толщину выбирать та-
ким образом, чтобы не только предотвращать
конденсацию влаги внутри них, но и обеспечить
при одинаковых температурных условиях одну
и ту же температуру на поверхности муфт оди-
наковой толщины независимо от диаметра тру-
бопровода. Такой подход требует увеличения
номинальной толщины, что позволяет при лю-
бом диаметре трубопровода обеспечить одина-
ковое качество теплоизоляции. С другой сторо-
ны, вследствие того, что при этом подходе тре-
буется только один слой теплоизоляции, сто-
имость ее установки снижается. При использо-
вании бандажей или накладок требуется уста-
новить два слоя теплоизоляции, причем в мес-
тах стыков эти слои должны быть отодвинуты
друг от друга для предотвращения образования
тепловых мостов при соединении двух элемен-
тов.
Соединение теплоизолирующих элементов
между собой достигается при помощи различ-
ных составов типа асфальтовой (битумной)
эмульсии.
Как только теплоизоляция и защита от вла-
ги (если она предусмотрена) установлены, сле-
дует подумать о защите всей конструкции. Если
защита от влаги сама по себе не является дос-
таточно стойкой к погодным и механическим
воздействиям, нужно предусматривать соответ-
ствующие покрытия типа ленточной обмотки из
ткани, покрытой слоем цемента или гипса и
наматываемой на трубопровод по спирали со
значительным перекрытием смежных слоев,
либо листов из оцинкованного железа или алю-
миния.
Металлические листы не следует наклады-
вать прямо на гидроизоляцию. Нужно предус-
мотреть между листами и гидроизоляцией сво-
бодное пространство, которое заполняется вой-
локом из минерального волокна или пеномате-
риала. Наличие такого пространства (не менее
10 мм) позволит скреплять секции листовой
оболочки между собой, накладывая их края
друг на друга и стягивая винтами, без повреж-
дения гидроизоляции, которая при этом долж-
на оставаться совершенно не задетой.
В тех случаях, когда трубопровод заканчи-
вается заглушкой или тупиком (например, ко-
нец коллектора), теплоизоляцию продолжают
на несколько сантиметров за его пределами,
создавая тем самым объем, подлежащий запол-
нению соответствующим материалом типа би-
тумных мастик, образующих гидроизоляцию.
При наличии фланцев, элементов арматуры
и других узлов, установленных на трубопрово-
дах, используют оболочки соответствующей
формы или материалы, достаточно эластичные,
чтобы принять форму рассматриваемого эле-
мента (рис. 3.1.6-28). Если вследствие особой
формы какого-либо органа не удается избежать
пустот при его покрытии теплоизоляцией, эти
пустоты необходимо заполнить пенообразую-
щим материалом. Расчет тепловых потоков из
окружающей среды (как правило, воздуха) к
среде, циркулирующей по трубопроводу (напри-
мер, хладагенту) производится с помощью со-
отношения, приведенного в п. 1.3.2.5.
Можно также использовать следующую уп-
рощенную формулу:
ф =----------/а)	Вт/м,
1	1	(</ + 2е)
he(d + 2e) + 2Vn d~~
где d - наружный диаметр рассматриваемого
трубопровода, м;
е - толщина теплоизоляции, м;
А. - коэффициент теплопроводности данной
теплоизоляции, Вт/(м-К);
he - коэффициент теплоотдачи с наружной
поверхности, Вт/(м2-К);
Л - средняя внутренняя температура (среды
в трубопроводе), °C;
ta - окружающая температура (например,
воздуха), °C.
3.1.6. ТРУБОПРОВОДЫ
977
Рис. 3.1.6-28. Покрытие элемента арма-
туры. в данном случае прямого вентиля, теп-
лоизоляцией с помощью эластичного матери-
ала
Расчет может производиться исходя не из
длины трубопровода, а из его наружного диа-
метра.
Наконец, одним из самых важных показа-
телей, учитываемых при выборе изолирующе-
го материала, является его способность сопро-
тивляться воздействию огня, которая характе-
ризуется двумя факторами: возгораемостью (ка-
тегории от МО до М5, г. е. от негорючих мате-
риалов до очень легко воспламеняющихся) и
огнестойкостью, или огнеупорностью (огне-
стойкие, пламеотражающие и пламегасящие).
3.1.6.1.3.3. Опоры трубопроводов1, прокладка
и маркировка трубопроводов
Опоры теплоизолированны \ холодильных
трубопроводов должны I ’.пюлня гься таким об-
разом, чтобы не было непосредственного кон-
такта между металлом трубопровода и сисге
мой крепления. При установке трубопровода на
опору или в подвесу опорная поверхность дол-
жна быть достаточно значительной, чтобы мас-
са трубопровода своим давлением не смогла по-
вредил ни теплоизоляцию, ни листовую обо-
1 “Учебник по холодильной технике (Lehrbuch der
Kaltetechnik, H.I von Cube, Verlag C.FMiiller, Karlsruhe, 3е
ed, V. 1, S. 474-475).
лочку, если она предусмотрена. На рис.3.1.6-29
представлен пример укладки трубопровода на
опору, сконструированную таким образом, что-
бы полностью исключить возможность образо-
вания тепловых мостов. На рис. 3.1.6-30 при-
ведены различные варианты опорных кпнигрук-
ций типа подвески.
Подвески / Т-образной или L-образной фор-
мы выполняются из стали или стального про-
ката (тавр и уголок). Серьги 2 привариваются
непосредственно к трубопроводам, как нетеп-
лоизолированным (3), так и теплоизолирован-
ным (4). В последнем случае суммарные поте-
ри тепла, обусловленные наличием тепловых
мостов, созданных серьгами, можно считать
незначительными. Подвески с приварными
серьгами используются для трубопроводов,
температура среды в которых выше точки росы
окружающего воздуха, поэтому конденсации
паров воды на серьгах можно не опасаться.
Однако, если в теплоизолированных трубопро-
водах находится охлажденная вода, х гадагент
или рассол, положение меняется. В этом слу-
чае никакой прямой контакт металла серьги и
металла трубопровода не допускается во избе-
жание образования тепловых мостов, приводя-
щих к конденсации влаги на их поверхностях.
978
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Рис. 3.2.6-29. Пример изолирующей опоры для трубопровода, покрытого теплоизоляцией (Armstrong)
Рис. 3.1.6-30. Подвески для теплоизолированных и не-
теплоизолированных трубопроводов, в которых циркули-
руют среды при разных температурах
Трубопроводы крепятся к серьгам подвесок
с помощью либо широких хомутов 5, либо уз-
ких хомутов 6, на которые, кроме того, укла-
дывается половинка цилиндрической листовой
подкладки 7. Широкие хомуты или подкладки
позволяют исключить повреждение теплоизо-
ляции под давлением массы трубопровода, по-
скольку это давление равномерно распределе-
но по значительной площади. Ширина хомутов
или размеры подкладки определяются в зави-
симости от твердости теплоизоляции и нагруз-
ки на опору. Можно считать, что ширина одно-
го хомута должна быть равна удвоенному диа-
метру нетеплоизолированного подвешиваемого
трубопровода. Что касается полуцилиндричес-
кой подкладки, то ее края могут и не заходить
за ось трубы, поскольку нагрузка на нее распре-
деляется только по нижней трети окружности.
По возможности трубопроводы следует рас-
полагать в той последовательности, которая по-
казана на рис. 3.1.6-31, где представлена сеть
из четырех трубопроводов, т. е. для паров, го-
рячей воды, холодной чистой воды и рассола
или хладагента. Такая сеть может, например,
находиться в здании, располагающем установ-
кой кондиционирования воздуха. Размеры, при-
веденные на рис. 3.1.6-31, даны с учетом рас-
стояний между окружающими стенами с одной
стороны и металлом нетеплоизолированных
труб либо поверхностью теплоизоляции трубо-
проводов с другой стороны.
Когда трубопроводы крепятся к верхней
планке, то те из них, номинальный диаметр ко-
торых DN не превышает 80 мм (3"), должны
располагаться таким образом, чтобы их ниж-
ние дуги касались одной н той же воображае-
мой плоскости F (рис. 3.1.6-31,7). Однако если
номинальный диаметр трубопровода превыша-
ет 80 мм, его нижняя дуга будет выходить за
пределы плоскости F, чтобы поддерживать на
требуемом уровне расстояние до потолка в слу-
чае изменения направления (его радиус кривиз-
ны отличается от радиуса кривизны трубопро-
водов меньшего диаметра, рис. 3.1.6-31, 2).
Если трубопроводы располагаются вдоль вер-
тикальной стены (рис. 3.1.6-31,3), каждый тру-
3.1.6. ТРУБОПРОВОДЫ
979
Рис. 3.1.6-31. Расположение
трубопроводов, закрепленных к по-
толку либо вдоль стены
Рнс. 3.1.6-32. Расположение подвесок не-
скольких трубопроводов, проложенных один
над другим вдоль вертикальной стены, при
изменении направления трубопроводов на
90° вверх или вниз
бопровод крепится на отдельной подвеске, при
этом оси всех трубопроводов должны находить-
ся в одной вертикальной плоскости F.
Если расположенные вдоль вертикальной
стенки трубопроводы должны изменить свое
направление на 90° вверх или вниз, подвески,
которые установлены перед изгибом, следует не
размещать одну над другой, а сдвигать на рас-
стояние около 8 диаметров от вертикальной оси
соответствующего трубопровода (рис. 3.1.6-32).
Обозначение и маркировка трубопроводов
в зависимости от циркулирующих по ним сред
должны отвечать требованиям действующих
стандартов1, в соответствии с которыми пре-
дусмотрено 3 типа окраски:
1 NFX08-100 “Цвета. Трубопроводы жесткие. Опозна-
вание сред по условным цветам”.
-	основной цвет, характеризующий тип цир-
кулирующей среды;
-	идентификационный цвет, позволяющий
распознавать некоторые особые среды;
-	цвет, указывающий на состояние транс-
портируемой среды.
По соображениям безопасности цветная
маркировка может дополняться наименовани-
ем среды, наносимым открытым текстом на
основную окраску трубопровода.
Окраска может наноситься:
-	по всей окружности трубопровода (коль-
цами),
-	иа часть окружности (полосками).
Основными цветами являются:
-	для воздуха: светло-голубой;
-	для паров воды: светло-серый под алюми-
ний;
980
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Рис. 3.1.6-33. Номограмма расчета водопроводных труб
-	для воды: желто-зеленый;
-	для других газов: желто-оранжевый уме-
ренный;
-	для масла: коричневый.
Для некоторых специальных сред использу-
ют следующие цвета.
-	для аммиака: светлый желто-зеленый;
-	для хлорфторуглеводородов: желто-зеле-
ный;
-	для питьевой воды: светло-серый;
-	для технической воды: черный.
Для обозначения состояния транспортируе-
мых сред используются цвета:
-	для горячих или перегретых: тускло-оран-
жевый;
-	для холодных или переохлажденных: уме-
ренно фиолетовый;
-	для сжиженных газов: умеренно розовый;
-	под давлением: яркий красно-оранжевый;
-	для загрязненных или зараженных: уме-
ренно каштановый.
Может также оказаться полезным уточнение
направления потока среды и, кроме того, нане-
сение надписей с любыми дополнительными
указаниями, повышающими безопасность экс-
плуатации.
3.1.6.2. Водопроводные трубы
Размеры водопроводных труб могут опреде-
ляться на основе номограммы на рис. 3.1.6-33.
На этой номограмме в зависимости от
объемного расхода и номинального диаметра
указаны потери давления в трубах на каждые
100 м эквивалентной длины. Номограмма по-
зволяет также сразу определить скорость пото-
ка воды в трубе. Эквивалентные длины различ-
ной арматуры, устанавливаемой на водопровод-
ных трубах, приведены в табл. 2.3.5-5. Эти ве-
личины, представляющие собой средние значе-
ния, у разных изготовителей арматуры могут в
той или иной степени различаться.
3.2. Холодильные агенты
3.2
3.2.1. Основные определения,
краткий исторический обзор,
обозначения и торговые марки
Холодильный агент (хладагент) является
рабочим телом холодильной машины, изменя-
ющим в различных частях холодильного кон-
тура свое агрегатное состояние. При переходе
из жидкого состояния в газообразное, который
осуществляется в испарителе, хладагент отби-
рает тепло у окружающей среды в силу эндо-
термического характера процесса испарения,
вырабатывая тем самым холод. Затем отобран-
ное тепло удаляется из холодильной машины в
результате последующей конденсации хлада-
гента в конденсаторе и передается другой сре-
де, причем процесс перехода хладагента из га-
зообразного состояния в жидкое носит экзотер-
мический характер1.
Чтобы какое-то вещество могло выполнять
функции хладагента, необходимо прежде все-
го, чтобы при атмосферном давлении его тем-
пература кипения была как можно ниже, объе-
мы паров, образующихся при испарении, были
незначительными, а давление конденсации - не
слишком высоким и легко достижимым. Кро-
ме того, хладагент должен быть неагрессивным
по отношению к конструкционным материалам
и маслам, как можно менее токсичным, невос-
пламеняемым и взрывобезопасным. Наконец,
желательно, чтобы в тех условиях, в которых
находятся наиболее распространенные холо-
дильные сети, его удельная энтальпия была зна-
чительной. Иными словами, найти вещество,
которое одновременно удовлетворяло бы всем
этим требованиям, невозможно.
В качестве первого хладагента1 использо-
валась вода, поскольку с 1755 г. она служила
“для получения фригорий (отрицательных ка-
лорий)” в лабораторной установке, которую соз-
дал William Gullen. Позднее, в 1834 г., амери-
канец Jacob Perkins изготовил компрессионную
машину, работавшую на диэтиловом эфире, а
в 1844 г. тоже американец John Gorrie - маши-
ну со сжатием и расширением воздуха. Но
французы не остались в долгу и в 1859 г. Fer-
dinand Carre соорудил абсорбционную холо-
дильную машину на аммиаке, а четыре года
спустя Charles Tellier запустил компрессор, ра-
ботающий на метиловом эфире. До конца XIX
в. использовались еще два новых хладагента:
углекислый газ (СО2) и двуокись серы (SO2),
кроме того, один из уже названных хладаген-
тов - аммиак - применяется не только в адсор-
бционных холодильных машинах, но и в ком-
прессионных (Linde).
Эти три последних хладагента, а именно
аммиак (R717), углекислый газ (R744) и дву-
окись серы (R764) оставались наиболее распро-
страненными вплоть до 1930 г. Но после вне-
дрения в 1930 г. в США новой категории хла-
дагентов: хлорфторуглеродов, хорошо извест-
ных под аббревиатурой CFC, все ранее упоми-
навшиеся хладагенты, за исключением амми-
ака, почти полностью исчезли. Однако начиная
с 1980 г. ученые стали подавать тревожные сиг-
налы, привлекая внимание общественности к
вредному воздействию CFC на окружающую
среду (см. далее п. 3.2.4.1). Поэтому произво-
дители начали разработку менее вредных для
будущего планеты хладагентов, некоторые из
1 Экзотермическим называют процесс, который сопро-
вождается выделением тепла, в отличие от эндотермичес-
кого процесса или явления, сопровождающегося поглоще-
нием тепла.
1 Точная выдержка из сообщения “История холодиль-
ной техники во Франции” (Historique du froid en France), ко-
торое R.Thevenot представил на XVI Международном конг-
рессе по холоду (Париж, 1985).
982
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
которых уже появились на рынке (см. далее п.
3.2.4.3.2.2). Эти хладагенты, заменяющие груп-
пу CFC, принадлежат главным образом к двум
категориям химических соединений: фтор-
хлорсодержащим углеводородам, или HCFC, и
фторуглеводородам, или HFC. В дальнейшем
мы вернемся к ним в разд. 3.2.3.
Хотя число широкомасштабно используе-
мых хладагентов было значительно сокращено,
тем не менее их номенклатура остается еще
достаточно многочисленной. Чтобы облегчить
их обозначение, была введена система буквен-
но-цифровых индексов о которой мы расскажем
ниже1. Эта система установлена для всех хи-
мических соединений, состав которых не все-
гда в точности совпадает с описанными нами
выше категориями CFC, HCFC или HFC. Од-
нако большого значения данное обстоятельство
не имеет, тем более что все группы химичес-
ких соединений, используемых в качестве хла-
дагентов, перечислены в табл. 3.2.3-2.
• Предельные углеводороды и их галогенные
производные
Они обозначаются буквой R с тремя циф-
рами после нее, т. е. Rcdu, где:
-	с (сотни) равно числу атомов углерода,
уменьшенному на единицу;
-	d (десятки) равно числу атомов водорода,
увеличенному на единицу;
-	и (единицы) равно числу атомов фтора.
Для определения химической формулы со-
единения ее состав дополняют хлором таким
образом, чтобы полное число одновалентных
атомов, т. е. атомов водорода, фтора и хлора
вместе взятых было равно 4 для производных
метана, 6 для производных этана, 8 для произ-
водных пропана и т.д.
Примеры
Для R12, обозначение которого следовало
бы записать как R012, имеем следующие чис-
ла атомов п:.
1 Система обозначений хладагентов описана в статье
“Холодильные агенты” (Les fluides frigorigenes, M.Duminil,
Chauffage, Ventilation, Couditionnement, 1990, № 5). См. так-
же стандарт NFT 78-001 “Цифровые обозначения органи-
ческих хладагентов”.
ис=1, лн=0, nF=2, следовательно, лс1=2, от-
куда его химическая формула CF,C1, (ди-
фтордихлорметан).
Для R22 (R022) имеем:
ис=1, лн=1, hf=2, следовательно, лс1=1. от-
куда его формула CHF2C1, т. е. дифторхлорме-
тан;
Для R114 имеем:
«с=2, лн=0, «р=4, следовательно, лС1=2, от-
куда его формула C2F4C12, т. е. тетрафторди-
хлорэтан.
В случае если в составе соединения имеет-
ся бром, в его обозначении появляется буква В
(хотя химический символ брома - Вг), за ко-
торой следует число атомов брома.
Пример
Для R13B1 (R013B1) имеем:
ис=1, лн=0, «р=3, иВг=1, откуда его химичес-
кая формула CF3 Вг, т. е. трифторбромметан.
Изомеры производных этана имеют один и
тот же цифровой индекс, и то, что данный изо-
мер является полностью симметричным, ука-
зывается его индексом без каких-либо уточне-
ний. По мере возрастания значительной асим-
метрии к цифровому индексу соответствующе-
го изомера прибавляется буква а, при еще боль-
шей асимметрии она заменяется буквой Ь, за-
тем с.
Например, R134a или R142b и т.п.
•	Непредельные углеводороды и их галогенные
производные
Способ цифрового обозначения тот же са-
мый, что и в предыдущем случае, но слева пос-
ле буквы добавляется 1 для обозначения тысяч
(например, R1150).
•	Циклические углеводороды и их производные
Для хладагентов на основе циклических уг-
леводородов и их производных после буквы R
перед цифровым индексом вставляется буква С
(например, RC270).
•	Различные органические соединения
Им присвоена серия 600, а номер каждого
хладагента внутри этой серии назначается про-
извольно (например, метиламин имеет номер
30, следовательно, его обозначение запишется
как R630).
3.2.2. ПРОИЗВОДСТВО, ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ НА ХЛАДАГЕНТ
983
•	Различные неорганические соединения
Им присвоена серия 700, а идентификаци-
онный иомер хладагентов, принадлежащих к
этой серии, определяется как сумма числа 700
и молекулярной массы каждого хладагента.
Например, для аммиака, химическая формула
которого NH3, имеем lxl4(N)+3xl(H3)+700=
=717, таким образом, обозначение NH3 запи-
сывается какР.717.
•	Неазеотропные смеси
Этим хладагентам присвоена серия 400 с
произвольным номером для каждого хладаген-
та внутри этой серии.
•	Азеотропные смеси
Им присвоена серия 500 также с произволь-
ным номером каждого хладагента внутри этой
серии. Например, типичной азеотропной сме-
сью является хладагент R502, состоящий из
48,8 % R22 и 51,2 % R115. Особое обозначе-
ние имеют хладагенты на основе предельных
углеводородов, содержащих бром. Им присво-
ено двойное обозначение, начинающееся либо
с буквы R и имеющее в своем составе букву В,
как мы только что видели (например, R13B1),
либо с буквы Н, за которой следуют те же циф-
ры 1 и 3, но далее к ним добавляются еще две
цифры, первая из которых указывает число ато-
мов хлора, а вторая - число атомов брома. На-
пример, трифторбромметан (CF3Br), у которо-
го число атомов хлора равно 0, а атомов бро-
ма-1, может обозначаться либо R13B1, либо
Н1301.
В настоящее время появилась тенденция при
обозначении хладагентов предварять цифровой
индекс не буквами R или Н, а аббревиатурой,
уточняющей воздействие хладагента на окру-
жающую среду. Например, предлагаются обо-
значения:
-	CFC 12 для хладагента R12, относящего-
ся к категории CFC, в которую входят чрезвы-
чайно вредные для окружающей среды хлада-
генты, поскольку их молекулы содержат атомы
хлора (в CFC 12 два атома хлора, его формула
CF2C12);
-	HCFC 142b для R142b, относящегося к ка-
тегории HCFC, состоящей из хладагентов сред-
ней или слабой вредности для окружающей сре-
ды, так как их молекулы содержат меньше, чем
CFC, атомов хлора, поскольку часть их заме-
щена атомами водорода (формула HCFC 142b:
СНз-СОЕ,);
-	HFC134a для R134a, относящегося к ка-
тегории HFC, состоящей из хладагентов, без-
вредных для окружающей среды, так как все
атомы хлора в их молекулах замещены атома-
ми водорода (формула HFC134a: CH2F--CF3).
Каждый производитель хладагентов выпус-
кает в продажу свою продукцию под собствен-
ным наименованием, например:
-	Du Pont de Nemour имеет торговую марку
Фреон (Freon) или Сува (Suva);
-	Elf Atochem - торговую марку Форан (Fo-
ran);
-	Solvay - торговую марку Кальтрон (Ка1-
tron);
-	Montedison - торговую марку Альгофрен
(Algofrene);
-	ICI - торговую марку Клеа (К1еа);
-	Daikin Kogyo - торговую марку Дайфлон
(Daiflon) и т.д.
Поэтому R22 может поступать на рынок под
марками Фреон-22, Форан-22 и т.д., R134a -
под марками Клеа 134а, Сува134а и т.д.
3.2.2. Производство, технические
условия на хладагент, поступающий
в продажу, расфасовка
Производство хладагентов представляет со-
бой сложный технологический процесс, требу-
ющий больших капиталовложений, о порядке
величины которых мы расскажем в п. 3.2.4.3.2.1,
касающемся новых хладагентов. Здесь мы бу-
дем говорить о производстве классического хла-
дагента R22, получение которого происходит за
счет фторирования безводной плавиковой (фто-
ристоводородной) кислотой соответствующего
производного хлора, в данном случае хлоро-
форма СНС13. Фторирование осуществляется в
жидкой или паровой фазе согласно реакции
CHC13+2HF—>CHC1F2+2HC1.
Реакция в жидкой фазе, как правило, про-
исходит в присутствии катализатора, в качестве
которого используется хлорокись сурьмы, тог-
да как для реакции в газовой фазе катализато-
ром являются соли хрома. Получаемое при этом
фторсодержащее соединение обладает более
984
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
реактор
перегонка HCI промывка сушка сжатие
перегонка
Рис. 3.2.2-1. Схема производства R22 (Dehon/Elf Atochem)
высокой летучестью, чем хлороводород, обра-
зующийся на выходе. Протекание реакции со-
провождается циклом разделения, предусмат-
ривающим повторное использование непроре-
агировавших продуктов (первичного сырья,
промежуточного соединения фтора, плавиковой
кислоты) и вывод продуктов реакции (конечно-
го продукта, т. е. R22, и побочного продукта,
те. соляной кислоты).
Принцип производства (схема технологи-
ческой линии) представлен на рис. 3.2.2-1.
Исходное сырье HF и СНС13 должно быть
обезвожено и иметь высокую чистоту (99,9 %).
Оно подается в реакторный комплекс, состоя-
щий из реактора и колонны ретроградации (воз-
вратной колонны). В середине реактора нахо-
дится хлорокись сурьмы (SbCl5). Реакция про-
исходит под давлением. Вначале получают хло-
роводород и R22, смешанные с незначительны-
ми количествами непрореагировавшей плави-
ковой кислоты и трифторметана CHF3 (R23).
Фторсодержащие продукты, такие, как дихлор-
фторметан CHC12F (R21), и хлороформ возвра-
щаются в реактор. Запас катализатора (хлор-
окиси сурьмы) периодически обновляется и об-
рабатывается для повторного использования.
Продукты реакции разделяются путем перегон-
ки. Получаемая при этом 33 %-я соляная кис-
лота может быть использована для продажи.
После извлечения избыточного количества пла-
виковой кислоты R22 нейтрализуется, сушит-
ся, сжимается и перегоняется. Конечный про-
дукт представляет собой соединение высокой
чистоты, содержащее менее 10 ppm (10‘5 долей)
воды, т. е. нижнего предела допустимого содер-
жания влаги в холодильном контуре.
Описанный процесс получения R22 проте-
кает в жидкой фазе. Процесс в газовой фазе
имеет подобную технологию, за исключением
характера реакции. Оиа происходит в присут-
ствии гетерогенного катализатора на жидком
или твердом носителе при температуре от 300
до 400 °C. Производство одной тонны R22 тре-
бует 1,4 тонны хлороформа и 0,5 тонны плави-
ковой кислоты, масса получаемой в качестве
побочного продукта 33%-й соляной кислоты в
результате растворения хлороводорода в воде
достигает 2,5 тонны.
На рис. 3.2.2-2 показан внешний вид уста-
новки по производству R141b и R142b, которые
относятся к категории HCFC.
В табл.3.2.2-1 в качестве примера даны тех-
нические условия при продаже некоторых хла-
дагентов1 . Часто технические условия бывают
1 См. также приложение К к стандарту NF Е29-795 (но-
ябрь 1992) “Газовые баллоны. Разлив галогеносодержащих
углеводородов. Наполнение и слив. Регенерация галогено-
содержащих углеводородов”, в котором уточняются техни-
ческие условия на новые хладагенты.
3.2.2. ПРОИЗВОДСТВО. ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ НАХЛАДАГЕНТ
985
Рис. 3.2.2-2. Установка по производству R141h и R142E (завод Solvay de Tavaux)
Таблица 3.2.2-1
Технические условия при продаже некоторых хладагентов (Dehon)
Технические условия при продаже	R22	R23	R134a	R142b
Максимальное содержание влаги, ppm (по массе)	10	25	10	10
Максимальное содержание неконденсирующихся примесей (в газовой фазе), % объема	1,5	1,5	1,5	1,5
Максимальный гистерезис температуры кипения, °C	0,5	0,5	0,3	0,5
Содержание НС1	Нет	Нет	Нет	Нет
Максимальное содержание загрязнений в верхней точке кипе- ния, % объема	0,01	0,01	0,01	0,2
Чистота, %	99,8	99	99,7	99,8
986
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
гораздо более жесткими, чем это действитель-
но необходимо для вполне нормальной работы
холодильной установки.
Хладагенты разливаются в специальные
емкости: баллоны, бочки, цистерны и т.д., ко-
торые в течение длительного времени изготав-
ливались исключительно из стали, однако сей-
час, если речь идет о небольших количествах,
некоторые изготовители поставляют на прода-
жу свою продукцию в емкостях из алюминия1.
Такие емкости, имея прочность не ниже, чем у
стальных, обладают существенным преимуще-
ством: они вдвое легче, чем стальные.
В табл. 3.2.2-2 приведены характеристики
некоторых стальных емкостей для чистых хла-
дагентов.
Уточним, что с тех пор, как возникла необ-
ходимость регенерации для повторного исполь-
зования сливаемых из установок хладагентов,
понятие “чистые хладагенты” относится как к
тем, что еще не были в эксплуатации после из-
готовления, так и к тем, что уже использова-
лись, но были регенерированы, в отличие от
загрязненных хладагентов, извлеченных из ус-
тановки. В связи с этим следует различать со-
суды для чистых хладагентов и для загрязнен-
ных. Эти два типа сосудов внешне различают
по окраске. Для сосудов, специально предна-
значенных для слива в них хладагентов, кото-
рые подлежат регенерации, предусмотрена зе-
леная флюоресцирующая окраска, тогда как
чистые сосуды для неиспользовавшихся или
регенерированных хладагентов окрашиваются
в различные цвета в зависимости от марки хла-
дагента, а именно2:
-	бледно-серый для R12;
-	ярко-зеленый для R22;
-	бледно-голубой для R134a;
-	розовый для R142b и т.д.
1	См.: “Алюминиевая тара приходит с Востока” (L’em-
ballage alu vient de EEst, Revue Pratique du Froid, 1992, №748,
p.28-29).
2	Требования стандарта NF E29-795 (ноябрь 1992) “Га-
зовые баллоны. Разлив галогеносодержащих углеводоро-
дов”. Требования к цветам окраски приведены в стандарте
NF Х08-002.
Независимо от того, для каких хладагентов,
чистых или загрязненных, предназначены ем-
кости, они должны быть испытаны на проч-
ность при давлении, как минимум в 1,5 раза
превышающем давление насыщенных паров
соответствующего хладагента при температуре
50 °C, считающейся базовой температурой для
континентальной Франции (для заморских тер-
риторий исходят из другого коэффициента за-
паса прочности и температуры 65 °C). Так, на-
пример, минимальное давление испытания1
сосуда, предназначенного для хранения R22,
составит 1,5x19,42=29,13 бар, где величина
давления 19,42 бар взята из табл. 3.2.7-9а.
Баллон, испытанный при одном и том же
давлении, может быть заполнен различными
средами, однако при этом необходимо убедить-
ся, что максимальное количество залитого в
нем вещества меняется при переходе от одного
хладагента к другому.
Заправка зависит одновременно от внутрен-
него объема баллона (называемого также зап-
равкой по воде)2 и плотности заливаемого сжи-
женного хладагента. Следовательно, для каж-
дого продукта существует своя максимальная
степень заполнения, которая зависит от харак-
теристик продукта и выражается в килограм-
мах иа литр заправки по воде.
Степень заполнения оговаривается между-
народными или национальными требованиями
и определяется в зависимости от занятого объе-
ма и давления, развивающегося при данной
температуре. В континентальной Франции, на-
пример, заправка должна быть такой, чтобы
при температуре 50 °C, взятой в качестве эта-
лонной, развивающееся в сосуде давление не
превышало величины, называемой максималь-
ным рабочим давлением, которое равно самое
1 Минимальное давление испытания, требования к зна-
чению которого действуют на территории Франции, регла-
ментируется Правилами перевозки опасных грузов (RTMD).
Существует также Европейское соглашение о международ-
ных правилах перевозки по дорогам опасных товаров
(ARD), которое содержит несколько иные требования к зна-
чениям давления испытания.
2 Заправка по воде - объем воды (в литрах), заполняю-
щей баллон при нормальных условиях. - Примеч. пер.
3.2.2. ПРОИЗВОДСТВО, ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ НАХЛАДАГЕНТ
987
Характеристики стальных сосудов для чистых хладагентов (Primagaz)
Таблица 3.2.2-2
	Вместимость		Размеры			Заправка продукта, нетто, кг		Примечания
Прода- ваемая тара	1л Масса тары: 0,18 кг			270		F12 F22 F502	1 1 1	Использование соответствую- щего вентиля с выходным резь- бовым штуцером 1/4" под раз- вальцовку (FLARE)
Прода- ваемая тара	6,2л Масса тары: 4,4 кг	Л2О2_^ И204 ,|		ч-а, _ - S3	n n	Fl 1 Наддувается азотом F12 F22 Fl 14 F500 F502	8 7 6 8 6 6	Баллон продается незаправлен- ным. Использование соответствую- щего вентиля с выходным резь- бовым штуцером 1/4" под раз- вальцовку (FLARE)
Оборот- ная тара	6,7л Масса тары: 16 кг	it в 139,7 И-		615 775		F13 F14 F503	6 4 6	Простой вентиль с плоским фланцем на выходе 018х 150
Оборот- ная тара	12л Масса тары: 9 кг	в Э04 ,[			s	Fl 1 Наддувается азотом F12 F22 Fl 14 F500 F502	14 12 12 12 12 12	Горловина имеет отверстие для азотной магистрали с трубной цилиндрической резьбой 1/4” (SAE) под развальцовку. Соединение с плоским фланцем 018x150
Оборот- ная тара	26,5л Масса тары: 13 кг	•зи	L О 304	_		н g		Fl 1 Наддувается азотом F12 F22 F114 F500 F502	30 30 25 30 25 25	Горловина имеет отверстие для азотной магистрали с трубной цилиндрической резьбой 1/4" (SAE) под развальцовку. Соединение с плоским фланцем 018x150
Оборот- ная тара	61л Масса тары: 28,5 кг	J в 300	_ В 304 _		'6	5	F12 F22 F114 F500 F502	70 62 78 57 64	Вентиль оборудован двумя выходами: для жидкости и для газа. Размеры выходов 021,7x1,814 или 018x150
Оборот- ная тара	88л Масса тары: 37 кг	I e30Q		 __ »Э04 ,		S6SI OKI ,	1—11		F12 F22 F502	100 90 95	Вентиль оборудован двумя выходами: для жидкости и для газа. Размеры выходов 021,7x1,814 или 018x150
	860 л Цистерна Масса тары: 500 кг		Ю15	j. 621!		F11	1156	026,1x1,81481
Оборот- ная тара			«МО «МО			F12 F22 F502	989 886 903	Выход: коническая или цилиндрическая трубная резьба, 1"
			22	3				
988
3. .АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Таблица 3.2.2-3
Минимальные значения давлений испытания баллонов, предназначенных для хранения различных
хладагентов, а также максимальные заправки согласно нормам RTMD (Правила перевозки опасных грузов) и
ADR (Европейское соглашение о международных правилах перевозки по дорогам опасных товаров)
(выдержка из стандарта NF Е29-795, ноябрь 1992) (1МПа=10 бар)
Хладагент	RTMD		ADR	
	Минимальное давление испытания, МПа	Максимальная заправ- ка, кг/л	Минимальное давление испытания, МПа	Максимальная за- правка, кг/л
R12	1,7	1,17	1,8	1,15
R12B1	1,0	1,64	1,0	1,61
R13	12,0 25,0	0,95 1,10	10,0 25,0	0,83 1,10
R13B1	4,2 12,0	1,13 1,50	4,2 25,0	1.13 1.60
R22	2,9	1,05	2,9	1,03
R23	6,0 25,0	0,35 0,95	19,0 25,0	0,87 0,95
R114	1,0	1,32	1,0	1,30
R115	2,4	1,10	2,5	1,06
R124	1,2	1,20	1,2	1,20
R125	4,0	0.95	3,6	0,95
R134a	2,2	1,04	2,2	1,04
R142b	1,0	0,99	1,0	0,99
R152a	1,7	0,80	1,8	0,79
R500	2,2	1,02	2,2	1,02
R5O2	3,0	1,05	3,1	1,05
R503	25,0	0,90	10,0	0,66
большее двум третям давления испытания, а
также чтобы паровая фаза, если она может су-
ществовать, занимала не менее 3 % объема со-
суда, при этом для воспламеняющихся газов
свободное пространство может доходить до 5 %.
Максимальная степень заполнения для дан-
ного хладагента прн 50 °C равна произведению
плотности хладагента при 50 °C на максималь-
ную долю общего объема сосуда, заполняемую
жидкостью, т. е. 100-3=97 %. Для R22, напри-
мер, с учетом того, что его плотность при 50
°C равна 1,084 кг/дм3 (см. табл. 3.2.7-9а), мак-
симальная степень заполнения равна 1,084х
х0,97=1,05 кг/дм3. Это значит, что в баллон с
заправкой по воде (емкостью) 20,4 л, рассчи-
танный на давление испытания 30 бар, можно
залить
20,4x1,05=21,42 кг R22.
В табл. 3.2.2-3 приведены минимальные
значения давлений испытания баллонов для
различных хладагентов, а также максимально
допустимые степени заполнения.
Для получения всех дополнительных сведе-
ний читатель может обратиться к стандарту NF
Е29-975, который распространяется только на
сосуды с объемом (заправкой по воде) менее
150 л.
Заметим, наконец, что все сосуды должны
быть промаркированы и снабжены табличкой
с указанием природы продукта, который может
в них храниться, массы сосуда без наполнения,
объема (заправки по воде), давления испыта-
ния и иметь клеймо службы Госгортехнадзора.
Массой соответствующего сосуда без напол-
нения считается масса собственно сосуда и за-
крепленных на нем принадлежностей без вен-
тиля. При указании этой массы на маркировоч-
ной таблице перед цифрами, означающими
массу, ставится буква М. В отличие от массы
сосуда без наполнения массой тары считается
сумма массы сосуда без наполнения, массы за-
крепленных на нем принадлежностей и венти-
ля, оборудованного погружной трубкой. При
указании этой массы на маркировочной табли-
це ее значению предшествует буква Т.
3.2.3. СЕМЕЙСТВА И ГРУППЫ ХЛАДАГЕНТОВ, УСЛОВИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
989
3.2.3.	Семейства и группы
хладагентов, условия
использования, нормативная
документация
Семейства хладагентов кратко перечислены
в табл. 3.2.3-1. Их подразделяют на индивиду-
альные вещества и смеси.
Среди индивидуальных веществ различают:
-	химические элементы, такие, как кисло-
род О2, водород Н2, гелий Не. позволяющие до-
стигать чрезвычайно низких температур и со-
ставляющие вследствие этого особую группу
хладагентов, называемых криогенными;
-	неорганические соединения, наиболее ча-
сто используемыми среди которых являются
вода Н2О, двуокись углерода СО2 и аммиак
NH3;
-	органические соединения, подразделяю-
щиеся на три категории хладагентов, о которых
мы уже говорили, а именно:
*хлорфторуглероды (или хлорфторсодержа-
щие углероды), или CFC, оказывающие отри-
цательное воздействие на окружающую среду
и подлежащие запрещению;
♦хлорфторуглеводороды, или HCFC, оказы-
вающие незначительное вредное воздействие
на окружающую среду и допускаемые к исполь-
зованию в течение некоторого времени в буду-
щем;
♦фторуглеводороды, т. е. HFC, безопасные
для окружающей среды и составляющие, сле-
довательно, главную категорию хладагентов
будущего.
Заметим, что HCFC и HFC в технической
литературе часто объединяются в одну группу
предельных фторсодержащих углеводородов
(HFA).
Среди смесей различают две группы:
-	зеотропные, или неазеотропные, смеси,
состав которых в условиях термодинамическо-
го равновесия для жидкой и паровой фаз не-
одинаков, из-за чего при постоянном давлении
их температура меняется в ходе изменения аг-
регатного состояния (испарения или конденса-
ции);
-	азеотропные (азеогропические) смеси, со-
став которых в жидкой и паровой фазах в ус-
ловиях термодинамического равновесия одина-
ков, в результате чего температура изменения
их агрегатного состояния (кипения или конден-
сации) при постоянном давлении остается по-
стоянной, как и для индивидуальных веществ.
В табл. 3.2.3-2 перечислены основные хла-
дагенты, используемые в настоящее время, а
также хладагенты, которыми уже заменяют или
будут заменять в будущем вредные для окружа-
ющей среды вещества (особенно категории CFC
и в меньшей степени категории HCFC).
Стандарт Е35-4001 * делит хладагенты на
следующие три группы в зависимости от их
воспламеняемости, токсичности и условий их
использования в системах охлаждения
• Группа 1
В нее входят невоспламеняющиеся и неток-
сичные (или с минимальной токсичностью)
хладагенты. При использовании необходимо
соблюдать требования к предельно допустимой
концентрации (верхнее значение) в зависимо-
сти от объема замкнутого пространства, в ко-
тором размещена какая-либо часть холодильной
установки. Указанные ниже значения предель-
но допустимых концентраций для наиболее рас-
пространенных хладагентов приведены в пере-
счете на объем самого малого рабочего поме-
щения, занимаемого персоналом (за исключе-
нием машинных залов). Полный объем всех
помещений, охлаждаемых воздухом с помощью
одной установки, может служить критерием
допустимости содержания паров хладагента в
воздухе, если количество воздуха, подаваемого
в каждое помещение, не менее 25 % макси-
мального значения притока воздуха, предусмот-
ренного для данного помещения. С учетом та-
кого условия хладагенты 1-й группы имеют сле-
дующие значения предельно допустимых кон-
центраций:
R11: 570 г/м3 или 10 % по объему;
R12: 500 г/м3 или 10 % по объему;
R21: 100 г/м3 или 2,5 % по объему;
R22: 360 г/м3 или 10 % по объему;
R113: 185 г/м3 или 2,5 % по объему;
1 NF Е35-400 “Установки холодильные. Нормы безо-
пасности”.
990
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Таблица 3.2.3-1
Различные семейства хладагентов (из статьи "Хладагенты" (Les fluides frigorigenes, M.Diuninil, Chauffage,
Ventilation, Conditionnement, 1990, № 5))
Вещества	Общее обозначе- ние	Примеры	Примечания
А. ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА Химические элементы		He, Oz, N2	Криогеника (очень низкие температуры)
Неорганические соединения		NH3(R717),	Н2О в абсорбционных холодильниках
		H2O(R718)	NH3 широко применяется в промышлен- ных холодильных установках
Органические соединения Углеводороды (ациклические)	НС		
- предельные		CH,(R50)	Метан
- непредельные		CJl/Rl 150)	Этилен
Простые галогенсодержащие углеводороды			
• Простые фторсодержащие углеводороды:			
- частично замещенные1)	HFC	CHF3 (R23)	Для низких температур (каскадные уста- новки)
- полностью замещенные2)	FC	CF4(R14)	Для низких температур (каскадные уста- новки)
• Простые хлорсодержащие углеводороды:			
- частично замещенные	НСС	CH3CI (R40)	Хлорметан, или хлористый метил (старый хладагент)
- полностью замещенные	СС	CCLi(R10)	Не является хладагентом, температура кипения +76,8°С (четыреххлористый угле- род)
• Простые бромсодержащие углеводороды:			
- частично замещенные	нвс	CH3Br(R40Bl)	Бромметан, или бромистый метил
Полигалогеиные углеводороды • Хлорфторсодержащие углеводороды:			
- частично замещенные	HCFC	CHF2C1 (R22)	Очень широко применяется
- полностью замещенные	CFC	CF2C12 (R12)	Самый старый и самый известный в кате- гории CFC
• Бромфторсодержащие углеводороды.			
- частично замещенные	HBFC	CHF2Br(R22Bl)	
- полностью замещенные	BFC	СРзВг(К13В1)	Называется также Галон 1301 (известен
			как огнетушительное средство, использо- вался как хладагент)
• Хлорбромфторуглеводороды.			
- частично замещенные	HBCFC	CHFC1 Br (R21B1)	
- полностью замещенные	BCFC	CF2ClBr(R12Bl)	
Другие органические соединения		CH2	
Циклические углеводороды		CH2 — CH2(RC270)	Циклопропан OjH*
Галогенные производные циклических углеводо- родов		C,Fg(RC318)	Октафторциклобуган
Изомеры ациклических углеводородов		C4H10 (R600a)	Изобутан
Эфиры		C2H3-O-C2H, (R610)	Диэтиловый эфир (серный эфир), как хладагент представляет чисто историче- скую ценность
Амины		CH3-NH2 (R630)	Метиламин (абсорбционные холодильни- ки)
Спирты		CH3-OH	Метанол (абсорбционные и адсорбцион- ные холодильники)
В. СМЕСИ Неазеотропные (зеотропные)		R22-R114	Бинарные или многокомпонентные
Азеотропные		R502 (смесь R22 и R115)	Очень широко распространен (заморажи- вание)
” Молекула содержит атомы водорода.
2) Молекула не содержит атомов водорода. Их называют также: “пергалогены”: перфтор, перхлор.
3.2.3. СЕМЕЙСТВА И ГРУППЫ ХЛАДАГЕНТОВ, УСЛОВИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
991
Таблица 3.2.3-2
Хладагенты, наиболее широко применяемые в настоящее время и предназначенные к применению в будущем
Обозначение	Формула	Название	Категория
RU	CC13F	Трнхлорфторметан	CFC
R12	CC12F2	Дихлордифторметан	CFC
R12B1	CF2C1 Br	Бромхлордифторметан	Галон
R13	CC1F3	Трифторхлорметан	CFC
R13B1	CBrF3	Бромтрифторметан	Галон
R22	CHF2C1	Дифторхлорметан	HCFC
R23	CHF3	Трифторметан	HFC
R32	ch2f2	Днфторметан	HFC
R113	C2C13F3	Трихлортрифторэтан	CFC
R114	C2CI2F4	Днхлортетрафторэтан	CFC
R115	c2cif5	Хлорпеитафторэтан	CFC
R123	c2hci2f3	Днхлортрифгорэтан	HCFC
R124	c2hcif„	Хлортетр афторэтан	HCFC
R125	c2hf5	Пентафторэтан	HFC
R134a	c2h2f4	Тетрафторэтан	HFC
R141b	c2h3ci2f	Дихлорфторэтан	HCFC
R142b	c2h3cif2	Хлордифторэтан;	HCFC
R143a	c2h3f3	Трифторэтан	HFC
R152a	c2h4f2	Дифторэтан	HFC
R290	c3H8	Пропан	HC
R500	R12 + R152a	—	—
R502	R22+R115	—	—
R503	R13+R23	—	—
R600		Бутан	HC
R717	NH3	Аммиак	—
R744	CO2	Двуокись углерода	—
R114: 720 г/м3 или 10 % по объему;
R500: 410 г/м3 или 10 % по объему;
R502: 460 г/м3 или 10 % по объему.
•	Группа 2
В нее включены хладагенты, определя-
ющей характеристикой которых является их
токсичность. Некоторые из них в смеси с воз-
духом в определенном ограниченном диапазо-
не концентраций могут воспламеняться и да-
же взрываться. В эту группу, в частности, вхо-
дит аммиак.
•	Группа 3
Она составлена из хладагентов, определя-
ющей характеристикой которых является вос-
пламеняемость и склонность к образованию
взрывоопасных смесей с воздухом при нижнем
пределе концентрации 3,5 % по объему.
Эти хладагенты, как правило, не токсичны.
В табл. 3.2.3-3 приведены группы хладаген-
тов в соответствии со стандартом NF Е35-400.
В США хладагенты подразделяются на 6 клас-
сов в зависимости от их токсичности (табл.
3.2.3-4).
Стандарт NF ЕЗ 5-400 уточняет условия ис-
пользования различных холодильных систем, а
также их расположение и условия прокладки
трубопроводов для транспортировки хладаген-
тов в зависимости от группы, к которой отно-
сится данный хладагент, и категории помеще-
ний. Прежде чем описать эти условия, нужно
уточнить, что понимается под системами ох-
лаждения и условиями расположения.
Системами охлаждения в данном стандар-
те называют устройства, которые охлаждают
окружающую среду в каком-либо помещении с
помощью испарителей (следовательно, это по-
нятие не включает охлаждение конденсаторов).
Согласно стандарту различают следующие
системы охлаждения (рис. 3.2.3-1):
•	системы прямого (непосредственного) охлаж-
дения, в которых охлаждаемый воздух или дру-
992
3. .АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Таблица 3.2.3-3
Группы хладагентов согласно стандарту NF Е35-400 и значения их предельно допустимых концентраций
Группа	Обо- значе- ние R	Химическое название	Химическая формула	Предельно допусти- мые концентрации	
				токсично- сти, % объема	взры- ваемо- сти, % объема
	11	Трихлор(моно)фторметан	CC13F	10	
	12	Дихлордифторметаи	CC12F2	10	
	13	Трифторхлорметан	CCIF3	10	
	13В1	Бромтрифторметан	CBrF3	10	
	21	Дихлормонофторметаи	CHChF	2,5	
	22	Монохлордифторметан	CHCIF2	10	
1	113	1, 1, 2-Трихлортрифторэтан	CCI2FCCIF2	2,5	
	114	1, 2-Дихлортетрафторэтан	CC1F2CC1F2	10	
	115	Хлор п ентафторэтан	CCIF2CF3	10	
	С318	Октафторциклобутан	С4Н8	10	
	500	Смесь R12/R152а в соотношении 73,8/26,2% по массе	CC12F2/ CH3CHF2	10	
	502	Смесь R22/R115 в соотношении 48,8/51,2% по массе	CHCIF2 / CCIF2CF3	10	
	744	Двуокись углерода	СО2	5	
	30	Хлористый метилен	CH2CI2	2	-(1)
	764	Сернистый ангидрид	SO2	0,04	-(1)
	717	Аммиак	NH3	0,2	(2)
2	40	Хлористый метил	CH3CI	2	4
	611	Муравьиный эфир	С2Н4О2	0,9	2,2
	160	Хлористый этил (хлорэтан)	СНзСНгСЦ!)	1,8	1,8
	ИЗО	1,2-Днхлорэтилеи	СНС1=СНС1	2	2,8
	170	Этан	СН3СН3		1,6
	290	Пропан	СН3СН2СН3		1,2
3	600	п-Буган	СН3СН2СН2СН3		0,9
	600а	Изобутан	СН(СН3)з		0,9
	1150	Этилен	СН2=СН2		1,4
(1) Невоспламеняющиеся хладагенты. (2) Аммиак выделяется в особый случай.					
Таблица 3.2.3-4
Классы токсичности хладагентов согласно международной классификации Hodge и Sterner1*
Класс токсич- ности	Степень токсичности	Диапазон концен- трации, приводящий к эффекту LC3q2\ ppm	Примеры хладагентов
1	Очень сильно токсичные	< 10	Сернистый ангидрид (R764)
2	Сильно токсичные	10- 100	Аммиак (R717)
3	Умеренно токсичные	100-1 000	Хлороформ (R20), тетрахлорметан (R10);
4	Слаботоксичные	1 000-10 000	Хлористый метил (R40), дихлорэтилен (R1130)
5	Практически нетоксичные	10 000-100 000	Двуокись углерода (R744); R12B1, R113, R500, R502
6	Полностью безвредные	> 100 000	R13, R13B1, R22, R23, R114, R115
Существует также классификация ANS1/ASHRAE, содержащая только 2 класса токсичности, А и В, в зависимо-
сти от того, ниже или выше 400 ppm их предельно допустимая концентрация.
2) Эффект LCso соответствует концентрации, вызывающей гибель 50 % подопытных крыс.
3.2.3. СЕМЕЙСТВА И ГРУППЫ ХЛАДАГЕНТОВ, УСЛОВИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
993
Название
Контур промежуточного
охлаждения
Конечный
охладитель

Система
прямого
охлаждения
I с
испаритель
				
Открытая система с промежуточным теплоносителем и закрытым испарителем	испари- тель			А А "А теплообменник \	- /
	г- — — — —			
теплообменник
Открытая система
с промежуточным
теплоносителем
и открытым
испарителем
испари-
тель
Закрытая система
с промежуточным
теплоносителем
и закрытым
испарителем
испари-
тель
расширительный бачок для жидкости
теплообменник*
Закрытая система
с промежуточным
теплоносителем
и открытым
испарителем
испари-
тель
теплообменник
Рис. 3.2.3-1. Системы
охлаждения, определяю-
щие условия использова-
ния хладагентов различ-
ных групп
Двухконтурная
система
с промежуточным
теплоносителем
отверстие 11

промежуточный —
теплообменник
"О-
m
теплообменник
гая среда находится в прямом контакте с испа-
рителем,
• системы косвенного охлаждения (с промежу-
точным теплоносителем), в которых испаритель
охлаждает промежуточный теплоноситель, пе-
редаваемый затем в теплообменник, находя-
щийся в контакте с охлаждаемой средой. В этих
системах различают пять типов исполнения:
- открытые системы с промежуточным теп-
лоносителем и закрытым испарителем, в кото-
рых промежуточный теплоноситель напрямую
контактирует с воздухом или с охлаждаемой
средой в распылительном устройстве либо в
аналогичных устройствах, охлаждаясь на испа-
рителе, помещенном в замкнутый объем;
- открытые системы с промежуточным теп-
лоносителем и открытым испарителем, анало-
гичные предыдущим за исключением того, что
испаритель, на котором охлаждается промежу-
точный теплоноситель, помещен в бак, сообща-
ющийся с открытым воздухом;
994
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Таблица 3.2.3-5
Категории помещений, определяющие условия использования различных групп хладагентов
Катего- рия	Основные характеристики	Примеры
А	Места скопления большого количества людей типа Ul\ включая помещения 5-й категории; места, где находятся люди с ограниченной возможностью их перемещения	Больницы, дома престарелых, стадионы, тюрьмы и т.д.
В	Места скопления большого количества людей за исключением типа U1/ перечисленного в категории А. Закрытые автостоянки	Театры, танцевальные залы, большие магазины, вокзалы, школы, церкви, библиотеки, рестораны и т.д.
С	Жилые помещения	
D	Недоступные широкой публике места с огра- ниченным количеством персонала, который проинструктирован в отношении необходи- мых общих мер безопасности	Конструкторские бюро, лаборатории, заводы и фабрики об- щепромышленного характера
Е	Места, доступные только специально подго- товленному и проинструктированному в отношении общих мер безопасности персо- налу, где производится, обрабатывается или хранится продукция и материалы	Заводы и фабрики специального назначения, относящиеся к химической и пищевой промышленности, пивзаводы, заводы по производству мороженого, холодильные склады, холо- дильные камеры, вентиляционные камеры магазинов и пред- приятий общественного питания, молокозаводы, скотобойни и т.д.
См. п. CLC1 общей части статьи 1 Правил пожарной безопасности и мер по предупреждению паники в общест- венных учреждениях от 23 марта 1965 г.		
-	закрытые системы с промежуточным теп-
лоносителем и закрытым испарителем, в кото-
рых испаритель, находящийся в замкнутом
объеме, охлаждает циркулирующий в этом
объеме промежуточный теплоноситель, в свою
очередь подаваемый в закрытый вторичный
теплообменник для охлаждения окружающей
среды;
-	закрытые системы с промежуточным теп-
лоносителем и открытым испарителем, анало-
гичные предыдущим, за исключением того, что
бак, в котором помещен испаритель, охлажда-
ющий промежуточный теплоноситель, связан с
окружающей средой (открытым воздухом);
-	двухконтурные или многоконтурные сис-
темы с промежуточными теплоносителями, ко-
торые могут выполняться аналогично любой из
описанных выше систем с промежуточным теп-
лоносителем за исключением того, что в них
два или несколько промежуточных теплообмен-
ников, причем в последнем контуре промежу-
точный теплоноситель может напрямую контак-
тировать с охлаждаемой средой в распылитель-
ном устройстве или аналогичных устройствах.
В табл 3.2.3-5 приведены категории поме-
щений, устанавливаемые стандартом NF Е35-
400, в которых могут располагаться охлажда-
ющие системы.
Эта классификация относится как к отдель-
ным помещениям, так и к учреждениям в це-
лом, на безопасность которых (с точки зрения
правил, действующих для общественных уч-
реждений, с учетом требований охраны окру-
жающей среды и трудового законодательства)
может повлиять наличие в них холодильных
установок. Если в учреждении находится не-
сколько помещений различных категорий, то в
отношении всего учреждения действуют прави-
ла, соответствующие наиболее жестким требо-
ваниям в отношении какого-либо из помеще-
ний, за исключением случаев, когда помещения
разных категорий отделены друг от друга сте-
нами с огнестойкостью не менее 1 часа и пла-
меотражающей способностью в течение как
минимум 1/2 часа. В этих случаях определение
категорийности помещений и формулирование
требований к ним производятся индивидуаль-
но для каждого помещения.
Для каждой категории помещений и для
каждой группы хладагентов использование от-
дельных типов охлаждающих систем и разме-
щение отдельных элементов систем и трубопро-
3.2.3. СЕМЕЙСТВА И ГРУППЫ ХЛАДАГЕНТОВ, УСЛОВИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
995
водов запрещено или допускается с ограниче-
ниями1 * .
• Хладагенты 1-й группы
- Условия использования систем прямого ох-
лаждения или открытых систем с промежуточ-
ным теплоносителем.
*	Для помещений категорий А, В, С и D.
Использование таких систем допускается в ус-
ловиях, когда заправка хладагента в них, вы-
раженная в килограммах, не превышает про-
изведения предельно допустимой концентрации
хладагента (см.табл. 3.2.3-3), выраженной в кг/
м3, на объем самого маленького помещения, м3,
занятого персоналом, где размещены элементы
установки, содержащие хладагент.
Концентрация может быть отнесена к сум-
ме объемов проветриваемых помещений, объе-
диненных общей системой вентиляции, если
только каждое помещение может получать по
меньшей мере 25 % максимального расхода
воздуха, поступающего через вентиляцию.
Вследствие опасности, которую могут представ-
лять продукты разложения хладагентов, места,
имеющие открытые источники огня, должны
всегда тщательно проветриваться. Если пере-
численные условия не выполняются, использо-
вание систем непосредственного охлаждения и
открытых систем с промежуточным теплоноси-
телем не допускается.
*	Для помещений категории Е. Ограниче-
ний нет, за исключением случаев, когда поме-
щение не оборудовано достаточным числом
1 Уточним, что стандарт NF Е35-400 не распространя-
ется на установки заводской сборки, а также на установки,
содержащие не более 25 кг хладагента 1-й группы и не бо-
лее 2,5 кг хладагента 2-й группы независимо от места сбор-
ки установки. Он также не распространяется на холодиль-
ные установки стационарных катков, правила безопасной
эксплуатации которых регламентируются стандартом NF
Е35-401, и на холодильное оборудование установок искус-
ственного климата, требования к безопасности которого при-
ведены в стандарте NF Е35-403. Эти два стандарта также
входят в группу стандартов AFNOP (Французская ассоциа-
ция норм и стандартов). Что касается небольших холодиль-
ных установок, заправка хладагентами которых меньше или
равна 25 кг для хладагентов 1-й группы или 2,5 кг для хла-
дагентов 2-й группы, то правила их безопасного монтажа и
эксплуатации изложены в стандарте NF Е34-402.
выходов, которое определяется количеством
постоянно находящихся в нем лиц. В этих слу-
чаях на помещения распространяются ограни-
чения, существующие для помещений катего-
рий А, В, С и D.
- Условия использования открытых систем с
промежуточным теплоносителем и открытым
испарителем, закрытых систем с промежуточ-
ным теплоносителем и открытым испарителем
и двухконтурных систем с промежуточным теп-
лоносителем.
*Для помещений категорий А, В, С и D.
Ограничения на величину заправки хладаген-
та отсутствуют, если все элементы холодильной
системы размещены в машинном зале в соот-
ветствии с техническими условиями стандар-
та NF Е35-400. В противном случае величина
заправки ограничивается согласно приведен-
ным выше указаниям, касающимся систем пря-
мого охлаждения и открытых систем с проме-
жуточным теплоносителем для помещений ка-
тегорий А, В, С и D.
*Для помещений категории Е. Ограниче-
ний нет.
-	Условия размещения всей холодильной сис-
темы или какой-либо ее части на открытом воз-
духе или в машинном зале для обслуживания
помещений категорий А, В, С, D и Е.
Ограничений нет.
-	Условия размещения всей холодильной сис-
темы или какой-либо ее части вне машинных
залов.
*Для помещений категорий А, В, С и D. В
коридорах, холлах и залах различного назна-
чения категории А, коридорах и холлах катего-
рий В, С и D могут использоваться только за-
ранее собранные холодильные системы, заправ-
ка которых хладагентом не превышает величин,
указанных выше, в разделе “Условия исполь-
зования систем прямого охлаждения или откры-
тых систем с промежуточным теплоносителем
для помещений категорий А, В, С и D”. Сво-
бодное перемещение людей не должно иметь
ограничений. Не допускается монтаж никаких
холодильных систем или их частей, за исклю-
чением воздушных кондиционеров, обеспечи-
996
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
вающих комфортные условия дая людей, на
лестницах, в дверных проемах, на лестничных
площадках, если такой монтаж может поме-
шать свободному передвижению людей. Все
части и агрегаты систем должны быть снабже-
ны защитными панелями дая предотвращения
несанкционированного доступа к ним посто-
ронних лиц. Места, в которых находятся источ-
ники открытого огня или сравнительно горячие
поверхности, должны надлежащим образом
проветриваться во избежание опасности разло-
жения хладагентов. В противном случае уста-
новка холодильных систем или их частей не
допускается.
*Для помещений категории Е. Ограничений
нет.
- Условия размещения трубопроводов дая хла-
дагентов вне машинных залов.
* Для помещений категорий А, В, С u D.
Внутри помещений трубы с хладагентами дол-
жны быть как можно более короткими и иметь
защитный кожух, исключающий случайные
прикосновения. В коридорах, холлах и на лес-
тничных клетках трубы должны крепиться как
можно выше к потолку. Они должны иметь со-
ответствующую защиту от механических по-
вреждений по крайней мере до высоты не ме-
нее 2,2 м от пола. Такое оборудование, как за-
порные органы и управляющие устройства,
должно быть защищено. Трубопроводы, прохо-
дящие через помещения категорий А, В, и С,
должны быть уложены в короба из материала
с категорией воспламеняемости МО, способ-
ные отражать пламя не менее 1/2 часа и сооб-
щающиеся с атмосферой или пространством,
где расположена вся холодильная система или
ее части1.
1 Напомним, что поведение конструкционных материа-
лов в огне определяется двумя показателями: воспламеняе-
мостью н огнестойкостью (см. Постановление правитель-
ства от 4 нюня 1973 г. и стандарты с NF Р92-501 по NFP92-
702). С точки зрения воспламеняемости все материалы под-
разделяются на 6 категорий: МО (негорючие), Ml (невосп-
ламеняющнеся); М2 (трудновоспламеняющиеся); М3 (вос-
пламеняющиеся), М4 (легковоспламеняющиеся) и М5
(очень легко воспламеняющиеся). С точки зрения огнестой-
кости материалы подразделяются на 3 класса:
В коробах нельзя размещать никакой элек-
тропроводки, если она может способствовать
распространению пламени или если она уло-
жена без соответствующей защиты, препятству-
ющей возникновению пожара.
*Для помещений категории Е. Ограниче-
ний нет.
• Хладагенты 2-й группы
- Условия использования систем прямого ох-
лаждения, открытых систем с промежуточным
теплоносителем и закрытым или открытым ис-
парителем и закрытых систем с промежуточ-
ным теплоносителем.
*	Для помещений категорий А, В u С. Ис-
пользование таких систем с хладагентами 2-й
группы запрещено.
*	Для помещений категории D. Не допус-
кается использование воздушных кондиционе-
ров, обеспечивающих комфортные условия дая
людей. При использовании охлаждающих сис-
тем для других целей полное количество хла-
дагента в установке не должно превышать 30 кг.
*Для помещений категории Е. Запрещено
использование систем прямого охлаждения и
открытых систем с промежуточным теплоноси-
телем в воздушных кондиционерах, обеспечи-
вающих комфортные условия людям. При их
использовании в других целях дополнительно
к условиям, оговоренным выше дая помещений
категории D, накладываются специальные ог-
раничения, если помещение не оснащено тре-
буемым числом четко обозначенных выходов,
соответствующим количеству постоянно нахо-
дящихся в нем людей. Что касается открытых
систем с промежуточным теплоносителем и от-
крытым испарителем и закрытых систем, то
-	стабильные при воздействии пламени, единственным
показателем которых является механическая прочность;
-	пламеотражающие, у которых сохраняется механичес-
кая прочность и которые не пропускают пламя н не выде-
ляют в присутствии пламени воспламеняющихся газов;
-	огнестойкие, для которых требуется полная совокуп-
ность отмеченных выше показателей.
В каждом из трех классов степень их соответствия дан-
ному классу выражается временем, в течение которого при
испытаниях материалы сохраняли перечисленные свойства
при воздействии пламени (6, 3, 2, 1 1/2, 1/2, 1/4 часа).
3.2.3. СЕМЕЙСТВА И ГРУППЫ ХЛАДАГЕНТОВ, УСЛОВИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
997
для них никаких ограничений не предусмотре-
но.
- Условия использования закрытых систем с
промежуточным теплоносителем и открытым
испарителем н двухконтурных систем с проме-
жуточным теплоносителем.
*	Для помещений категории А. Эти систе-
мы могут использоваться, если количество за-
правляемого хладагента не более 225 кг, с уче-
том всех предписаний, оговоренных в стандар-
те.
*	Для помещений категории В. Системы
могут использоваться при заправке хладагента
не более 500 кг с учетом остальных требова-
ний стандарта.
*	Для помещений категории С. Ограниче-
ния по заправке отсутствуют, а все остальные
требования стандарта должны строго соблю-
даться.
*	Для помещений категории D. Если все
элементы охлаждающей системы установлены
на открытом воздухе или в машинном зале,
удовлетворяющем основным и дополнитель-
ным требованиям стандарта, ограничений по
заправке нет. В противном случае, если удов-
летворяются только основные требования, за-
правка ограничена величиной 250 кг.
*	Для помещений категории Е. Ограниче-
ний нет.
- Условия размещения холодильной системы в
машинном зале, состояние которого не в пол-
ной мере отвечает некоторым основным требо-
ваниям стандарта.
*	Для помещений категорий А, В и С. Раз-
мещение холодильной системы не допускается.
*	Для помещений категорий D и Е. Ника-
ких специальных ограничений нет.
- Условия размещения холодильной системы в
машинном зале, полностью отвечающем основ-
ным и дополнительным требованиям стандар-
та.
*Для помещений категорий А и В. Не дол-
жно быть непосредственного сообщения с по-
мещением, доступным для людей.
*Для помещений категории С. Не должно
быть непосредственного сообщения с данными
помещениями.
* Для помещений категорий D и Е. Ника-
ких специальных ограничений нет.
- Условия размещения холодильной системы
вне машинного зала.
* Для помещений категорий А, В, С и D.
Размещение холодильной системы не допуска-
ется.
*Для помещений категории Е. Никаких ог-
раничений нет, если система содержит не бо-
лее 500 кг хладагента. Для систем, в которых
содержится более 500 кг хладагента, часть хо-
лодильной системы, относящаяся к нагнета-
тельному контуру (высокое давление), за ис-
ключением элементов, расположенных вне зда-
ний, и трубопроводов с хладагентом, должна
удовлетворять специальным требованиям стан-
дарта. Монтаж холодильной системы или ее
части на входах и выходах, лестницах и лест-
ничных площадках, если она загромождает сво-
бодный проход, ис допускается.
- Условия прокладки трубопроводов с хлада-
гентом вне машинных залов.
*	Для помещений категории А Прокладка
трубопроводов не допускается.
*	Для помещений категорий В, С и D. В
помещениях категорий В и С прокладка трубо-
проводов не допускается.
В коридорах и холлах (категорий В, С и D)
горизонтальные трубопроводы должны распо-
лагаться под потолком, как можно ближе к нему.
Все трубопроводы должны быть проложены в
коробах, изготовленных из материала с воспла-
меняемостью МО (негорючий) н огнестойкос-
тью в течение не менее 1 часа, которые могут
сообщаться с атмосферой и проветриваться. В
этих коробах нельзя располагать другие тру-
бопроводы н электропроводку, если она может
способствовать распространению пламени,
либо расположена таким образом, что может
стать причиной пожара, н не снабжена соответ-
ствующей защитой,
• Хладагенты 3-й группы
Эти хладагенты не допускаются к исполь-
зованию в помещениях категорий А, В, С н D.
В помещениях промышленного назначения ка-
тегории Е хладагенты 3-й группы могут ис-
998
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
пользоваться в особых случаях с соблюдением
специальных требований стандарта.
Общее замечание относительно использо-
вания хладагентов и систем охлаждения в за-
висимости от условий в помещениях
Описанные выше условия использования
хладагентов различных групп приведены в
стандарте NF ЕЗ 5-400 в табличной форме в
виде мнемосхем. Однако трактовка этого стан-
дарта представляется нам достаточно сложной,
поэтому мы рекомендуем при выполнении про-
ектов согласовывать их с местной службой по-
жарной охраны с получением письменного под-
тверждения допустимости предлагаемых вари-
антов.
3.2.4. Холодильные агенты и охрана
окружающей среды
3.2.4.1.	Парниковый эффект
и разрушение озонового слоя
Вначале хладагенты категории хлорфторуг-
леродов (CFC), появившиеся в 30-х гг., рассмат-
ривались как вещества, обладающие только
преимуществами. Однако к 80-м гг, когда уче-
ные начали заниматься вопросами их влияния
на окружающую среду, эти хладагенты стали
источниками беспокойства в связи с двумя об-
стоятельствами: повышением парникового эф-
фекта и возможным разрушением озонового
слоя. Парниковый эффект является следствием
того, что некоторые газы земной атмосферы
задерживают инфракрасное излучение, которое
испускает земная поверхность. Явление парни-
кового эффекта позволяет поддерживать на по-
верхности Земли температуру, при которой воз-
можно возникновение и развитие жизни. Если
бы парниковый эффект отсутствовал, средняя
температура поверхности земного шара была
бы примерно на 20 К ниже, чем она есть.
Иными словами, в отсутствие парникового
эффекта наша планета была бы необитаемой.
Удержание инфракрасного излучения в при-
роде происходит благодаря парам воды, содер-
жащимся в воздухе и в облаках. Однако задер-
живают данное излучение и другие газы, явля-
ющиеся продуктами деятельности человече-
ства, в частности углекислый газ и хладагенты
категории хлорфторуглеродов (CFC). В связи с
тем, что наличие в атмосфере СО2 и CFC (в
том числе) увеличивает эффективность удержа-
ния земного инфракрасного излучения по срав-
нению с естественной природной эффективно-
стью, средняя температура поверхности Земли
повышается больше, чем нужно, обусловливая
искусственный парниковый эффект, который
добавляется к природному парниковому эффек-
ту. Хотя концентрация всех вместе взятых CFC
в атмосфере гораздо ниже, чем концентрация
СО2, их эффективность по удержанию инфра-
красного излучения во много тысяч раз выше
эффективности СО2, в частности вследствие их
очень длительного периода жизни (58 лет для
R11, 100 лет для R12 и 250 лет для R115, кото-
рый входит в состав R502).
Разрушение стратосферного озона представ-
ляет собой совсем другое явление, поскольку
оно связано с энергетическим ультрафиолето-
вым излучением Солнца. Наиболее удаленным
от Земли слоем атмосферы является страто-
сфера, которая представляет собой шаровой
слой с толщиной примерно 35 км, начинаю-
щийся на высоте 15 и заканчивающийся на вы-
соте примерно 50 км от поверхности Земли. В
этом слое находится озон, который поглощает
99 % ультрафиолетового излучения Солнца,
падающего на Землю, выполняя роль защитно-
го экрана для земной жизни.
Освобожденные хлорфторуглероды (CFC)
медленно поднимаются вверх и доходят до
стратосферы, где их молекулы под действием
ультрафиолетового излучения испытывают фо-
толитическую диссоциацию, в результате чего
освобождаются атомы хлора, содержащиеся в
этих молекулах (например, такой фторхлоруг-
лерод, как R11, имеет химическую формулу
CC13F). Свободные атомы хлора взаимодейству-
ют с молекулами озона (химическая формула
О3), составляющими озоновый слой, образуя
окись хлора СЮ и молекулярный кислород.
Считается, что одна молекула хлора может вы-
звать разрушение многих тысяч молекул озо-
на, по различным оценкам это число достига-
ет от 10 до 100 тысяч молекул.
3.2.4. ХОЛОДИЛЬНЫЕ АГЕНТЫ И ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
999
Если влияние хладагентов CFC на повыше-
ние парникового эффекта очевидно, то их воз-
действие на озоновый слой стратосферы явля-
ется предметом споров. Поэтому в ноябре 1992
г. на Копенгагенской конференции 92 ученых
со всего мира по инициативе вулканолога На-
roun Tazieff приняли “Обращение 92-х”, при-
зывающее власти всех стран, подписавших
Монреальский протокол, вернуться к его реше-
ниям.
Как бы то ни было, ученые попытались
сравнить между собой различные хладагенты
с точки зрения:
- парникового эффекта, присваивая хлада-
гентам такой показатель, как коэффициент воз-
можности глобального подогрева атмосферы за
100-летний период, т. е. возможности глобаль-
ного потепления1, которую обычно обозначают
аббревиатурой GWP (Global Warning Poten-
tial);,
-	разрушения озонового слоя, присваивая
хладагентам такой показатель, как коэффици-
ент возможности истощения слоя озона, кото-
рая обычно обозначается аббревиатурой ODP
(Ozone Depletion Potential).
Значения этих коэффициентов для R11 при-
няты за 1. В табл. 3.2.4-1 читатель сможет най-
ти значения коэффициентов GWP и ODP для
представленной в ней выборки хладагентов.
Из материалов таблицы можно сделать сле-
дующие выводы:
-	с точки зрения парникового эффекта воз-
действие R22 составляет не более 37 % от воз-
действия Rll, R134a - не более 29 %, а влия-
ние аммиака на прирост парникового эффекта
вообще нулевое;
1 Если нужно определить фактическое влияние той или
иной холодильной установки в целом (а не только находя-
щегося в ней хладагента) иа потепление земного климата,
используется понятие полного эквивалентного эффекта по-
тепления, TEWI (Total Equivalent Warning Impact), который
рассчитывается по формуле: TEWI= GWPxA4+ax8, где Л/
полная масса выброшенного из установки в атмосферу хла-
дагента, кг, а - доля СО2, выбрасываемого в атмосферу при
производстве 1 кВт-ч электроэнергии, кг/(кВт-ч), кВ - сум-
марное количество электроэнергии, потребляемой установ-
кой за весь период ее службы, кВтч.
Таблица 3.2.4-1
Возможность истощения озона ODP и возможность
глобального подогрева атмосферы GWP
при воздействии некоторых хладагентов
(согласно оценке Национального управления
по авиации и астронавтике (NASA) США)
Хладагент	ODP	GWP
CFC-11	1,0	1,0
CFC-12	0,9 ... 1,0	2,8... 3,4
CFC-113	0,8... 0,5	1,3 ... 1,4
CFC-114	0,6 ... 0,8	3,7... 4,1
CFC-115	0,3 ... 0,5	7,4... 7,6
HCFC-22	0,04... 0,06	0,32 ... 0,37
HCFC-123	0,013 ... 0,022	0,017... 0,020
HCFC-124	0,016... 0,024	0,092 ... 0,10
HCFC-125	0	0,51 ... 0,65
HCFC-134a	0	0,24... 0,29
HCFC-141b	0,07... 0,11	0,084... 0,097
HCFC-142b	0,05 ... 0,06	0,34... 0,39
HFC-143a	0	0,72 ... 0,76
HFC-152a	0	0,026 ... 0,033
-	с точки зрения разрушения озонового слоя
влияние R22 находится на уровне примерно 5
% от влияния Rll, a R134a и аммиак практи-
чески никак не влияют на озоновый слой.
3.2.4.2.	Основные положения
французского законодательства
в области производства
и использования хладагентов
Беспокойство научной общественности по
поводу отрицательного воздействия хлорсодер-
жащих хладагентов на окружающую среду при-
вело к тому, что правительства многих стран
были вынуждены ввести ряд ограничений в от-
ношении загрязняющих эту среду хладагентов.
Этн ограничения, которые постепенно все бо-
лее и более ужесточались, впервые были вве-
дены на Венской конференции (1985), затем
включены в Монреальский протокол (1987), а
позднее подтверждены на Лондонской (1990) и
Копенгагенской (ноябрь 1992) конференциях.
На момент, когда была написана эта книга, а
именно на январь 1993 г., действовали следу-
ющие основные моменты указанных ограниче-
ний (Копенгагенская конференция):
-	ускорение остановки производства хлада-
гентов категории CFC и галогенов;
-	ступенчатое снижение производства хла-
дагентов категории HCFC, вплоть до полной
остановки, согласно точному графику:
33—1369
1000
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
- отсрочка в выполнении указанных требо-
ваний для развивающихся стран.
Решением Копенгагенской конференции пре-
дусмотрено, что производство CFC должно
быть полностью прекращено с 1 января 1996
г, а производство галогенов остановлено к 1
января 1994 г. Что касается HCFC, то их про-
изводство планируется постепенно снижать
вплоть до 1 января 2030 г, когда намечено пол-
ное прекращение производства. Кроме того,
оговаривается, что использование HCFC долж-
но быть ограничено областями, в которых не
существует никаких других хладагентов или
технических средств, более благоприятных для
окружающей среды. Наконец, при выборе кон-
кретного типа хладагента категории HCFC
предпочтение следует отдавать такому хлада-
генту, воздействие которого на окружающую
среду менее значительно.
Расчет допустимых объемов производства
HCFC проводился на основе значения их ODP
и уровня производства на момент 1989 г. Мы
не будем вдаваться в подробности этого расче-
та, укажем лишь на важное в свете выполне-
ния решений Копенгагенской конференции об-
стоятельство, а именно, что по мере снижения,
а затем и полной остановки производства HCFC
в течение какого-то времени все еще будет су-
ществовать спрос на хладагенты HCFC для на-
ходящихся в эксплуатации установок, который
может быть удовлетворен только за счет реге-
нерации хладагентов. Этому вопросу мы посвя-
тим разд. 3.2.8.
Решения Копенгагенской конференции за-
трагивают интересы 95 стран по всей планете,
при этом не подписавшие эти решения страны
составляют всего около 5 % рынка потребле-
ния хладагентов.
В Европе существуют свои ограничения,
касающиеся производства и потребления хла-
дагентов, в частности Правила Комиссии Ев-
ропейского экономического сообщества (ЕЭС)
№594/91/СЕЕ, опубликованные в Официальном
бюллетене ЕЭС (JOCE) 4 марта 1991 г. Одна-
ко, принимая во внимание решения Копенга-
генской конференции, установившие новые сро-
ки и новые квоты сокращения производства и
потребления хладагентов, следует ожидать, что
и Комиссия ЕЭС в ближайшем будущем опуб-
ликует новые правила.
Разумеется, во Франции, как в стране, под-
писавшей решения Копенгагенской конферен-
ции, действуют все записаные в этих решени-
ях ограничения. Кроме того, во Франции дей-
ствует специальное Постановление правитель-
ства №92-1271 от 7 декабря 1992 г, опублико-
ванное в Официальной газете от 8 декабря 1992
г, в котором, в частности, уточняется, что:
-	запрещается любая операция на холодиль-
ном оборудовании, сопровождающаяся выбро-
сом хладагента в атмосферу (за исключением
случаев, когда необходимость проведения такой
операции обусловлена обеспечением безопасно-
сти людей либо мерами по сохранению рабо-
тающего оборудования); вместе с тем постанов-
ление не распространяется на домашние холо-
дильники и индивидуальные кондиционеры,
включая тепловые насосы, если количество со-
держащегося в них хладагента меньше или рав-
но 2 кг;
-	извлекаемый из установок хладагент под-
лежит уничтожению, за исключением случаев,
когда его предполагается вновь залить в ту же
установку, из которой он слит, после его воз-
можной очистки на месте, либо случаев, когда
он будет обработан для возвращения ему пер-
воначальных технических характеристик и по-
вторного использования. Это означает, что из-
влеченный из какой-либо установки хладагент
сможет использоваться в другой установке толь-
ко тогда, когда ему будут возвращены исходные
технические характеристики.
Учитывая важность этого Постановления
для специалистов, ниже мы воспроизводим его
полный текст.
“Постановление правительства Франции № 92-
1271 от 7 декабря 1992 г. “О некоторых хладаген-
тах, используемых в кондиционерах и холодильном
оборудовании”
Премьер-министр Франции на основании докла-
да министра экономики и финансов и министра ох-
раны окружающей среды, имея в виду Правила Ко-
миссии ЕЭС №594/91 от 4 марта 1991 г., утверж-
денные Советом ЕЭС, в отношении веществ, исто-
щающих озоновый слой, имея в виду Закон №75-
3.2.4. ХОЛОДИЛЬНЫЕ АГЕНТЫ И ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
1001
633 от 15 июля 1975 г. о безотходных технологиях
и регенерации сырья, имея в виду Уголовный кодекс,
в частности его статью R25, с учетом мнения Госу-
дарственного Совета (отделение общественных ра-
бот) РЕШИЛ ПРИНЯТЬ СЛЕДУЮЩЕЕ ПО-
СТАНОВЛЕНИЕ.
Статья 1
Положения настоящего постановления распрос-
траняются на оборудование, использующее в каче-
стве холодильных агентов вещества, которые упо-
мянуты в приложении к постановлению, или их сме-
си.
Положения настоящего постановления не рас-
пространяются на домашние холодильные агрегаты,
агрегаты и установки искусственного климата, вклю-
чая тепловые насосы, если количество содержащих-
ся в них хладагентов меньше или равно 2 кг; агре-
гаты, сданные в эксплуатацию после вступления в
силу настоящего постановления, должны иметь бир-
ку с указанием типа и количества содержащегося в
них хладагента.
Статья 2
Запрещается любая операция, сопровождающа-
яся выбросом в атмосферу упомянутых в приложе-
нии веществ, если она не вызвана необходимостью
обеспечения безопасности людей или сохранности
работающего оборудования. При возникновении не-
обходимости слива хладагента в процессе техничес-
кого обслуживания, ремонта или списания устано-
вок, упомянутых в статье 1 настоящего постановле-
ния, обязательно их полное опорожнение. Собран-
ный таким образом хладагент, который не может
быть вновь залит в те же агрегаты после его очист-
ки в случае необходимости на месте либо не может
быть отправлен на переработку с целью возвраще-
ния ему первоначальных характеристик и повторно-
го использования, подлежит уничтожению.
Статья 3
Установить, что при каждой операции по вскры-
тию контура хладагента и его сливу, осуществляе-
мой с агрегатами, упомянутыми в абзаце 1 статьи 1
настоящего постановления, заполняется бланк, опи-
сывающий данную операцию. В этом бланке указы-
вается дата и характер операции, ее объект, тип и
объем извлеченного хладагента, а также, при необ-
ходимости, объем вновь залитого хладагента. Бланк
подписывается совместно лицом, осуществлявшим
операцию, и пользователем агрегата. Бланк сохра-
няется пользователем агрегата в течение 3 лет и дол-
жен предъявляться компетентным органам власти по
их первому требованию.
Статья 4
Предприятия, которые осуществляют сборку, тех-
ническое обслуживание и ремонт оборудования, пе-
речисленного в статье 1 настоящего постановления,
либо слив из него хладагента с целью его повтор-
ного использования или уничтожения, должны быть
занесены в реестр, ведущийся государственными
службами. Внесение в реестр на срок 5 лет произ-
водится префектом департамента, в котором пред-
приятие осуществляет свою деятельность. Префект
в течение 3 месяцев после обращения с просьбой о
регистрации выдает свидетельство о регистрации
либо в те же сроки доводит до сведения обратив-
шихся с просьбой о регистрации мотивы отказа в
регистрации. Регистрация возможна для каждого
предприятия, имеющего подготовленный персонал
и законно владеющего соответствующим оборудова-
нием, согласно положениям статей 5 и 6, следую-
щих ниже.
Статья 5
Соответствующая профессиональная подготовка,
обязательная для руководителя предприятия либо
лица, ответственного за выполнение операций, пре-
дусмотренных статьей 2 настоящего постановления,
предполагает выполнение одного из следующих ус-
ловий:
а)	наличие диплома, свидетельства или аттес-
тата в области кондиционирования и холодильной
техники, выданного образовательным центром, ко-
торый сертифицирован министерством промыш-
ленности, или министерством сельского хозяйства,
или Ассоциацией профессионального образования
для взрослых, или Ассоциацией непрерывного про-
фессионального образования;
б)	наличие идентичного аттестата, выданного в
государствах-членах ЕЭС;
в)	наличие подтверждения 6-летнего стажа прак-
тической работы на оборудовании, упомянутом в
абзаце 1 статьи 1 настоящего постановления.
Статья 6
Наличие профессионально подготовленного пер-
сонала в соответствии со статьей 5 настоящего по-
становления, так же как и соответствующего обору-
дования, используемого в работе, признается доста-
точным, если предприятию выдан сертификат, под-
тверждающий требуемое качество работ в области
кондиционирования или холодильной техники, либо
предприятие обладает квалификационным аттеста-
том, выданным органами сертификации или тех-
ническими ассоциациями проектно-конструкторских
учреждений совместно с министерством охраны
1002
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
окружающей среды, министерством сельского хозяй-
ства, министерством промышленности, министер-
ством жилищно-коммунального хозяйства и транс-
порта и министерством защиты прав потребителей.
Статья 7
Предприятия, которые осуществляют переработ-
ку или уничтожение веществ, упомянутых в прило-
жении к настоящему постановлению, до 31 марта
каждого года сообщают в Министерство охраны ок-
ружающей среды сведения о количестве каждого
вещества, собранного в течение предыдущего кален-
дарного года, указывая отдельно, сколько этого ве-
щества уничтожено и сколько переработано для по-
вторного использования.
Статья i
Любое лицо, которое начнет заниматься одной
из операций, упомянутых в статье 2 настоящего по-
становления, не будучи зарегистрированным в спе-
циальном реестре, предусмотренном статьей 4 на-
стоящего постановления, будет оштрафовано на сум-
му, предусмотренную для нарушений 5-го класса.
Статья 9
Предприятия, которые к моменту публикации
настоящего постановления выполняют работы, пре-
дусмотренные статьей 4 настоящего постановления,
имеют отсрочку на 3 месяца, считая с даты публи-
кации постановления, для подачи запроса на вклю-
чение в специальный реестр, предусмотренный ста-
тьей 4 настоящего постановления; им разрешается
продолжать свою деятельность до тех пор, пока не
будет вынесено решение по их запросу.
Статья 10
Министр экономики и финансов, министр охра-
ны окружающей среды, министр жилищно-комму-
нального хозяйства, министр промышленности и
внешней торговли, министр сельского хозяйства и
развития села, государственный секретарь по пра-
вам женщин и потребителей обязуются в части их
касающейся выполнять все требования настоящего
постановления, которое будет опубликовано в Офи-
циальной газете Французской Республики.
Исполнено в Париже 7 декабря 1992 года.
Подписи: Премьер-министр
Министр экономики и финансов
Министр жилищно-коммунального хозяйства и
транспорта
Министр промышленности и внешней торгов-
ли
Министр сельского хозяйства и развития села
Государственный секретарь по правам женщин
и потребителей
Приложение
Вещества, используемые в качестве холодильных
агентов:
1.	Хлорфторуглеводороды предельного ряда
(примеры: CH,C1F, C2C13F3, C3HC13F4);
2.	Бромфторуглеводороды, хлорбромуглеводоро-
ды и бромхлорфторуглеводороды предельного ряда,
3.	Фторуглеводороды предельного ряда”.
3.2.4.3. Мероприятия по защите
окружающей среды от вредного
воздействия хладагентов
Решения, принятые на Копенгагенской кон-
ференции, влекут за собой три основных по-
следствия:
•	обязательное и систематическое восстановле-
ние для повторного использования хладагентов
категории CFC в агрегатах промышленного на-
значения (агрегаты бытового назначения по-
требляют не более 5 % общего количества CFC,
используемого в холодильной технике); об этом
мы будем еще говорить в п. 3.2.8.1;
•	использование в новых установках агрегатов,
не работающих на CFC, когда речь идет о сме-
сях или заменителях;
•	использование новых технологий производ-
ства холода.
Но помимо этих трех мер существует еще
одна, не менее важная, которая заключается в
том, чтобы полностью сохранять первоначаль-
ную заправку холодильной установки с течени-
ем времени, не допуская постепенной утечки
хладагента по различным причинам. Именно
с этой меры мы и начнем.
З.2.4.З.1.	Предотвращение утечек
хладагента1
Важность этой проблемы можно понять из
единственной цифры, из всего объема R12, еже-
годно потребляемого во Франции, половина
выделяется для компенсации утечек и выбро-
1 См. также часть 3 “Управление средой в замкнутом
контуре” книги “Карманный справочник по сливу хладаген-
тов категории CFC и других хладагентов” (Vade-Mecum de
la recuperation des C.F.C. et autres fluides frigoregenes, D.Clodic,
F.Sauer, PYC Ed., 1993), подготовленной Национальной Ко-
миссией no CFC Французской Ассоциации холода (AFF) (со-
держание см. в п. 4.5.3.4).
3.2.4. ХОЛОДИЛЬНЫЕ АГЕНТЫ И ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
1003
сов в атмосферу. Основные мероприятия по их
предотвращению заключаются в следующем.
а)	Повышение технологической культуры:
-	никакой хладагент не должен просто вы-
брасываться в атмосферу;
-	никакой хладагент не должен использо-
ваться для очистки контура и поиска утечек;
-	никакая установка не может быть сдана в
эксплуатацию, если есть малейшие сомнения по
поводу утечек.
б)	Совершенствование технологических про-
цедур, связанных с вскрытием контура:
-	никакой хладагент не должен очищаться
и готовиться к повторному использованию вне
специальных, герметично закрытых ресиверов
или контейнеров;
-	утечки должны выявляться при наддуве
системы азотом;
-	устройства для контроля утечек должны
быть составной частью системы и обеспечивать
контроль если не постоянно, то достаточно ча-
сто;
-	заправка установки хладагентом должна
осуществляться очень тщательно, с контролем
при помощи соответствующей измерительной
аппаратуры.
в)	Повышение качества запорной арматуры и
сборки контура:
-	рабочие вентили и соединения баллонов
должны быть в исправном состоянии;
-	сварные (паяные) непроницаемые соеди-
нения трубопроводов следует предпочитать резь-
бовым или штуцерным (ниппельным) соедине-
ниям;
-	большие вибрации, которые могли бы при-
вести к разрушению труб, должны быть пре-
дотвращены;
-	прокладки и уплотнительные узлы в слу-
чае необходимости должны заменяться без опо-
рожнения установки;
-	ответственные элементы контура не дол-
жны располагаться в местах, где можно опа-
саться коррозии.
г)	Различные конструктивные меры:
-	установки должны быть избавлены от виб-
раций;
-	объем хладагента, заправляемого в кон-
тур, должен быть сведен к минимуму без сни-
жения КПД;
-	конструкция агрегатов должна способство-
вать повышению герметичности установки, в
частности, за счет использования везде, где
только можно, герметичных компрессоров;
-	конструкция отдельных элементов конту-
ра должна быть такой, чтобы количество хла-
дагента, находящегося в них, было минималь-
ным.
Из всего вышеизложенного можно сделать
вывод, что проблема загрязнения окружающей
среды выбросами CFC может быть решена
только совместными усилиями и при желании
всех лиц, имеющих отношение к холодильной
индустрии, которые должны осознать свой
гражданский долг:
-	конструктора, закладывающего в проект
установки высококачественное оборудование,
работающее на безвредных хладагентах;
-	монтажника-ремонтника, обеспечивающе-
го высокое качество работ по сборке установ-
ки и последующему обслуживанию и ремонту;
-	наконец, потребителя, который должен
понимать, что даже если первоначальные за-
траты на установку возрастают, ее работа от
этого будет только улучшаться, поскольку при
более строгом соблюдении всех требований во
время сборки она потребует меньших затрат на
обслуживание в процессе эксплуатации (напри-
мер, гораздо реже надо будет вскрывать контур
для дозаправки хладагента, и само количество
дозаправляемого хладагента будет меньше, что
сбережет как трудозатраты, так и сырье).
Разумеется, было бы желательно, чтобы
гражданские власти содействовали решению
этой проблемы, не только вводя ограничения,
но и оказывая финансовую помощь либо путем
предоставления средств, либо за счет налого-
вой политики на всех уровнях.
Более подробно ознакомиться с проблемой
предотвращения утечек, неразрывно связанной
с операциями по техническому обслуживанию,
читатель сможет в разд. 4.4.3.
1004
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
3.2.4.3.2.	Использование заменителей
3.2.4.3.2.1.	Исследования, капиталовложения,
стоимость отказа от CFC
Соблюдение решений Копенгагенской кон-
ференции заставляет ускоренно искать новые
хладагенты, которые смогли бы заменить хла-
дагенты CFC, будь то индивидуальные вещества
или смеси. Однако внедрение заменителя яв-
ляется далеко не простым делом, посколы^ пе-
ред началом его промышленного производства
нужно провести многочисленные исследования
по определению его характеристик, таких, как:
-	влияние на окружающую среду,
-	термодинамические свойства;
-	токсичность;
-	теплофизические свойства;
-	химическая совместимость с конструкци-
онными материалами контура, маслами, лако-
вой элекгроизоляцией (обмотки двигателя).
Затем, как только появилась уверенность,
что данное вещество может быть использова-
но в качестве хладагента, нужно определить,
какие изменения следует внести в конструкцию
холодильной машины, чтобы она ие только нор-
мально работала на данном заменителе, но и
имела почти такую же холодопроизводитель-
ность, как прежде.
Понятно, что решение приступить к изуче-
нию свойств заменителя несет в себе извест-
ный риск, посколы^ за время изучения могут
произойти такие технические, экономические
или политические события, которые поставят
под сомнение правильность принятого реше-
ния. Итак, расходы, необходимые для подготов-
ки к промышленному производству и исполь-
зованию даже одного заменителя, очень вели-
ки. В качестве примера укажем, что только изу-
чение токсичности R134a оценивается в сумму
от 4,5 до 5,0 млн долларов США (в ценах на
конец 1991 г), а строительство завода по про-
изводству нового хладагента обходится пример-
но в 150 млн долларов США.
Затраты, о которых мы упомянули, касают-
ся только самих заменителей. Однако, когда они
появятся на рынке, нужно еще обеспечить, что-
бы потребитель купил их, и заставить его впос-
ледствии переоборудовать свою установку.
Соответствующие расходы, которые можно
рассматривать как стоимость отказа от CFC,
приведены в табл.3.2.4-2.
3.2.4.3.2.2.	Предлагаемые заменители
Предлагаемые в настоящее время замени-
тели CFC являются либо индивидуальными ве-
ществами, либо смесями.
3.2.4.3.2.2.1.	Использование индивидуальных
веществ
В разд. 3.2.3 мы уже видели, что хладаген-
ты, предназначенные для замены CFC, делят-
ся на две основные категории: HCFC и HFC.
Как можно заметить из табл. 3.2.4-1, хладаген-
ты HCFC оказывают более заметное воздей-
ствие на окружающую среду, чем хладагенты
HFC. Именно поэтому все заменители подраз-
деляются на две группы: HCFC, которые явля-
ются переходными веществами, посколыу все-
таки оказывают незначительное вредное влия-
ние на окружающую среду, и HFC, воздействие
которых на окружающую среду очень слабое,
так как все они имеют нулевое значение пока-
зателя ODP. Заметим, что их показатель GWP
не равен нулю, а в некоторых случаях (особен-
но для R22) он даже выше, чем у отдельных
HCFC.
Среди перечисленных в табл. 3.2.4-1 хла-
дагентов выделим четыре вещества, с нулевым
значением показателя ODP, которые абсолют-
но не загрязняют окружающую среду (что не
освобождает их от других недостатков, напри-
мер токсичности у аммиака). Следовательно,
эти хладагенты не подлежат замене. Что каса-
ется переходных заменителей, то как наиболее
важные из них можно рассматривать:
-	R22 для замены R12, R500 и R502;
-	R123 для замены Rll, R12 и R113;
-	R124 для замены R114;
-	R141b для замены R11 и R113;
-	R142b для замены R12 и R114.
Разумеется, перечисленные хладагенты, ког-
да они используются в новых установках, не
являются заменителями. Как мы отмечали в п.
3.1.1.5, производство охлажденной воды, пред-
назначенной для установки исстсственного кли-
мата казино Taj Mahal Trump в Атлантик-Сити,
3.2.4. ХОЛОДИЛЬНЫЕ АГЕНТЫ И ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
1005
Таблица 3.2.4-2
Стоимость отказа от CFC для воздушных кондиционеров н холодильников во Франции (сведения в ценах
1990 г. по данным подкомиссии А/CFC Французской ассоциации холода AFF)
Область ирвмевевкя	Числа у ставав ок	Средняя единич- ная заправка, кг	Заяравка хладагента, кг						Во Фраацвв глобальная века			
			R11	RI2	R22	R500	R502	NHs	Гдаиич пая стоимость замены	Единичная СТОИМОСТЬ вереобору- довавня	Без R22. М4фД	Исклю- чительно R22, юфд
Бытовой холод	30 000 000	0,2		7 500 000					2 500		75, 000	75,000
Витринные агрега- ты (торговое	800 000	1,5		800 000			400 000		25 000		20,000	20,000
оборудование) Холодильные камеры (торговое оборудование) Прилавки (число магазинов):	300 000	3		700 000			200 000			20 000	6,000	6,000
гнпер	800	1 000			100 000		700 000		4 000 000	1 000 000	0,700	3,200
супер	7 000	250		400 000	200 000		1 150 000		500 000	250 000	1,150	3,500
прочие	7000	100		500 000	50 000		150 000		200 000	100 000	0,650	1,400
Общественные	300	5 000			500 000		500 000	500 000		1 500 000	0,750	1,500
склады Частные склады	20 000	200		2 800 000	800 000		400 000			1 000 000	1,600	2,000
	1 000	1 000		600 000	300 000		100 000			500 000	0,350	0,500
Промышленный	500	5 000		500 000	1 500 000			500 000		2 000 000	0,200	0,800
холод Пищевая промыш- ленность (молоко- заводы, скотобой- ни и т.п.)	1 000	3 000		900 000	600 000		900 000	600 000		1 500 000	0,900	1.200
Холодильный транспорт (грузо- вики и т.п.),	70 000	5		150 000	50 000	100 000	50 000		5 0000		3,000	3,500
Молочные цист ер-	250 000	3		45 0000	300 000					6 000	0,900	1,500
ны												
Катки ледовые	100	7500		600 000	90 000			6 0000		3 000 000	0,240	0,280
Транспортные	300 000	2,5		700000	50 000				10 000		2,800	3,000
кондиционеры (поезда, автомоби-												
ли и т.п.);												
Индивидуальные	10 00 000	2			2 000 000				10 000			10400
кондиционеры Кондиционеры торговых залов	100 000	10		500 000	500 000					40 000	2,000	4,000
Кондиционеры обществевдых гдаишВ	10 000	500	500 000	1 000 000	3 500 000	10 000				1 000 000	3,000	10,000
Всего			500 000	18100000	10540 000	110 000	45 50 000				45,640	73,310
обеспечивается при помощи охладителей жид-
кости, работающих на R123.
Этот тип установок применяется с 1983 г. и
в конце 1992 г. во всем мире насчитывалось
более 12 000 таких установок.
Другие заменители являются веществами,
очень слабо загрязняющими окружающую сре-
ду. Среди них можно выделить:
-	R23 для замены R13 и R5O3;
-	R32 для замены R22;
-	R134a для замены R12;
-	R143a для замены R502;
-	R152a для замены R12 и R500.
Некоторые из этих хладагентов уже посту-
пилй в продажу. Например, на R134a уже ра-
ботает определенное число установок, в том
числе охладители жидкости в госпитале Saint-
Raphael в Милане’.
1 См. также: “Использование R134a в центробежных
компрессорах’’ (Utilisation du R134a dans les compresseurs
centrifuges, D. Simonin, Chauffage, Ventilation, Condi-
tionnement, 1993, № 3, p. 17); “Замена R12 на R134 в агрега-
те с поршневым компрессором” (Replacement du R12 par du
R134a dans un groupe a compresseur a pistons, J.-P.Maillet.
Chauffage, Ventilation. Conditionnement 1993, №3, p. 18 20).
1006
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
В разд. 3.2.7 читатель найдет характерис-
тики различных хладагентов и среди них двух
категории HCFC (R22 и R142b) и двух - HFC
(R23 иЯ134а).
3.2.4.3.2.2.2.	Использование смесей
Смеси предназначены для замены хладаген-
тов, использование которых не допускается ре-
шениями Копенгагенской конференции. Эти
смеси не только должны быть безвредными для
окружающей среды, но, кроме того, должны
обладать совместимостью с маслом и конструк-
ционными материалами установки.
Наиболее интересными принято считать
смеси на основе R22 (тем более, что его исполь-
зование все еще допускается), причем они мо-
гут быть как бинарными, так и тройными.
В качестве примеров бинарных смесей1
можно привести смесь R22 и R23, которая пред-
назначена для замены R13B1. Данная смесь
является неазеотропной, т. е. для нее состав
жидкой и паровой фаз в условиях термодина-
мического равновесия неодинаков.
Из тройных2 назовем смесь R22, R152a и
R124, предназначенную для замены R12. Эта
смесь является азеотропной, т. е. ее состав в
жидкой и паровой фазах при термодинамичес-
ком равновесии один и тот же. Ее показатель
ODP на 97 % ниже аналогичного показателя
R12 (а следовательно, и R11).
Существуют также и некоторые другие сме-
си, которые являются почти азеотропными (так
называемые псевдоазеотропные).
3.2.4.3.2.2.3.	Использование углеводородов
Когда говорят об использовании углеводо-
родов, то главным образом имеют в виду про-
пан, бутан и пентан. Некоторые из них можно
использовать, например, в домашних холодиль-
никах, однако их легкая воспламеняемость пре-
1 См. также: “Смеси R22/R23” (Melanges R22/R23, С.
Marioton, Revue Pratique du Froid, 1990, № 718, p.78-81) и
“Хладагенты на основе R22 для замены R502” (Fluides a base
de R22 a la place du R502, C. Marioton, Revue Pratique du
Froid, 1991, № 739, p.20-22).
2 См. также: “Тройные смеси” (Melanges temaires, T.
Christie, Revue Pratique du Froid, 1990, № 717, p. 12-13).
пятствует в настоящее время их прорыву на
рынок.
3.2.4.3.2.3.	Проблемы совместимости
с материалами, приспособленности помещений
и адекватности
по холодопроизводительности1
Необходимость замены хладагента в суще-
ствующих установках на вещества с меньшим
вредным воздействием на окружающую среду
может быть обусловлена различными причина-
ми: от стремления выполнить гражданский
долг до трудностей со снабжением старыми
хладагентами, способных привести к останов-
ке производства.
Однако независимо от причины замена хла-
дагента приводит к возникновению различных
проблем, начиная с новой величины холодопро-
изводительности, которая может оказаться
выше или ниже старой, и заканчивая пробле-
мой совместимости нового хладагента с различ-
ными частями установки. В качестве примера
на рис. 3.2.4-1 показано, как меняется началь-
ная холодопроизводительность установки, ра-
ботавшей на R12, при его замене на R134a.
Из рис.3.2.4-1 видно, что чем больше пада-
ет давление (и температура) испарения, тем
меньше становится холодопроизводительность.
Устранить это снижение холодопроизводитель-
ности можно двумя путями.
Первый путь заключается в соответствую-
щем изменении объема цилиндров компрессо-
ра, чтобы тем самым скомпенсировать падение
холодопроизводительности. Ясно, что такое ре-
шение может быть реализовано только конст-
руктором.
Второй путь состоит в повышении эффек-
тивности работы установки таким образом, что-
бы восстановить начальную холодопроизводи-
тельность или по крайней мере максимально к
ней приблизиться. Эта сложная процедура тре-
бует соблюдения ряда условий: наличия резер-
1 См. также: “Замена хладагента” (Changement de fluide
frigorigene, AFlores, Revue Pratique du Froid, 1991, № 738,
p. 126-133) и “Замена хладагента” (Changement de fluide, J.
Bernier, Revue Pratique du Froid, 1992, № 749, p.24-27).
3.2.4. ХОЛОДИЛЬНЫЕ АГЕНТЫ И ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
1007
Рис. 3.2.4-1. Изменение холодо-
производительности Q компрессора,
работавшего на R12, при переходе на
RI34a (низкое (LBP), среднее (МНР)
и высокое (HP) давления испарения
соответствуют различным моделям
компрессоров производства L'Unite
Hermetique)
ва мощности компрессора, соответствующих
размеров конденсатора и испарителя, приемле-
мой температуры газов в конце цикла сжатия
и, наконец, обеспечения возврата масла.
Однако может случиться так, что холодопро-
изводительность на новом хладагенте будет
выше холодопроизводительности на старом
хладагенте. В этом случае необходимо ограни-
чивать ее величину, для чего также существу-
ют различные приемы, один из которых заклю-
чается в изменении частоты в сети электропи-
тания. Так, например, установка, работающая
на R500 при частоте в электросети 60 Гц (про-
мышленная частота США), будучи подключен-
ной к сети с частотой 50 Гц, даст такую же хо-
лодопроизводительность, если R500 заменить
на R22.
Что касается совместимости новых хлада-
гентов с различными узлами и компонентами1
старых установок, то можно в качестве приме-
ра сделать следующие замечания, относящие-
ся к замене R12 на R134.
•	Компрессор
Единственной наиболее крупной технологи-
ческой проблемой является смазка: плохая сме-
шиваемость R134a с классическими минераль-
ными маслами требует обязательной замены
семейства масел, что, в свою очередь, порож-
дает проблему герметичности внутри самого
компрессора. Материал прокладок в конструк-
ции компрессора, а также в контуре совершен-
но не совместим с новым маслом.
•	Смазка'
Именно в ней ключ к решению проблемы.
Сложность заключается в том, чтобы найти
масло, смешиваемое с R134a при высокой тем-
пературе, и обеспечить его постоянный возврат
из контура в компрессор. В настоящее время
исследования ориентированы на синтетические
полиалкиленгликолевые (PAG) масла, которые
проверяются на стойкость при длительной экс-
плуатации. Вместе с тем данный тип масла тре-
бует решения ряда проблем, это, в частности;
-	вязкость, желаемое значение которой до-
стигается благодаря присадкам;
-	влажность; масла PAG чрезвычайно гиг-
роскопичны и интенсивно поглощают влагу;
данная проблема решается изменением струк-
туры молекул;
-	отложения меди: синтетические масла аг-
рессивны по отношению к медным деталям и
растворяют медь, которая затем откладывается
на других элементах конструкции вследствие
образования соединений хладагент/смазка.
Представляется, что это явление связано с во-
дой, присутствующей в масле. Снижение сте-
пени гидрофильности масел PAG позволяет
одновременно снизить и их агрессивность по
отношению к меди;
- стабильность; холодильное масло, как,
впрочем, и любое другое масло, должно сохра-
нять стабильность в течение длительного пери-
ода времени.
1 “R134a как замена для R12: технические препятствия
на пути замены в автомобильных кондиционерах” (1>е R134a
en substitution du R12, obstacles techniques rencontres dans le
cas de la climatisation automobile, A. Deldicque, Revue Pratique
du Froid, 1990, № 717, p.11).
1 См. также: “R134a и компрессорные смазочные мас-
ла” (Le R134a et les lubrifians pour compresseurs, D.Amaud,
Revue Pratique du Froid, 1991, № 721, p.6-11) и “Исследова-
ния совместимости масел” (A la recherche d’huiles
compatibles, Revue Pratique du Froid, 1991, № 736, p.29-30).
1008
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
•	Теплообменники
Воздействие масла на конструкционные
материалы, особенно медные, нуждается в
проверке.
•	Регуляторы
Серьезных изменений не требуется, однако
определение параметров или настройку следу-
ет производить с учетом возможного изменения
расхода.
•	Прокладки
Материал прокладок O-Ring, используемый
для R12, должен быть заменен. В настоящее
время в качестве материала прокладок рассмат-
ривается полиэтиленовая ткань (EPDM) или
хлорсодержащий полиэтилен, который обладает
высокой стойкостью в среде полимерных ма-
сел и новых хладагентов. Достаточно стойким
представляется также материал на основе по-
лихлоропренов. Вместе с тем от азотсодержа-
щих материалов и фторуглеродов следует отка-
заться окончательно.
•	Трубопроводы
До настоящего времени спорным является
вопрос о проницаемости R134a через стенки
гибких шлангов. Покрытие внутренних стенок
шлангов пленкой на основе нейлона и эласто-
мера увеличивает их жесткость, что может по-
влиять на способность поглощения шумов и
вибраций.
•	Осушитель
Влагопоглотитель, работающий с R12, не
может полностью обеспечить удаление влаги из
R134a. У некоторых веществ, появившихся в
настоящее время на рынке, способность к по-
глощению влаги примерно на 10 % ниже, чем
у влагопоглощающих веществ для R12. В свя-
зи с этим их масса должна быть увеличена при-
близительно на 20 %.
•	Техническое обслуживание
Контроль полноты заправки для R134a бо-
лее сложен, чем для R12, тем более, что воз-
можные утечки R134a нельзя обнаружить с по-
мощью обычных средств, которые реагируют
на хлор. Новые детекторы утечек должны реа-
гировать на фтор, и для достижения уровня,
начиная с которого обнаруживаются утечки, их
чувствительность должна быть примерно в 50
раз выше чувствительности обычных детекторов.
Из всего вышеизложенного можно заклю-
чить, что замена старых хладагентов на новые,
которые в меньшей степени загрязняют окру-
жающую среду, является непростой операцией.
Конечно, исследования в этой области про-
водятся широко, но надо проявлять осторож-
ность. Особенно внимательно следует относить-
ся к проблеме настройки установки, тем более,
что при переходе от старого хладагента к его
заменителю настройка может очень сильно ме-
няться. Так, например, при замене R502 на R22
нужно прикрыть регулятор таким образом, что-
бы перепад на нем повысился на величину, эк-
вивалентную примерно 4-5 К, в то время как
при замене R12 на R22 регулятор должен быть
просто заменен. В других случаях может воз-
никнуть необходимость открыть регулятор.
Читатель должен обратить внимание на то,
что этот пункт назван “Проблемы совместимо-
сти с материалами, приспособленности поме-
щений и адекватности по холодопроизводитель-
ности”. Называя его таким образом, мы хоте-
ли привлечь внимание еще к одной особеннос-
ти, а именно: согласно стандарту NF Е35-400,
о котором мы уже говорили, машинный зал дол-
жен соответствовать определенным требовани-
ям, например необходимо наличие вентиляции,
устройство которой зависит от категории ис-
пользуемого хладагента. Следовательно, может
случиться так, что, заменяя один хладагент на
другой, вы поменяете категорию хладагента.
Это, в свою очередь, потребует принятия допол-
нительных мер безопасности, о чем не следует
забывать.
3.2.4.3.3. Новые системы
В данном случае мы имеем в виду извест-
ные холодильные системы, которые не нашли
широкого применения в некоторых областях.
Это, в частности, абсорбционные холодильные
машины, работающие на бинарной смеси воды
и бромистого лития, которые следует модифи-
цировать, с тем чтобы иметь возможность ис-
пользовать их в установках искусственного кли-
мата на транспорте. Получение холода с помо-
3.2.7. ХАРАКТЕРИСТИКИ ХЛАДАГЕНТОВ
1009
щью абсорбционных холодильных машин, так
же как и другие холодильные технологии, яв-
ляется предметом рассмотрения разд. 1.3.7 и
1.3.8 настоящей книги.
3.2.5.	Критерии выбора хладагента
При выборе вещества, способного выпол-
нять функции хладагента, необходимо обстоя-
тельно изучить вопрос о том, сможет ли дан-
ное вещество в полной мере рассматриваться
как хладагент для заданной области примене-
ния. С этой целью нужно рассмотреть следую-
щие аспекты:
-	необходимые термодинамические харак-
теристики, поскольку в основе рабочих процес-
сов холодильных систем лежат главным обра-
зом законы термодинамики;
-	безопасность эксплуатации в отношении
воздействия как на людей, так и на оборудова-
ние и товары; безопасность по отношению к
людям рассматривается в двойном аспекте:
прямое воздействие на организм (например,
при выбросах хладагента) и косвенное воздей-
ствие (за счет влияния на озоновый слой и пар-
никовый эффект);
-	технические показатели, влияющие на ре-
ализуемость и надежность холодильной систе-
мы, а также на взаимодействие между хлада-
гентом и комплектующими этой системы;
-	экономические показатели, составляющие
основу любых технических решений. Критерии
выбора хладагентов сведены в табл. 3 .2.5-1.
3.2.6.	Области использования
различных хладагентов
В табл. 3 2.6-1 и 3.2.6-2 приведены облас-
ти использования различных хладагентов в
зависимости от назначения холодильных уста-
новок, их мощностей и характеристик.
3.2.7.	Характеристики хладагентов
З.2.7.1.	Физические свойства CFC,
HCFC и HFC
Характеристики и свойства CFC, HCFC и
HFC очень близки, и основное их отличие, как
мы видели, заключается в том, что вредное воз-
действие хладагентов категорий HCFC и HFC
на окружающую среду гораздо слабее, чем хла-
дагентов категории CFC. Основные характери-
стики1 CFC, HCFC и HFC представлены в табл,
с 3.2.7-1 по 3.2.7-3.
Хладагенты категории CFC - это бесцвет-
ные, практически нетоксичные вещества, кото-
рые нельзя обнаружить по запаху до тех пор,
пока их объемная концентрация в окружающем
воздухе остается ниже 20 %.
При более высоких концентрациях в возду-
хе будет ощущаться слегка сладковатый аромат.
Хладагенты CFC невоспламеняемы и взрыво-
безопасны, однако могут разлагаться в присут-
ствии открытого пламени или электрической
дуги. Продуктами разложения являются хлори-
стоводородная (соляная) и фтористоводородная
(плавиковая) кислоты, которые легко обнаружи-
ваются даже при очень малых концентрациях
по резкому запаху. Разложение CFC в присут-
ствии открытого пламени положено в основу
принципа обнаружения утечек с помощью га-
логенной лампы, где продукты разложения ре-
агируют в пламени лампы с нагретой медью,
окрашивая пламя в различные оттенки, пере-
ходящие от коричневого к синеватому.
Растворимость воды в хладагентах зависит
от их типа. Такие хладагенты, как Rll, R12 и
R13, молекулы которых не содержат водорода,
слабо растворяют воду. При 0 °C максималь-
ное содержание воды в них составляет от 20 до
30 мг/кг. Напротив, хладагенты R21 и R22, мо-
лекулы которых содержат по одному атому во-
дорода, при 0°С способны растворить от 500
до 600 мг/кг. Эта характеристика очень важна,
поскольку в случае отрицательных температур
испарения холодильной системы нерастворен-
ная вода может оседать на некоторых регули-
рующих органах, таких, например, как ТРВ,
замерзая на седлах клапанов и вызывая тем
самым их закупорку.
1 Читатель может также обратиться к стандарту NF Е35-
400, в котором представлены две таблицы: физических ха-
рактеристик и физиологического воздействия хладагентов
на человеческий организм в зависимости от объемной кон-
центрации.
1010
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Таблица 3.2.5-1
Критерии выбора хладагентов11
Термоди- намические свойства	Температура кипения 0сЬ	Температура испарения должна быть как можно выше температуры ки- пения, чтобы в контуре существовало избыточное давление
	Критическая температура 0„	Температура конденсации всегда должна быть ниже критической темпе- ратуры хладагента
	Давление холодильного цик- ла	Давление конденсации не должно быть выше 20 - 25 бар. Давление испарения не должно быть слишком низким. Степень сжатия должна быть ограничена, чтобы обеспечить высокий КПД компрессора
	Подогрев паров при сжатии	Зависит: от степени сжатия; от отношения теплоемкостей ч=Ср1С„. В общем случае перегрев паров меняется в процессе сжатия
	Объемная (или удельная) холодопроизводительность (или удельная теплопроизво- дительность для тепловых насосов)	Количество холода, производимое единицей объема пара, всасываемого компрессором. Эта величина должна быть как можно выше. Она зависит от давления всасывания
Безопас- ность эксплуата- ции	Токсичность	Классификация США: 1-й класс - крайне токсично (SO2); 6-й класс - нетоксично (R12). Хладагенты, особенно используемые в общественных местах (например, в кондиционерах), должны относиться к 5—6-му классу
	Воспламеняемость	Характеризуется нижним (наиболее важным) и верхним значениями пре- делов концентрации воспламеняемости на воздухе. Хладагенты должны быть невоспламеняемыми
	Воздействие на продукты питания	Должно быть нулевым или крайне незначительным в случае утечек в холодильной камере
	Воздействие на окружающую среду: озоновый слой; парниковый эффект	Это новый критерий: воздействие должно быть нулевым или минимально возможным
Техниче- ские показатели	Воздействие на металлы	Металлические детали холодильного контура
	Воздействие на пластмассы и полимеры	Материалы прокладок
	Воздействие на электроизо- ляцию	Для герметичных агрегатов (двигатель входит в состав холодильного контура)
	Электропроводность	Особенно в жидкой фазе
	Воздействие на масла	Физические свойства: полная смешиваемость, или смешиваемость в зави- симости от температуры и концентрации, или смешиваемость нулевая. Химическая совместимость
	Поведение в присутствии влаги	Образование гидратов. Гидролиз молекул хладагента
	Термическая стабильность	Сохранение целостности молекул при более высоких, чем в термодинами- ческом цикле, температурах особенно важно для тепловых насосов. Стабильность должна обеспечиваться в присутствии материалов, имею- щихся в холодильном контуре (металлы, полимеры, пластмассы, масла и Т.д.)
	Эффективность теплообмена	В зависимости от теплопроводности и вязкости хладагента, особенно в жидкой фазе
	Склонность к утечкам	Связана с поверхностным натяжением и поверхностным натяжением масел в присутствии хладагента
	Обнаружение факта и места утечек	Для некоторых хладагентов легко обнаруживается по запаху, однако для фторхлоруглеродов найти место утечки достаточно сложно
Экономи- ческие показатели	Цена	В частности, цена в зависимости от объемов производства, что важно знать. Сильно зависит от типа хладагента
	Влияние выбранного хлада- гента на стоимость установки в целом	Компрессоры, трубопроводы, теплообменники. Зависит от удельной холодо(или тепло-)производительности и эффектив- ности действия теплообменников
	Наличие хладагента на рынке	Должно быть максимальным
11 Таблица заимствована из превосходной статьи Maxime Duminil “Холодильные агенты” (Les fluides frigorigenes, М.
Duminil, Chauffage, Ventilation, Conditionnement, 1990, №5, p.31).
3.2.1. ХАРАКТЕРИСТИКИ ХЛАДАГЕНТОВ
1011
Таблица 3.2.6-1
Использование различных хладагентов в холодильных установках (из упомянутой статьи М. Duminil
“Холодильные агенты”, с. 37)
Тип установки	Температуры, °C	Хладагенты	
Тепловые насосы © Очень высокие температуры (каскад с двумя рабочими телами) * Высокие температуры ** Рекуператор тепла и местные обогреватели	(награаатель) 120...160 70. .120 35... 70	вода+ (Rljj) или R142b (кщ). 9142b (r?2)(r5001 R22,(r502), неазеотропные смеси	
Воздушные кондиционеры *** Большие мощности (турбокомпрессоры, абсорбция) •" Средние мощности (объемные компрессо- ры) *** Малые мощности " Автомобильные кондиционеры (открытые маломощные агрегаты)	(охладитель) 0... +10	'вода (абс°Рбчия) (^22},^^)	
Охлаодеиие при умеренно низких температу "* Большие мощности (как правило, открытые агрегаты) "• Средние мощности (герметичные и попу- герметичные (резъемные) агрегаты) **• Малые мощности (холодильники, герметич- ные неразъемные агрегаты)	эах (одноступе» -5 ... -20	чатое сжатие) NH3 (аммиак, R717), R22 R22,	(только для больших универсамов) ®	
Заморозка при обычных температурах Двухступенчатый цикл •"Большие мощности Одноступенчатый цикл •"Средние мощности (крупные универсамы) ‘••Малые мощности (морозильники) Специальный случай: возгонка «сухого» льда	-20 -50 -20 .. -70	NH3, R22,(R50^,(£l3Bl) (R5C# (R5C$ CO2(R744)	
Низкие температуры •Классические ступенчатые циклы (несколько отдельных хладагентов) О Цикл с встроенной (объединенной) ступе- нью (преимущественно для ожижения при- родных газов)	-50.. -160	высокая температура (r??). R22, (R50^ NH3, а также C3Hft (нефтехимия) Смеси угл C3H9, С	низкая температура (r13), R23, (R5o\ а также С^Н». СН4 (нефтехимия*) еводородов Н41 СН4...
Очень низкие температуры Криогенная техника с открытым контуром (без ракуперации образующихся паров) •"До -200 °C (промышленность, лаборатор- ная техника) *• До 4 К (лабораторная техника) • Циклы с газообразными хледагентами О Ниже 4 К (исследования, лабораторная техника)	ниже -160	(0°С=273,15 К) (77 К) И® „де Не ги , Н 2 жиде Не, Неп«ры Специальные циклы, использующие иные, чем изменение агрегатного состояния, явления	
© прототипы, О редко используемые;
* довольно распрострененные; распространенные ; широко распространенные,
хладагенты, вредные для окружающей среды. R22 не обведен, так как совсем недавно он считался
вредным для окружающей среды только при длительном воздействии Однако в конце 1993 г. некото-
рые страны сочли необходимым срочно ввести полный запрет на его использование.
1012
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Таблица 3.2.6-2
Предпочтительные области использования различных хладагентов
Тип компрессо- ров	Традицион- ный хлад- агент	Хл ад- ате кгы- замекн- тели	Диапазон температур использования, °C	Области использования
Поршневые возвратно- поступательные	R12	R22 R123 Rl34a RI42b R152a	от -40 до +10	Холодильники, морозильники, промышленные холодильные установки, воздушные конди- ционеры, холодильное оборудование транспортных средств, холодильные установки судов, вентиляция шахт, обнаружение утечек в сосудах под давлением или вакуумных сосудах, хладоиоснтели при температурах до 150°С, тепловые насосы
	R12B1	о	от 0 до +50	Установки с высокой температурой конденсации, например кондиционеры портальных кранов
	R13	R23	от -100 до +60	Холодильные установки промышленного и лабораторного назначения многокаскадные
	R13B1	?	от -80 до +40	Одно- и двухступенчатые холодильные установки для заморозки пищевых продуктов, про- мышленное холодильное оборудование
	R21	?	от -20 до +20	Холодильные установки с высокой температурой конденсации, тепловые насосы, кондиционе- ры кабин портальных и поворотных подъемных кранов
	R22	R32(?)	от -50 до+10	Торговое холодильное оборудование, морозильники, крупные универсамы, судовые холо- дильные установки, крупное промышленное холодильное оборудование, кондиционеры н установки искусственного климата
	R114	R124 R142b	от -20 до +20	Установки с высокой температурой конденсации, кондиционеры кабин портальных кранов, тепловые насосы, хладоноситель до температур -90°С
	R500	R22 R152a	от -40 до +10	Бытовые холодильники, торговое оборудование
	R502	R22 RI25 R143a	от -60 до -20	Одноступенчатые холодильные установки, оснащенные конденсаторами с воздушным охлаж- дением, для крупных универсамов н торговое холодильное оборудование
	R503	R23	от -110 до -70	Каскадные холодильные установки для лабораторных целей н промышленные холодильники большой мощности
	R717	He преду- смотрено	от-70 до+10	Холодильные установки для пищевой промышленности (скотобойни, пивоваренные заводы, холодильные склады н т.д.) и промышленное оборудование
с вращаю- щимся поршнем Пор- шне- вые с катя- щимся поршнем	R22 R717 RI2 R22 R502	R32 не преду- смотрено R22 R123 R134a R142b R152a R32 R22 R125 R143a	от -70 до -20 от -40 до +10 от-50 до+10 от -60 до 0	Морозильники, холодильные склады, холодильное оборудование промышленного назначения А У Холодильные шкафы, морозильники, кондиционеры
Винтовые	R22	R32	от-50 до+10	Охладители н морозильники для пищевой промышленности, судовые холодильные установки, охладители жидкости, установки промышленного назначения
	R13B1	?	от -60 до -40	Холодильные установки промышленного назначения
	R717	He преду- смотрено	от -60 до + 10	Охладители и морозильники для пищевой промышленности, холодильные установки промыш- ленного назначения
Центробежные	RII	R123 R141b	от 0 до +20	Кондиционеры, хладоноситель до -100°С
	R12	R22 R123 R134a R142b R152a	от-40 до+10	Воздушные кондиционеры, холодильные установки для пищевой промышленности, установки промышленного назначения, хладоноситель до -150°С
	R12B1	?	от 0 до +50	Тепловые насосы, воздушные кондиционеры
	R13BI	?	от -80 до -40	Холодильные установки промышленного назначения
	R113	R141b	от 0 до +20	Воздушные кондиционеры
	R114	R124 R142b	от -20 до +20	Воздушные кондиционеры
	R115	?	от -50 до +20	Тепловые насосы, промышленное оборудование
	R717	He преду- смотрено	от-70 до+10	Холодильные установки промышленного назначения
3.2.7. ХАРАКТЕРИСТИКИ ХЛАДАГЕНТОВ
1013
Таблица 3.2.7-1
Соотношение между температурой и давлением насыщенных паров основных хладагентов категорий CFC,
HCFC, HFC и аммиака
Темпера- тура, °C	Давление, бар, для хладагента													
	Rll	R12	R13	R13B1	R22	R23	R113	R114	R134a	R142b	R500	R502	R503	R717
-120			0,069										0,100	
-100			0,331			0,318							0,475	
-80			1,094	0,305	0,104	1,144			0,039			0,146	1,560	
-60		0,226	2,818	0,908	0,374	3,135			0,163	0,072	0,270	0,487	3,968	0,219
-50		0,391	4,215	1,445	0,643	4,810			0,299	0,135	0,464	0,814	5,898	0,408
-40		0,641	6,070	2,199	1,049	7,090		0,131	0,516	0,240	0,756	1,296	8,448	0,717
-30	0,092	1,004	8,464	3,222	1,635	10,100	0,027	0,226	0,847	0,402	1,179	1,979	11,730	1,195
-20	0,157	1,509	11,480	4,568	2,448	13,990	0,051	0,369	1,330	0,642	1,771	2,910	15,860	1,901
-10	0,257	2,191	15,200	6,292	3,543	18,910	0,089	0,579	2,007	0,983	2,572	4,143	20,970	2,908
0	0,401	3,086	19,730	8,454	4,976	25,050	0,148	0,875	2,928	1,452	3,626	5,731	27,230	4,294
10	0,605	4,233	25,180	11,120	6,807	32,64	0,236	1,278	4,145	2,079	4,981	7,730	34,810	6,150
20	0,883	5,673	31,710	14,350	9,099	41,93	0,362	1,811	5,716	2,896	6,686	10,200		8,574
30	1,254	7,449		18,220	11,920		0,538	2,500	7,701	3,938	8,794	13,190		11,670
40	1,735	9,607		22,830	15,340		0,778	3,372	10,164	5,244	11,360	16,770		15,550
50	2,346	12,190		28,280	19,420		1,094	4,454	13,176	6,856	14,430	21,010		20,330
60	3,111	15,260		34,690	24,270		1,501	5,775	16,813	8,819	18,080	26,010		
70	4,052						2,018	7,364	21,162	11,182				
80	5,192						2,659	9,254		13,999				
90							3,444	11,480		17,329				
100							4,390	14.080						
110							5,518	17,100						
Таблица 3.2.7-2
Физические свойства хладагентов - индивидуальных веществ и смесей категории CFC (продукция
Atochem/Dehon; продукция других изготовителей имеет очень близкие к приведенным в таблице значения)
Физическое свойство	R1I	R12	R13	R113	R114	R500	R502	R503
Молекулярная масса, г/моль	137,38	120,92	104.47	187,39	170,93	99,31	111,64	97,5
Температура плавления, °C	-111	-158	-181	-35	-94	-158,9	-160,0	—
Температура кипения при р=1 бар, °C	+ 23,7	-29,8	-81,5	+47,6	+ 3,5	-33,5	-45,6	-87,9
Критическая температура, °C	+ 198	+ 112	+28,85	+ 214,10	+ 145,7	+ 105,5	+82,16	+ 19,5
Абсолютное критическое давление, бар	44,09	41,15	38,70	34,10	32,62	44,27	40,75	43,43
Удельная теплоемкость жидкости, кДж'Скг-К)	0,890 (при +30°С)	0,987 (при +30°С)	1,03 (прн-30°С)	0,995 (при +60 °C)	1,025 (прн +30°С)	1,22 (при +30°С)	1,27 (при +30 °C)	1,25 (прн -30°С)
Удельная теплоемкость пара при р=1 бар, кДж/(кг-К)	0,565 (при +30°С)	0,607 (при +30°С)	0,577 (при -30°С)	0,674 (при +60 °C)	0,669 (при +30°С)	0,737 (при +30°С)	0,703 (при +30°С)	0,669 (при +25°С)
Отношение теплоемкостей Ср /Су при р=1 бар	1,136 (при +30°С)	1,138 (при +30°С)	1,17 (при -30°С)	1,082 (при +60 °C)	1,09 (при +30°С)	1,14 (при +30°С)	1,135 (при+30°С)	1,21 (при-30°С)
Динамическая вязкость жидкости, 103 Па-с	0,401 (при +30°С)	0,208 (при +30°С)	0,172 (при -30°С)	0,447 (при +60 °C)	0,324 (При +30°С)	0,192 (при +25°С)	0,172 (прн +30°С)	0,144 (прн -30°С)
Поверхностное натяжение, 103 Н-м	17,05 (при +30°С)	8,01 (при+30 °C)	6,36 (при -30°С)	13,2 (при +60°С)	10,3 (при +30°С)	8,4 (при +25°С)	5,0 (прн +30°С)	6,1 (при -30°С)
Электрическая прочность	3,1 (при +23°С и р=1 бар)	2,4 (при +23°С и р=1 бар)	1,4 (при +23°С и р=1 бар)	2,6 (при +23°С и р=1 бар)	2,8 (при +23°С и р=1 бар)		1,3 (при +25°С и р=1 бар)	—
Показатель парникового эффекта GWP	1,0	от 2,8 до 3,4	?	от 1,3 до 1,4	от 3,7 до 4,1	?	?	?
Показатель разрушения озона ODP	1,0	от 0,9 до 1,0	1,0	от 0,8 до 0,5	от 0,6 до 0,8	0,74	0,3	о,6
Газовая постоянная Rp (см. п. 1.3.4.3), Дж/(кг-К)	60,52	68,76	79,58	44,37	48,64	83,72	74,47	95,02
1014
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Таблица 3.2.7-3
Физические свойства хладагентов — индивидуальных веществ категорий HCFC и HFC (продукция Suva de Du
Pont de Nemours/Primagaz; продукция других изготовителей имеет очень близкие к приведенным в таблице
значения)
	HCFC-22	HFC-23	HCFC-123	HCFC-124	HFC-125	HFC-134a	HFC-152a
	Наименование и химическая ф				ромула		
Физические свойства	Хлорди фторметан	Трифторметан	2,2-дихлор- 1,1,1- трифтор- этан	2-хлор-1,1,1,2- тетрафторэтан	Пентафторэтан	1,1,1,2- тетрафтор- этан	1,1-дифторэтан
	CHCIFz	CHF3	CHClj-CFj	CHCIF-CFj	CHFZ-CF3	CH2F-CF3	CH3CHFZ
Точка кипения при р=1 бар, °C	-40,75	-82,03	27,9	-11,0	-48,5	-26,1	-24,7
Молекулярная масса, г/моль	86,47	70,01	152,9	136,5	120,02	102,0	66,0
Точка замерзания, °C	-160,0	-155,2	-107,0	-199,0	-103,0	-101,0	-117,0
Критическая температура, °C	96,0	25,9	185,0	122,2	66,3	101,1	113,5
Критическое давление, бар	49,77	48,3	37,9	35,7	35,2	40,60	45,0
Критический мольный объем, 10‘6 м’/моль	165	 133	288,6 ”	246,4	210,2	199,3	180,8
Критическая плотность, кг/м3	525	525	530	554	571	511,7	365
Плотность жидкости при +25°С, кг/м1	1194	670	1460	1364	1250 прн 20 °C	1206	911
Плотность пара на линии насыщения, кг/м3	4,72	4,66	5,8	6,882	6,56	5,26	не известно
Удельная теплоемкость жидко- сти при 25°С. кДж/(кг-К)	1255,2	1443,5 прн -30 °C	1016,7	1129,7	1259	1431	1674
Удельная теплоемкость пара при 25°С и постоянном давле- нии 1 бар, кДж/(кгК)	656,9	736,4	419,6	740.6	707	852	1172
Скрытая теплота испарения в точке кипения, кДж/кг	233,5	239,4	174,2	167,9	159	217,1	222,9
Теплопроводность, Вт/(м-К) Жидкость Пар	0,088 0.0105	0,098 0,0104	0,082 0,0095	0,072 0.0130	0,063 0,0145	0,0825 0,0145	0,104 0,0147
Динамическая вязкость при25°Сир=1 бар, Ю^хН'С/м2 (сантипуаз, сП) Жидкость Пар	0,198 0,0127	0167 при -30 °C 0,0118 при -30 °C	0,449 0,0130	0,314 0,0131	0,104” 0,015'’	0,204 0,0120	0,173 не известно
Растворимость HFC/HCFC в воде при 25°С и р=1 бар, % массы	0,30	0,10	0,39	0,145	0,09	0,15	0,28
Растворимость воды в HFC/HCFC при 25°С ир=1 бар, % массы	0,13		0,08	0,07	0,07	0,11	0,17
Пределы воспламеняемости в смеси с воздухом, % объема	Нет	Нет	Нет	Нет	Нет	Нет	от 3,9 до 16,9
Показатель разрушения озона ODP1’	0,05	0	0,02	0,02	0	0	0
Показатель парникового эффекта GWP	0Д4	—	0,02	0,10	0,84	0,28	0,03
Фотохимическая активность	0,6	-	0,02	1	0,3	0,5	5
Токсичность по предельно допустимой концентрации (СМА) или предельно допус- тимой выдержке (LAE), ppm (объемные)	1000 (СМА)	1000 (LAE)	10 (LAE)	500 (LAE)	1000 (LAE)	1000 (LAE)	1000 (LAE)
Г азовая постоянная /№>9		96,14	118,75	54,37	60,91	69,27	81,51	125,97
11 Расчетные значения.
Кроме того, при содержании влаги свыше
примерно 25 мг/кг в хладагентах в результате
их разложения образуются соляная и плавико-
вая кислоты, приводящие к деградации смазоч-
ных свойств масел и обусловливающие корро-
зию конструкционных материалов установок, а
также разрушение изоляции обмоток электро-
двигателей герметичных и полугерметичных
(разъемных) компрессоров. Поэтому установ-
ки, работающие на CFC, перед каждой заправ-
кой предварительно обезвоживаются.
Полностью обезвоженные CFC обычно не
агрессивны по отношению к используемым кон-
струкционным материалам. Однако магний,
3.2.7. ХАРАКТЕРИСТИКИ ХЛАДАГЕНТОВ
1015
магниевые и алюминиевые сплавы очень чув-
ствительны даже к малейшим следам влаги.
Что касается HCFC и HFC, то первое заме-
чание, которое можно сделать, состоит в том,
что для хладагентов этой категории (за исклю-
чением R22) отсутствуют общепринятые значе-
ния предельно допустимых концентраций
(ПДК), узаконенные распоряжениями властей.
Вместе с тем в настоящее время в рамках Про-
граммы исследований токсичности фторуглеро-
дов, предназначенных для замены хлорсодер-
жащих хладагентов (сокращенно РАНТ), объе-
диняющей многие промышленные предприя-
тия, проводятся многочисленные токсикологи-
ческие испытания хладагентов категорий HCFC
и HFC.
Из данных табл. 3.2.7-3 видно, что некото-
рые HCFC и HFC не воспламеняются, другие
воспламеняются плохо. Горение может начать-
ся, если, например, R22 и R134a смешать с воз-
духом при высоком давлении и нагреть до вы-
сокой температуры. Сочетание таких условий
маловероятно, однако прн выполнении опреде-
ленных работ, например при сварке под давле-
нием сосуда, в котором находилась или нахо-
дится смесь одного из этих хладагентов с воз-
духом или кислородом, необходимо принимать
соответствующие меры предосторожности
При обращении с хладагентами любой ка-
тегории, будь то CFC, HCFC или HFC, следует
соблюдать ряд предосторожностей, а именно:
-	избегать чрезмерного скопления паров.
Пары хладагентов тяжелее воздуха, поэтому
они могут накапливаться внизу. Рабочие места
должны хорошо проветриваться (см. уже упо-
минавшийся стандарт NF Е35-400);
-	не допускать контакта хладагентов с от-
крытым пламенем и горячими металлически-
ми поверхностями. Существует опасность вос-
пламенения таких хладагентов, как R141b,
R142b и R152a, пары других соединений при
высоких температурах могут разлагаться с об-
разованием токсичных и раздражающих про-
дуктов,
-	избегать попадания хладагентов на руки
и открытые участки кожи, так как это может
вызвать обморожение. Хладагенты R123 и
R141b ие вызывают обморожения, однако унич-
тожают естественную жировую смазку кожи,
делая ее доступной для попадания инфекции;
-	защищать глаза от выбросов хладагента;
-	не перегревать баллоны, в которых нахо-
дились или находятся какие-либо хладагенты;
-	защищать баллоны от повреждений;
-	при несчастных случаях не использовать
лекарственные средства семейства адреналина-
эфедрина. В сочетании с чрезмерной концент-
рацией паров хладагента эти средства могут
стать причиной сердечной аритмии и фибрил-
ляции желудочков.
Из всех хладагентов, принадлежащих к ка-
тегориям CFC, HCFC и HFC, один из них, а
именно R22, заслуживает особого упоминания.
Эго единственный широкомасштабно исполь-
зуемый хладагент категории HCFC, который
входит в число традиционных хладагентов (за
исключением аммиака). Хотя по сравнению с
R12 или R502 температура R22 в конце цикла
сжатия высока (рис. 3.2.7-1), физические свой-
ства и термодинамические характеристики это-
го хладагента чрезвычайно интересны.
К сожалению, решением Копенгагенской
конференции сроки использования R22 ограни-
чены и в настоящее время ничто не указывает
на то, что этому хладагенту смогут найти под-
ходящую замену.
Рис. 3.2.7-1. Температура R22 в конце цикла сжатия
(изоэнтропийиый процесс)
1016
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Напомним, что Midgley, исходя из периоди-
ческой таблицы элементов Менделеева, пришел
к выводу, что существует только восемь элемен-
тов, способных непосредственно образовывать
соединения, которые могут рассматриваться как
хладагенты1. Следовательно, с очень большой
вероятностью можно предполагать, что для ра-
боты на хладагентах категории HFC потребу-
ется создание новых компрессоров.
3.2.7.2.	Физические свойства аммиака
Аммиак занимает особое место в ряду дру-
гих хладагентов, поскольку не относится ни к
одной из категорий галогенсодержащих углево-
дородов (CFC, HCFC, HFC) и в то же время яв-
ляется одним из наиболее распространенных
хладагентов как в данный момент, так, вероят-
но, н в будущем2.
В самом деле, этот хладагент обладает мно-
гочисленными преимуществами, главные нз
которых состоят в следующем:
-	его термодинамические н теплофизичес-
кие свойства, параметры тепло- и массообме-
на превосходны и позволяют достичь очень
высоких значений КПД установок;
-	он химически нейтрален по отношению к
большинству конструкционных материалов хо-
лодильного контура, за исключением меди н
сплавов на ее основе, широко используемых
прн работе на CFC, HCFC и HFC. Этим объяс-
няется то обстоятельство, что установка, пред-
назначенная для работы на галогенсодержащих
углеводородах, не может работать на аммиаке;
-	аммиак не растворяется в смазочных мас-
лах;
-	он не чувствителен к присутствию в кон-
туре влажного воздуха или воды;
-	он легко обнаруживается в случае утечек,
даже крайне незначительных;
-	этот хладагент имеет самую низкую заку-
почную стоимость;
-	холодильные машины на аммиаке весьма
конкурентоспособны с точки зрения как началь-
ных капиталовложений, так н затрат на после-
дующее обслуживание.
До настоящего времени аммиачные комп-
рессоры использовались главным образом в
холодильных установках средней н большой
мощности, т. е. когда требуемая холодопроиз-
водительность была выше 100 кВт.
Однако сегодня разработчики способны со-
здавать холодильные компрессоры на аммиаке
небольшой мощности и, возможно, в ближай-
шем будущем аммиак будет использоваться в
многочисленных новых установках, в которых,
если бы не было известных проблем с вредным
воздействием на окружающую среду, применя-
лись бы CFC или HCFC.
Вместе с тем, помимо высокого значения
температуры в конце цикла сжатия (рис. 3.2.7-
2), аммиак характеризуется и некоторыми не-
достатками:
-	в смесн с воздухом в пределах от 16 до 25
% (т. е. от 160 000 до 250 000 ppm) аммиак го-
рит, и точка его вспышки (минимальная тем-
пература самовоспламенения в смеси с возду-
хом) составляет 651 °C. Правда, эти две вели-
1 “Роль R22” (Le rdle du R22, D.A.Didion, R.Cohen,
D.Tree, Revue Pratique du Froid, 1990, № 716, p.76-78).
2 См. также: “Аммиак, хладагент будущего” (L’am-
moniac, fluide d’avenir, Note de 1’Institut International du Froid
sur les CFC et le froid, № 6); “Новые хладагенты в Европе”
(Nouveauxfluides en Europe, A.Gac, Revue Pratique du Froid,
1991, № 742, p.13-14); “Аммиак возвращается на сцену”
(L’ammoniac revient sur scene, P.Kjems, Reme Pratique du
Froid, 1991, № 761, p.20-22); “Охладители воды на аммиа-
ке: новый подход к старой технологии” (Refroidisseuts а еаи-
ammoniac: une nouvelle approche d’ume anciene technologic,
L. Jansson, Chauffage, Ventilation, Conditionnement, 1993, №
3, p.21-22).
Рис. 3.2.7-2. Температура в конце сжатия (в предполо-
жении изоэитропийного процесса) для NH3 (аммиака)
3.2.8. СЛИВ, ВОССТАНОВЛЕНИЕ, ПОВТОРНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИЛИ УНИЧТОЖЕНИЕ ХЛАДАГЕНТОВ 1017
чины говорят о том, что опасность воспламе-
нения аммиака в условиях холодильной уста-
новки достаточно мала;
-	его растворение в воде и получение вод-
ных растворов сопровождаются значительным
тепловыделением (экзотермическая реакция),
что создает опасность ожога глаз в среде, на-
сыщенной аммиаком;
-	он обладает удушающим действием. Счи-
тается, что предельная величина его концент-
рации для человека не должна быть выше 25
ppm. Но даже при гораздо более слабой кон-
центрации характерный запах аммиака в слу-
чае его появления вызывает панику При уве-
личении концентрации появляются серьезные
затруднения с дыханием вплоть до удушья;
смертельная концентрация составляет 30 000
ppm. Однако в случае вдыхания паров амми-
ака его токсическое воздействие на человечес-
кий организм не накапливается.
В силу перечисленных свойств аммиак со-
гласно стандарту NF Е35-400 (см. табл.3.2.3-
3) отнесен к веществам 2-го класса опасности.
В этом же стандарте даются указания по ме-
рам безопасности, которые необходимо пред-
принимать при работе с такими веществами.
Нужно, однако, заметить, что профессиона-
лам хорошо известны меры, которые необходи-
мо предпринять при случайных утечках, и, кро-
ме того, опасность взрыва или пожара в холо-
дильной установке, полностью закрытой в
обычных условиях работы, практически равна
нулю, даже при поступлении воздуха. Поступ-
ление воздуха, смешанного с аммиаком в ре-
зультате его утечек, немедленно будет обнару-
жено по характерному запаху уже при такой не-
значительной концентрации аммиака, как 5
ppm. Таким образом, с учетом того, что возмож-
ные опасные ситуации при работе с аммиаком
легко предотвращаются, аммиак как хладагент
представляет значительный технологический и
экономический интерес, тем более, что он не
оказывает никакого влияния ни на парниковый
эффект, ни на разрушение озонового слоя. Ос-
новные физические свойства аммиака приведе-
ны в табл. 3.2.7-4.
Таблица 3.2.7-4
Основные физические свойства аммиака (продукция
Atochem/Dehon, продукция других производителен
имеет очень близкие к приведенным в таблице
значения)
Молекулярная масса, г/моль	17,03
Температура тройной точки, °C	-77,9
Температура кипения при р=1 бар, °C	-33,5
Критическая температура, °C	+ 132,35
Абсолютное критическое давление, бар	113,53
Удельная теплоемкость жидкости при +30 °C, кДж/(кг-К)	4,78
Удельная теплоемкость пара при +30 °C н р== 1 бар, кДж/(кг-К)	2,16
Отношение удельных теплоемкостей CpICv при 0 °C и р=1 бар	1,335
Динамическая вязкость жидкости при +30 °C, 10’3 Па с	0,136
Поверхностное натяжение прн +30 °C, 10'3 Н/м	28,5
Электрическая прочность при 20 °C и р=8,46 бар	0,82
Газовая постоянная Rp, Дж/(кг-К)	488,2
3.2.7.3.	Термодинамические
характеристики хладагентов
Термодинамические характеристики раз-
личных хладагентов приведены на рис. с 3.2.7-
3 по 3.2.7-16 и в табл, с 3.2.7-5а по 3.2.7-18в.
Эти характеристики соответствуют хлад-
агентам с торговой маркой Forane, производи-
мым компанией Atochem и поступающим в
продажу через фирму Dehon. Аналогичные хла-
дагенты других производителей с иными тор-
говыми марками имеют практически те же ха-
рактеристики. Добавим, что у изготовителей
хладагентов можно заказать и получить диа-
граммы состояния в координатах “давление-эн-
тальпия”, выполненные в цвете на листах фор-
мата А4, очень удобные для работы и обучения.
3.2.8. Слив, восстановление,
повторное использование
или уничтожение хладагентов
3.2.8.1.	Необходимость слива
и восстановления хладагентов
Итак, из п. 3.2.4.2 мы увидели, что выпол-
нение решений Копенгагенской конференции
очень быстро приведет к росту дефицита хлад-
агентов категории CFC и, хотя новые уставов-
1018
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Рис. 3.2.7-3. Диаграмма состояния (h, lgр) для Rl 1
Характеристики R11 на линии насыщения
Таблица 3.2.7-5а
Темпера- тура	Абсолют- ное давление Ра, бар	Манометри- ческое давление />г, бар	Удельный объем		Плотность		Энтальпия		Теплота испарения ДА, кДж/кг	Энтропия	
			жидкости Р, дм^кг	пара Р", м’/кг	жидкости р', кг/дм3	пара р ", ктУм3	жидкости А', КДЖЛСГ	пара h", КДЖЛСГ		жидкости s', КДЖ/(КГ-К)	пара s’, кДж/(кг-К)
- 100	0,259''	-1,012	0,572	404,1	1.746	0,002	114,55	340,34	225,79	0,6105	1,9145
-90	0,831'>	-1,012	0,579	133,2	1,726	0,007	123,14	344,73	221,59	0,6588	1,8687
-80	2,321”	-1,010	0,586	50,36	1,706	0,019	131,72	349,28	217,56	0,7044	1,8308
-70	5,757”	- 1,007	0,593	21,34	1,685	0,046	140,26	353,96	213,70	0,7475	1,7994
-60	0,012	-1,001	0,600	9,960	1,664	0,100	148,78	358,74	209,96	0,7884	1,7735
-50	0,026	-0,987	0,608	5,046	1,643	0,198	157,28	363,63	206,35	0,8274	1,7521
-40	0,051	-0,962	0,616	2,742	1,622	0,364	165,78	368,59	202,81	0,8647	1,7345
-30	0,092	-0,921	0,624	1,582	1,600	0,632	174,30	373,62	199,32	0,9004	1,7201
-20	0,157	-0,856	0,633	0,9609	1,579	1,040	182,83	378,68	195,85	0,9348	1,7085
-10	0,257	- 0,756	0,642	0,6105	1,556	1,638	191,40	383,78	192,38	0,9679	1,6990
0	0,401	-0,612	0,651	0,4031	1,534	2,480	200,00	388,88	188,88	1,0000	1,6915
5	0,495	-0,518	0,656	0,3319	1,522	3,012	204,32	391,43	187,11	1,0156	1,6884
10	0,605	-0,408	0,661	0,2753	1,511	3,632	208,65	393,98	18533	1,0311	1,6856
15	0,734	- 0,279	0,666	0,2301	1,499	4,345	212,99	396,52	183,53	1,0462	1,6831
20	0,883	-0,130	0,672	0,1937	1,487	5,162	21735	399,05	181,70	1,0612	1,6810
23	0,984	- 0,029	0,675	0,1752	1,480	5,707	219,97	400,56	180,59	1,0700	1,6798
24	1,020	+ 0,007	0,676	0,1695	1,478	5,899	220,84	401,06	180,22	1,0730	1,6795
25	1,056	+ 0,043	0,677	0,1640	1,476	6,097	221,72	401,57	179,85	1,0759	1,6791
30	1,254	+ 0,241	0,683	0,1398	1,463	7,153	226,10	404,07	177,97	1,0904	1,6775
35	1,479	+ 0,466	0,688	0,1198	1,451	8,347	230,49	406,57	176,08	1,1048	1,6762
40	1,735	+ 0,722	0,694	0,1032	1,439	9,689	234,90	409,05	174,15	1,1189	1,6750
45	2,023	+ 1,010	0,700	0,08929	1,427	11,199	239,33	411,51	172,18	1,1329	1,6740
50	2,346	+ 1,333	0,707	0,07764	1,414	12,879	243,77	413,95	170,18	1,1457	1,6733
55	2,708	+ 1,695	0,713	0,06780	1,401	14,749	248,23	416,36	168,13	1,1603	1,6726
60	3,111	+ 2,098	0,720	0,05945	1,388	16,820	252,71	418,76	166,05	1,1737	1,6721
70	4,052	+ 3,039	0,734	0,04621	1,362	21,640	261,74	423,47	161,73	1,2002	1,6715
80	5,192	+ 4,179	0,749	0,03639	1,334	27,480	270,86	428,06	157,20	1,2262	1,6713
90	6,558	+ 5,545	0,765	0,02897	1,305	34,518	280,11	432,51	152,40	1,2517	1,6714
100	8,177	+ 7,164	0,783	0,02329	1,275	42,936	289,51	436,79	147,28	1,2769	1,6716
ПО	10,08	+ 9,06	0,803	0,01886	1,244	53,022	299,11	440,87	141,76	1,3019	1,6719
120	12,28	+ 11,26	0,825	0,01537	1,211	65,061	308,95	444,71	135,76	13268	1,6721
130	14,83	+ 13,81	0,850	0,01258	1,175	79,491	319,10	448.25	129,15	1,3517	1,6721
140	17,76	+ 16,74	0,879	0,01032	1,137	96,899	329,64	451,42	121,78	13770	1,6717
150	21,09	+ 20,07	0,912	0,008463	1,095	118,161	340,70	454,11	113,41	1,4027	1,6707
160	24,87	+ 23,85	0,953	0,006912	1,048	144,675	352,45	456,12	103,67	1,4293	1,6686
170	29,14	+ 28,12	1,007	0,005591	0,993	178,858	365,18	457,15	91,97	1,4574	1,6649
180	33,94	+ 32,92	1,081	0,004428	0,925	225,835	379,44	456,55	77,11	1,4881	1,6583
190	39,32	+ 38,30	1,208	0,003316	0,827	301,568	396,77	452,40	55,63	1,5246	1,6447
198	44,09	+ 43,07	1,806	0,001806	0,553	553,709	427,90	427,90	0,00	1,5896	1,5896
” Миллибары.
3.2.8. СЛИВ, ВОССТАНОВЛЕНИЕ, ПОВТОРНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИЛИ УНИЧТОЖЕНИЕ ХЛАДАГЕНТОВ 1019
Таблица 3.2.7-56
Удельный объем R11 в состоянии перегретого пара, дм’/кг
Тжкржту- ранажвм насыщена, °C	Давлемм нажми насыщена, бар	Перегрев, К													
		0	5	10	15	20	25	30	40	50	60	70	80	90	100
-80	2.32°	50350,0	51650.0	52960,0	54260,0	55570,0	56870,0	58180,0	60790,0	63400,0	66000,0	68610,0	71220,0	73830,0	76440,0
-70	5.76°	21340,0	21860,0	22390,0	22920,0	23440,0	23970,0	24500,0	25550,0	26600,0	27650,0	28700,0	29760,0	30810,0	31860,0
-60	12,93°	9959,0	10190,0	10430,0	10660,0	10900.0	11130,0	11370,0	11840,0	12300,0	12770,0	13240,0	13710,0	14180,0	14650,0
-50	26,70°	5045,0	5159,0	5273,0	5387,0	5501,0	5615,0	5729,0	5957,0	6184,0	6412,0	6639,0	6866,0	1093,0	7321,0
-40	51,25°	2741,0	2801,0	2861,0	2920,0	2980,0	3039,0	3099,0	3218.0	3336,0	3455,0	3574,0	3692,0	3811,0	3929,0
-30	02,41°	1582,0	1615.0	1648,0	1681,0	1714,0	1748,0	1781,0	1847,0	1913,0	1979,0	2045,0	2111.0	2177,0	2243,0
-20	0,16	960,8	980,4	1000,0	1020.0	1039,0	1059.0	1078,0	1117,0	1156,0	1195.0	1234,0	1273,0	1311,0	1350,0
- 10	0,26	610.4	622,6	634.7	646,9	659,0	671,1	683,2	707,3	731,3	755,3	779,3	803,2	827,0	850,8
0	0,40	403,1	411,0	418.9	426,7	434,6	442,4	450,2	465,8	481,3	496,8	512,2	527,6	542.9	558,2
5	0,50	331,8	338,3	344,7	351,1	357,5	363,9	370,3	383,0	395,7	408,3	420,8	433,3	445.8	458,3
10	0.61	275,3	280,6	285,9	291,2	296,5	301,8	307.0	317,5	327,9	338,2	348.6	358,9	369.1	379,3
15	0.73	230,1	234,5	239,0	243,4	247,8	252,1	256,5	265.2	273,8	282,4	290.9	299,5	308,0	316.4
20	0,88	193,6	197,4	201,1	204,8	208,5	212,1	215,8	223.0	230,2	237,4	244.6	251,7	258,8	265,8
23	0,98	175,1	178,5	181,9	185.2	188,5	191,8	195,1	201.7	208,2	214,7	221,1	227,5	233,9	240,2
24	1,02	169.5	172,7	176,0	179,2	182,4	185,6	188,8	195,1	201,4	207,7	213,9	220,1	226,3	232.4
25	1,06	164.0	167,2	170,3	173.4	176,5	179,6	182,7	188,8	194.9	201,0	207,0	213,0	218,9	224,9
30	1.25	139,7	142,4	145,1	147,8	150,4	153,0	155,7	160,9	166,0	171,2	176,3	181.3	186.4	191,4
35	1,48	119,7	122,0	124,3	126,6	128,9	131.1	133,4	137,8	142,3	146,6	151,0	155,3	159,6	163,9
40	1,73	103,1	105,1	107,1	109,1	111,0	113,0	114,9	118,8	122,6	126.3	130,1	133,8	137.5	141.1
45	2,02	89,27	91,01	92,74	94,45	96,15	97,84	9932	102,8	106,1	109,4	112,6	115.8	119.0	122,2
50	2,35	77,63	79,15	80,66	82,16	83,65	85,12	8638	89,48	9235	95,18	9759	100,8	103,5	106.3
55	2.71	67,79	69,13	70,47	71,78	73,09	7438	75,67	7831	80,72	83,20	85,66	88,09	9031	9251
60	3,11	59,44	60,63	61,81	6257	64,13	6527	66,40	68,65	70,85	73,04	7520	7734	79,46	8136
65	3,56	5231	5337	54,42	55,46	56,48	5730	5830	60,49	62,45	6438	6638	68,17	70,04	7150
70	4,05	46,20	47,15	48,09	49,02	4953	5034	51,73	5330	55,24	5656	58,65	6033	6158	,63,63
75	4,60	40,93	41,79	42,63	43,47	4439	45,10	4550	47,49	49,04	5037	52,08	5338	55,05	5632
80	5.19	36Д7	37,15	3751	38,67	39,41	40,14	40,86	4229	43,68	45,06	46,41	47,74	49,07	5037
90	6,56	28,96	29,60	30,24	30.86	31,47	32.07	32,67	33,84	3458	36,09	37,19	3838	3935	40,40
100	8,18	2328	23,83	2435	24,88	2539	2550	2639	2737	2831	2924	30,15	31,04	3152	32,78
ПО	10,08	18,86	1933	19,79	2024	20,67	21,10	2132	2234	23,14	2352	24,68	25,42	26,16	26,88
120	12,29	15Д7	15,78	16,19	16,58	1656	1733	17,68	1839	19.07	19,73	2038	21,01	21,63	22,24
130	14.84	1238	12,95	1331	13,66	1359	1432	14,64	15,24	15,83	16,41	1656	1730	18.03	1835
140	17,76	1032	10,66	1059	изо	11,60	11,89	12,17	12,72	1323	13,73	1431	14,68	15,14	1539
150	21,09	8,460	8,784	9,088	9,377	9,652	9,917	10,17	10,66	11,12	П35	1158	1239	12,80	13,19
160	24,87	6.910	7,227	7.519	7,792	8,049	8,293	8,528	8,971	9,387	9,782	10,15	1032	10,87	11Д2
170	29,14	5,589	5,919	6,207	6,472	6,717	6.947	7,166	7,575	7,955	8,312	8,653	8,971	9,288	9,595
180	33.95	4,430	4,795	5,108	5.363	5,603	5,824	6,03]	6,413	6,764	7,091	7,400	7,695	7.970	8,246
190	39,33	3,316	3,916	4,150	4,432	4,666	4,882	5,081	5,443	5,769	6.071	6.354	6,622	6.879	7,117
° Миллибары.
Удельная энтальпия Rl 1 в состоянии перегретого пара, кДж/кг
Таблица 3.2.7-бв
Темпера- тура на лни насыще- на, °C	Давленм нажми насыще- на, бар	Перегрев, К													
		0	5	10	15	20	25	30	40	50	60	70	80	90	100
-80	2,32°	349,3	351,6	354,0	356,4	358,8	361,3	363,7	368,8	374.0	379,2	384,6	390,1	395,6	401,2
-70	5,76°	ЗЯ.О	356,4	358,8	361,2	363,7	366,2	368,8	373,9	379,2	384,6	390,0	395,6	401.2	407,0
-60	1253°	358,7	361,2	363,7	366,2	368,8	371,3	373,9	379,2	384,6	390,0	395,6	401,2	406,9	412,7
-50	26,70°	363,6	366,1	368,7	371,3	373,9	376,5	379,1	384,5	390,0	395,5	401,2	406,9	412,7	418,6
-40	5125°	368,6	371,2	373,8	376,4	379,1	381,7	384,4	389,9	395,5	401,1	406,9	412,7	418,6	424,5
-30	92,41°	373,6	376,3	378,9	381.6	384,3	387,0	389,8	395.4	401,0	406,8	412,6	418,5	424,4	430,5
-20	0,16	378,7	381,4	3841	386,8	389,6	392,4	395,2	400,9	406,6	412,4	418,4	424,3	430,4	436,5
- 10	0,26	383,8	386,5	389.3	392,1	394.9	397,8	400,6	406,4	412,2	418,2	424 2	430,2	436.3	442,5
0	0,40	388,9	391,7	394,5	397,4	400,3	403.2	406.1	411.9	417,9	423,9	430,0	436,1	442,3	448,6
5	0,50	391,4	394,3	397,1	400,0	402,9	405,9	408,8	414,7	420,7	426,8	432,9	439,1	445.3	451.6
10	0,61	394,0	396.9	399,8	402,7	405,6	408.5	411,5	417,5	423.5	429,6	435,8	442,0	448,3	454,6
15	0,73	396,5	399,4	402,4	405,3	408,3	411.2	414.2	420,3	426,4	432.5	438,7	445,0	451,3	457,7
20	0,88	399,0	402,0	405,0	407,9	410,9	413,9	417,0	423,0	429,2	435,4	441,6	447,9	454,3	460,7
23	0.98	400,6	403.5	406,5	409,5	412.5	415,5	418,6	424.7	430,9	437,1	443,4	449,7	456,1	462.5
24	1.02	401,1	404,0	407,0	410.0	413,0	416,1	419,1	425,2	431.4	437,7	444,0	450,3	456.7	463,1
25	1,06	401,6	404,5	407,5	410,5	413.6	416,6	419,7	423.8	432,0	438,2	444,5	450.9	457,3	463,7
30	1.25	404,1	407,1	410.1	413,2	416,2	419,3	422,4	428,6	434,8	441,1	447,4	453,8	460,3	466,8
35	1,48	406,6	409,6	412,7	415,8	418.8	421,9	425,1	431,3	437,6	444,0	450,3	456,8	463,3	469,8
40	1.73	409,0	412,1	415,2	418,3	421.5	424,6	427,7	434,0	440,4	446.8	453.2	459,7	466,2	472,8
45	2,02	411.5	414,6	417,8	420,9	424.1	427,2	430,4	436.8	443,2	449,6	456,1	462,6	469,2	475,8
50	2,35	413,9	417,1	420,3	423,5	426,7	429,8	433,1	439.5	445,9	452.4	459,0	465,6	472,2	478,8
55	2.71	416,4	419,6	422,8	426,0	429.2	432,5	435,7	442,2	448,7	455,3	461,8	468,5	475,1	481,8
60	3.11	418,8	422,0	425,3	428,5	431,8	435,0	438,3	444,9	451,4	458,1	464,7	471,4	478,0	484,8
65	3.56	421,1	424.4	427.7	431,0	434,3	437,6	440,9	447,5	454,2	460,8	467,5	474,2	481,0	487,7
70	4,05	423,5	426,8	430,1	433,5	436,8	440,2	443,5	450,2	456,9	463,6	470,3	477,1	483,9	490,7
75	4,60	425,8	429,2	432,5	435,9	439,3	442,7	446,1	452,8	459,6	466,3	473,1	480,0	486,8	493,6
80	5,19	428,1	431.5	434,9	438,3	441,8	445,2	448,6	455,4	462,2	469,1	475,9	482,8	489.7	496,6
90	6,56	432,5	436,0	439,6	443,1	446,6	450,1	453,6	460,6	467,5	474,5	481,4	488,4	495,4	502,4
100	8,18	436,8	440,4	444,1	447.7	451,3	454,9	458,3	465.6	472,7	479,8	486,9	493,9	501,0	508,1
ПО	10,08	440.9	444,7	448,4	452,1	455,8	458,5	463,2	470,5	477,7	485,0	492,2	499,4	506,5	513,7
120	1229	444,7	448,6	452,5	456,4	460,2	464,0	467,8	475,3	482,7	490,1	497,4	504,7	512,0	519,3
130	1434	448.2	452,4	456,4	460.4	464,4	468,3	472,2	479.9	487,5	495,0	502,5	509,9	517,3	524,7
140	17,76	451,4	455,8	460,0	464,2	468,3	472,4	476,4	484,3	492,1	499,8	507,4	515,0	522,5	530,0
150	21,09	454,1	458,7	463.2	467,6	471,9	476,2	480,3	488,5	496,5	504,4	512,2	519,9	527,6	535,2
160	24,87	456,1	461,2	466,0	470,7	475.2	479.6	484,0	492,5	500.7	508,8	516,8	524,7	532,5	540,3
170	29.14	457,1	462.9	468,2	473,2	478.0	482,7	487,3	496,1	504,7	513,0	521,2	529,3	537,3	545,2
180	3355	456,6	463.5	469,6	475.1	480,4	485,4	490,2	499,8	508,4	517.0	525,4	533,7	541,8	549,9
190	3933	452,4	462.5	469,9	476,3	482,1	487.5	492,7	502,5	511,8	520,7	529,4	537.9	546,2	554,4
Миллибары.
1020
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Абсолютное давление, 10 Па (бар)
Удельная энтальпия, кДж/кг
Рис. 3.2.7-4. Диаграмма состояния (Л, 1gр) для R12
Характеристики R12 На линии насыщения
Таблица 3.2.7-6а
Темпера- тура А °C	Абсолютное давление Ра, бар	Манометри- ческое давление Р„ бар	Удельный объем		Плотность		Энтальпия		Теплота испарения ДА, кДж/кг	Энтропия	
			жидкости Р", дм3/кг	пара Г’, м!/кг	жидкости р', кг/дм3	пара р * кг/м3	жидкости h\ кДж/кг	пара А’, кДж/кг		жидкости s', кДж/(кг-К)	пара j* кДж/(кг*К)
-100	0,011	-1,002	0,599	10,10	1.669	0,099	112,01	305,85	193.84	0,6010	1,7203
-90	0,028	-0,985	0,607	4,416	1,645	0,226	120,56	310,30	189,74	0,6489	1.6849
-80	0,061	- 0,952	0,616	2.138	1,621	0,467	129,12	314,86	185,74	0.6945	1,6560
-70	0,122	-0,891	0,626	1.127	1,595	0,887	137.73	319,49	181,76	0,7379	1,6325
-60	0,226	-0,787	0,636	0,6379	1,570	1,567	14639	324,16	177.77	0,7794	1,6134
-50	0,391	-0,622	0,647	03831	1,543	2,610	155,11	328,83	173,72	0.8194	1,5978
-45	0,504	-0,509	0,653	0,3027	1,529	3.303	159.50	331,17	171,67	0,8388	1,5912
-40	0,641	-0,372	0,659	0,2419	1.516	4,133	163,90	333,49	169.59	0,8579	1,5852
-35	0,807	-0,206	0,665	0,1954	1,502	5.117	168,33	335,81	167,48	0,8766	1,5798
-30	1,004	-0,009	0,672	0,1594	1,488	6,273	172,78	338,11	165,33	0,8950	1,5749
-29	1,048	+ 0,035	0.673	0.1532	1,485	6,527	173,67	338,57	164,90	0,8987	1,5740
-25	1,237	+ 0,224	0,678	0,1312	1.473	7,621	177,25	340,40	163,15	0,9132	1,5706
-20	1,509	+ 0,496	0,685	0,1088	1,458	9,191	181,74	342,66	160,92	0,9310	1,5666
-15	1,826	+ 0,813	0,692	0,09102	1,443	10,986	186,27	344,91	158,64	0,9486	1,5631
-10	2,191	+ 1,178	0,700	0,07665	1,428	13,046	190,81	347,12	156,31	0,9660	1,5599
-5	2,610	+ 1,597	0,707	0,06496	1,412	15Д94	19539	349,32	153,93	0,9831	1,5571
0	3,086	+ 2,073	0,715	0,05539	1,396	18,053	200,00	351,48	151,48	1,0000	1,5545
5	3,626	+ 2,613	0,724	0,04749	1,380	21,057	204,65	353,60	148,95	1,0167	1,5522
10	4,233	+ 3,220	0,733	0,04091	1,363	24,443	209.33	355,69	146,36	1,0332	1,5501
15	4.914	+ 3,901	0,742	0,03541	1,346	28,240	214,06	357,74	143,68	1,0496	1,5482
20	5.673	+ 4,660	0,752	0,03078	1.328	32.488	218,83	359,74	140,91	1,0659	1,5465
25	6,516	+ 5,503	0,762	0,02685	1.310	37,243	223,67	361,69	138,02	1,0820	1,5449
30	7.449	+ 6,436	0,773	0,02351	1,292	42335	228,56	363.58	135,02	1.0980	1,5434
35	8,477	+ 7,464	0.785	0,02064	1.272	48,449	233,52	365,41	131,89	1,1140	1,5420
40	9,607	+ 8,594	0,798	0,01817	1,253	55,035	238,56	367,17	128,61	1,1299	1,5406
45	10,84	+ 9.82	0.811	0,01603	1.232	62383	243,68	368,84	125,16	1,1458	1,5392
50	12.19	+ 11,17	0,825	0,01417	1.211	70371	248,91	370,42	121,51	1,1618	1,5378
55	13.66	+ 12,64	0.841	0,01254	1,188	79,744	254,25	371,89	117,64	1,1778	1,5363
60	15.26	+ 14,24	0,858	0,01111	1,165	90.009	259,72	373.24	113.52	1,1939	1,5347
65	16,99	+ 15,97	0,876	0,009847	1.140	101353	265,34	374,43	109,09	1,2102	1,5328
70	18,86	+ 17Д4	0,897	0,008725	1.114	114,613	271,13	375,46	10433	1,2268	1,5308
75	20,87	+ 1935	0,920	0,007723	1.086	129,483	277,13	376,26	99,13	1,2436	1,5283
80	23,05	+ 22,03	0,946	0,006821	1,056	146,606	283,37	376,81	93,44	1,2608	1,5254
85	2538	+ 2436	0,976	0,006005	1,024	166,527	289,91	377,02	87,11	1,2786	1,5217
90	27,88	+ 2636	1,012	0,005258	0,988	190,186	296,82	376,78	79,96	1,2970	1,5)72
95	30 i 7	+ 2935	1,056	0,004563	0,946	219,154	304,21	375,92	71,71	1,3165	1,5112
100	33,44	+ 32,42	1,113	0,003903	0,898	256,213	312,30	374,10	61,80	13374	1,5031
но	39,78	+ 38,76	1,364	0,002462	0,733	406,173	333,53	361,98	28,45	13915	1,4657
112	41,15	+ 40,13	1,792	0,001792	0,558	558,035	347,40	347,40	0,00	1,4270	1,4270
3.2.8. СЛИВ, ВОССТАНОВЛЕНИЕ, ПОВТОРНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИЛИ УНИЧТОЖЕНИЕ ХЛАДАГЕНТОВ 1021
Таблица 3.2.7-66
Удельный объем R12 в состоянии перегретого пара, дм3/кг
Темп ер ату- рака /иш НаСЫЩСНЛ, ’С	Давломе налами насыщена, бар	Перегрев, К													
		0	5	10	15	20	25	30	40	50	60	70	80	90	100
- 100	0,01	10110,0	10410.0	10700.0	11000.0	11290,0	11580.0	11880,0	12460,0	13050,0	13640.0	14220,0	14810.0	15390,0	15980.0
-90	0,03	4421,0	4543.0	4665,0	4787,0	4909,0	5031,0	5153,0	5396,0	5639.0	5882.0	6125,0	6368,0	6611.0	6853.0
-80	0,06	2141,0	2197,0	2254.0	2310,0	2367,0	2423,0	2479.0	2592,0	2704,0	2816,0	2929,0	3041,0	3152.0	3264,0
-70	0,12	1128,0	1157,0	1186,0	1215,0	1243,0	1272,0	1300,0	1357,0	1414,0	1471.0	1527,0	1584,0	1640,0	1697,0
-60	0,23	638,5	654,3	670,1	685,8	701,5	717,1	732,7	763,9	794,9	825,8	856,7	887,5	9183	949.0
-50	0,39	383.4	392,7	402,0	411,2	420,4	429,6	438,7	456,9	475,0	493,0	511.0	528,9	546,8	564.7
-45	0,50	302.9	310,2	317.5	324,7	331,9	339,1	346,2	360,5	374,6	388,7	402,7	416,6	430,6	444,5
-40	0,64	242.)	247,9	253,7	259,4	265,1	270,8	276,5	287,7	298,9	310,0	321,1	332.1	343,1	354.1
-35	0.81	195,5	200,2	204,9	2093	214,1	218,7	223,2	232,2	241,2	250,1	258,9	267,8	276,5	285,3
-30	1,00	159,5	163,3	167,1	170,9	174,6	178,3	182,0	189,3	196.6	203,8	210,9	218,1	225,2	232,2
-29	1.05	1533	157,0	160,6	164,2	167,8	171,4	174,9	181,9	188,9	195,8	202,7	209,5	216,3	223,1
-25	1.24	131,2	134,4	137.5	140.6	143,7	146,7	149,8	155,8	161.7	167,6	173,5	179,3	185,1	190.9
-20	1.51	108,9	111,5	114,1	116,7	1193	121.8	124,3	1293	134,2	139,1	143,9	148,7	153,5	158,3
-15	1,82	91.07	93Л9	95,47	97,64	99.78	101,9	104,0	108,2	112,3	116,4	120,4	124,4	128.4	132,3
- 10	2,19	76,69	78,57	80,43	8227	84,08	85,88	87,66	91,17	94,64	98,06	101,5	104,8	108,2	111,5
-5	2,61	64,99	66,61	68,20	69,78	7133	72,86	7438	7737	8032	8322	86,10	88,95	91,77	94.58
0	3.08	55,41	56.81	58,19	5935	60,88	62,20	6331	66,07	68,60	71,09	7335	7528	7839	80.78
5	3.62	47,50	48,73	49,92	51,10	52,26	53,41	5434	56,76	58,94	61,09	6320	6529	6737	69,42
10	4.23	40,93	42,00	43,05	44,09	45.10	46.10	47,09	49,03	503>2	52,78	5432	56,43	5822	60,00
15	4.9!	35,42	36J7	37Д1	38,22	39,11	3939	40,86	4236	44,22	45,85	47,45	49,03	5039	52,14
20	5,67	30.78	31,64	32,47	33,28	34.07	34,85	35,62	37.12	3838	40.01	41,42	42.81	44,17	4533
25	6,51	26,87	27,62	2836	29,09	29,80	зозо	31,18	3231	33,81	35,08	3632	3734	38,75	39,94
30	7.45	23.52	24Д1	24,87	2533	26,16	26,79	27,40	2839	29,75	3038	3198	33,07	34.14	35,19
35	8.47	20,65	2128	21,89	22.47	23,05	23.61	24.17	25 24	2628	2729	2827	2924	3020	31,14
40	9,60	18,18	18,76	1932	19,85	2037	20,88	21Д8	2235	2329	2420	25.09	2526	26,81	27,65
45	10,84	16.04	16,57	17,09	1738	18,06	1832	18,98	19,86	20,71	2133	2233	23,12	23,89	24,64
50	12,19	14.18	14,68	15,15	15,61	16,05	16,48	16,89	17,70	18,47	1922	1925	20,66	2135	22,03
55	13,66	1X55	13.02	13,46	13,89	1430	14,70	15,08	15,81	1632	1720	17,87	1831	19.14	19,76
60	15,25	11,12	1136	11,98	1238	12,76	13,13	13,49	14,16	14,81	15,44	16,05	16,64	1721	17.78
65	16,98	9.851	10,28	10,68	11,05	11,41	11,76	12,09	12,72	1331	13,89	14,45	1429	1532	16,04
70	18,85	8,729 	9.141	9.523	9.881	10,22	1034	10,85	11,44	11,99	1233	13,04	1334	14,03	1430
75	20,87	'7,726	8,131	8,499	8,842	9.164	9,470	9.762	1032	1034	1132	изо	1226	12,71	13,15
80	23.04	6,824	7.227	7.587	7.918	8,226	8,517	8,794	9,314	9,802	1025	10,70	11.13	1134	11,94
85	25J7	6,008	6.416	6.772	7.094	7,391	7.669	7,932	8,424	8.882	9,304	9,719	10.12	1030	10,88
90	27.88	5.260	5,685	6,041	6357	6,645	6,912	7,164	7.631	8,063	8,468	8,846	9,218	9,576	9,924
95	30.56	4.570	5,022	5Д77	5.697	5.978	6,236	6,478	6,923	7,331	7.713	8,065	8.414	8.749	9,074
100	33,43	3,906	4.419	4,793	5,105	5381	5,632	5,864	6,289	6,677	7.037	7,378	7,695	8,009	8,312
Удельная энтальпия R12 в состоянии перегретого пара, кДж/кг
Таблица 3.2.7-6в
Темпера* гурана лнм насыще- на, ’С	Давламе ш лемм насыще- на. бар	Перегрев, К													
		0	5	10	15	20	25	30	40	50	60	70	80	90	100
-100	0.01	305,9	308,1	310,4	312,7	315.1	317.5	320,0	325.0	330.1	335,3	340,7	346,2	351.8	357,5
-90	0,03	310.3	312,6	315.0	317.4	319.9	322.4	324,9	330.0	335,3	340,7	346.2	351,8	357.5	363,3
-80	0.06	314.9	317,3	319.7	322,2	324.8	327,3	329.9	335.2	340,6	346,1	351.7	357,5	363,3	369,2
-70	0.12	319.5	322,0	324,5	327,1	329.7	332.4	335,0	340,4	346.0	351,6	357.3	363.2	369.1	375,2
-60	0,23	324,2	326,8	329,4	332,0	334,7	337,4	340.2	345,7	351,4	357,2	363,0	369,0	375,0	381,2
-50	0,39	328.8	331.5	334,2	337,0	339,7	342,5	345.3	351,1	356,9	362,7	368,7	374,8	381.0	387,3
-45	0.50	331 2	333,9	336,7	339,5	342,3	345,1	347,9	353.7	359,6	365,6	371.6	377.8	384,0	390,3
-40	0,64	333,5	336.3	339,1	341,9	344,8	347.6	350.5	356,4	362,3	368,4	374,5	380,7	387,0	393,3
-35	0,81	335,8	338.6	341,5	344.4	347.3	350,2	353,1	359,1	365.1	371.2	377,4	383,6	390.0	396,4
-30	1.00	338,1	341,0	343.9	346,8	349.8	352.7	355,7	361,7	367,8	374.0	380,2	386,6	393,0	399,4
-29	1,05	338.6	341,5	344.4	347.3	350,3	353,2	356,2	362,3	368.4	374,5	380,8	387.1	393,6	400,0
-25	1.24	340,4	343,3	346,3	349,3	352,3	355,3	358,3	364,4	370,5	376,8	383,1	389,5	395.9	402,5
-20	1.51	342,7	345,7	348,7	351,7	354,7	357.8	360.8	367,0	373,3	379,6	386,0	392,4	398.9	405,5
-15	1,82	344,9	348.0	351.0	354,1	357.2	360,3	363,4	369,7	376,0	382,4	388,8	395,3	401,9	408,6
- 10	2,19	347,1	350,2	353.4	356.5	359,6	362,8	365,9	372,3	378,7	385,1	391,7	398,2	404,9	411,6
-5	2.61	349,3	352,5	355,7	358.9	362,1	365.2	368,5	374.9	381.4	387,9	394,5	401,2	407,9	414,6
0	3.08	351,5	354.7	358.0	361,2	364.5	367,7	371.0	377,5	384.1	390,7	397,3	404,0	410,8	417.6
5	3,62	353.6	356.9	360,2	363,5	366.8	370.1	373,4	380.1	386,7	393,4	400,1	406,9	413,8	420,6
10	4,23	355.7	359,1	362,4	365,8	369.2	372.5	375,9	382,6	389,4	396,1	402,9	409,8	416.7	423,6
15	4,91	357,7	361,2	364,6	368.1	371,5	374,9	378,3	385.1	392,0	398,8	405.7	412,6	419,6	426,6
20	5,67	359,7	363,3	366,8	370,3	373,8	377.2	380,7	387,6	394,6	401.5	408,5	415,5	422.5	429,5
25	6,51	361,7	365,3	368,9	372,5	376,0	379,6	383.1	390,1	397,1	404,2	411.2	4(83	425,4	432,5
30	7,45	363,6	367,3	371,0	374,6	378,2	381,8	385.4	392,6	399,7	406.8	413,9	421,1	428,2	435,4
35	8.47	365,4	369,2	373,0	376,7	380,4	384,1	387.7	395,0	402,2	409,4	4)6.6	423,8	431,0	438,3
40	9.60	367.2	371,1	374,9	378,7	382.5	386,2	390,0	397.3	404,7	412,0	419,2	426,5	433.8	441.2
45	10.84	368,8	372,9	3762	380.7	384.6	388,4	392,2	399,7	407,1	414,5	421,9	429,2	436,6	444,0
50	12.19	370,4	374.6	378,6	382.6	386.6	390,5	394,3	401.9	409,5	417,0	424,5	431,9	439,4	446,8
55	13,66	371,9	376,2	380,4	384,5	388.5	392,5	396,4	404,2	411,8	419,4	427,0	434,5	442,1	449,6
60	15,25	373,2	377.7	382,0	386,2	390.4	334,4	398,4	406.3	414,1	421.9	429,5	437.1	444,7	452,3
65	1628	374,4	379,1	383.5	387.9	392.1	396,3	400,4	408.5	416.4	424,2	432,6	439,7	447,4	455.1
70	18,85	375,5	380.3	385.0	389,5	393.8	398,1	402,3	410.5	418,6	426,5	434,4	442,2	450,0	457,7
75	20,87	376.3	381.4	386.3	390,9	395.4	399.8	404,1	412,5	420,7	428,8	436.8	444,7	452,5	460,4
80	23,04	376.8	382,3	387.4	392,2	396,9	401,4	405,9	414.5	422,8	431,0	439,1	447.1	455,1	463,0
85	2537	377,0	382,9	388.3	393,4	398,3	402.9	407,5	416,3	424,8	'433.1	441.4	449.5	457.5	465,5
90	27Д8	376,8	383,3	389,1	394,4	399.5	401.4	409,0	418.1	426.8	435.3	443.6	451,8	460,0	468,1
95	3036	376,0	383,4	389,6	395,3	400,6	 405.6	410,5	419.8	428,7	437.3	445,7	454,1	462.4	470,5
100	33,43	374.1	383,0	389,9	396,0	401,6	406,8	411,8	421.4	430.5	439,3	447,9	456.3	464.7	473,0
1022
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Удельная энтальпия, кДж/кг
Рис. 3.2.7-5. Диаграмма состояния (й, Igp) для R13
Таблица 3.2.7-7а
Характеристики R13 на линии насыщения
Темпера- тура t, °C	Абсолютное давление Ра, бар	Манометрн- ческое давление бар	Удельный объем		Плотность		Энтальпия		Теплота испарения ДА, кДж/кг	Энтропия	
			жидкости У, JQ^/VT	пара Vя, м3/кг	жидкости р', кг/дм3	пара р”, кг/м3	жидкости h\ кДж/кг	пара h ”, кДж/кг		жидкости з\ кДж/(кг-К)	пара з", кДж/(кг-К)
-130	0.026	-0,987	0,589	4,267	1,696	0,234	76.41	245,74	169,33	0,4064	1,5893
-123	0,043	-0,970	0,595	2,672	1,678	0 374	8024	247,80	167.56	0,4377	1,5638
-120	0,069	-0,944	0,601	1,734	1,661	0,576	84,11	249,88	165,77	0,4584	1.5408
-115	0,107	-0,906	0.608	1,161	1,644	0,861	88,05	251,98	163,93	0,4837	1,5203
-110	0,160	-0,853	0,614	0,7997	1,626	1,260	92,04	254,09	162,05	0,5086	1,5018
- 105	0,233	-0,780	0,621	0,5649	1,608	1,770	96,11	256,20	160,09	0,5331	1.4851
-100	0,331	-0,682	0,628	0,4082	1,590	2,449	100,25	258.30	158,05	0,5573	1.4701
-95	0,459	-0,554	0,636	0,3011	1,572	3,821	104,46	260,40	155.94	0,5812	1,4565
-90	0,624	-0,389	0,643	0,2263	1,553	4,418	108,76	262,48	153.72	0,6050	1.4443
-85	0,833	-0,180	0.651	0,1729	1,534	5,783	113,13	264,53	151.40	0,6285	1.4331
-82	0,983	- 0,030	0,656	0,1482	1,523	6,747	115.80	265,75	149,95	0,6425	1.4269
-81	1,038	+ 0.025	0,658	0,1409	1,519	7,097	116.69	266,15	149.46	0.6471	1,4249
-80	1,094	+ 0,081	0,659	0,1341	1,515	7,467	117,59	266.55	148,96	0.6518	1,4230
-75	1,416	+ 0,402	0,668	0,1054	1,496	9,487	122,13	268.54	146,41	0,6748	1,4137
-70	1,803	+ 0,790	0,677	0,08393	1,476	11,914	126.75	270,48	143,73	0.6977	1,4052
-65	2,267	+ 1,254	0,686	0,06756	1,456	14,801	131,45	272.37	140,92	0,7204	1,3974
-60	2,818	+ 1,805	0,696	0,05494	1,435	18201	136,22	274,20	137.98	0.7429	1,3903
-55	3,464	+ 2,451	0,707	0,04508	1,414	22,182	141,08	275,98	134.90	0.7652	1,3836
-50	4,215	+ 3,202	0,718	0,03730	1,392	26,809	146.00	277,67	131,67	0.7873	1,3774
-45	5,080	+ 4,067	0,729	0,03109	1,370	32,164	151,00	279,30	128.30	0,8092	1,3715
-40	6,070	+ 5,057	0,742	0,02609	1.347	38,328	156,08	280,83	124.75	0,8309	1.3659
-35	7,194	+ 6,181	0.755	0,02202	1,323	45.413	161.23	282,27	121.СМ	0.8524	1,3606
-30	8,464	+ 7,451	0,770	0,01868	1.298	53,533	166,46	283,60	117.14	0.8737	1,3555
— 25	9,888	+ 8,875	0,785	0,01591	1,272	62,853	171,78	284,81	113,03	0.8949	1,3504
-20	11,48	+ 10,46	0,803	0.01361	1.245	73,475	177,18	285.89	108.71	0.9159	1,3454
- 15	13.25	+ 1223	0,821	0,01167	1,216	85,689	182,68	286.80	КМ.12	0,9369	1,3402
-10	1520	+ 14,18	0,842	0.01002	1,186	99,800	188,30	287.54	99,24	0.9579	1 3350
-5	17,36	+ 1634	0,866	0,008617	1,153	116.049	194,07	288 06	93,99	0.9788	1,3294
0	1973	+ 18.71	0,893	0,007405	1,118	135 (М3	200,00	288,31	88,31	1,0000	1,3233
5	22Д 3	+ 2131	0,926	0,006348	1,079	157.529	206,16	288,21	82,05	1.0215	1,3165
10	25,18	+ 24.16	0,965	0,005415	1,036	184,672	212,64	287,66	75,02	1,0436	1,3086
15	2829	+ 2727	1.015	0,004573	0,985	218.674	219,61	286.43	66,82	1.0669	1,2988
20	31,71	+ 30,69	1,085	0,003785	0,921	264 200	227,41	284 08	56,67	1.0925	1,2859
25	35,48	+ 34,46	1,205	0,002977	0,829	335.908	237,21	279,21	42,00	1,1242	1,2651
28,8	38,70	+ 37,68	1.731	0,001731	0,577	577,700	259,26	259,26	0,00	1,1961	1,1961
3.2.8. СЛИВ, ВОССТАНОВЛЕНИЕ, ПОВТОРНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИЛИ УНИЧТОЖЕНИЕ ХЛАДАГЕНТОВ 1023
Таблица 3.2.7-76
Удельный объем R13 в состоянии перегретого пара, дм’/кг
Темпера» турана лтм насыще- на, *С	Давление налнмн насыще- ння. 6щ>	Перегрев, К													
		0	5	10	15	20	25	30	40	50	60	70	80	90	100
-130	0,03	4266.0	4416,0	4567,0	4717.0	4867.0	5017,0	5167,0	5467.0	5766,0	6066,0	6365,0	6665,0	6964.0	7263.0
-123	0,04	2672,0	2763,0	2855,0	2946.0	3037,0	3128,0	3219,0	3401.0	3583,0	3765,0	3946,0	4128,0	4310.0	4491,0
-120	0,07	1734,0	1791,0	1849.0	1907,0	1964,0	2021,0	2079,0	2194,0	2308,0	2423,0	2537,0	2651,0	2766,0	2880,0
-115	о,п	1161,0	1199,0	1236,0	1274.0	1311,0	1349.0	1386,0	1461,0	1536,0	1610.0	1685,0	1759,0	1833,0	1908,0
-ПО	0,16	799,6	825,0	850,3	875,6	900,8	926,0	951,2	1001.0	1052.0	1102,0	1152,0	1202,0	1252.0	1301,0
-103	0,23	564,8	582,4	600,0	617,5	635,0	652,4	669,8	704,6	739,2	773,8	8083	842,7	877,2	911.5
-100	033	408.2	420,7	433,2	445,7	458,1	470,5	482,8	507,4	532,0	5563	580,9	605,3	629,6	653.9
-95	0,46	301.1	310,2	319,3	328.4	337,4	346,4	355,4	373,3	391,1	408,8	4263	444,1	461,7	479,3
-90	0,62	226,2	233,1	239,8	246.6	253,3	260,0	266,6	279,9	293,1	306,2	3193	332,3	345.3	358,3
-85	0,83	172.9	178,0	183.2	188.3	193,4	198,5	203,5	213,5	223,5	233,4	243.3	253,1	262,9	272.7
-82	0,98	148.2	152,6	157,0	161,4	165,7	170,1	174,4	182,9	191,4	199,9	2083	216.6	225.0	233,3
-81	1.04	140.9	145,1	149,3	153,5	157,6	161,7	165,8	174.0	182.0	190,0	198.0	206,0	213.9	221,7
-80	1.09	134.1	138,1	142,1	146,0	150.0	153,9	157,8	165.5	173,2	180,8	188,4	195,9	203,4	210,9
-75	1.41	105,4	108.6	111,7	114,9	118.0	121,0	124,1	130,1	136,1	142,1	148,0	153.9	159,7	165.6
-70	1.80	83,92	86,47	88,99	91,49	93,97	96,42	98,86	103,7	108,4	113,2	117.9	122,5	127,1	131.7
-65	2,27	67 J 5	69.64	71.69	73,72	75.73	77.72	79,69	8339	87,43	91ДЗ	95,00	98,74	102,4	106.1
-60	2.82	54.93	56,66	5835	60,03	61.68	6332	645*4	68 J3	71Д7	7437	77,44	80.48	8330	86.49
-55	3,46	45,07	46,52	47,95	4933	50,73	52,09	53,43	56,08	58,68	61Д5	63,78	66,28	68,76	71Д2
-50	4.22	37Д9	38.53	39.74	40,92	42.09	43.23	4437	4639	48,77	50,91	53,02	55.11	57,17	59Д2
-45	3.08	31.08	32,15	33.19	34Д0	35Д0	36,18	37.14	39,03	4037	42.68	44,46	46Д2	47,96	49,68
-40	6,07	26.08	27.00	27,91	28,79	29.65	3030	3133	32,95	3432	36,07	3739	39,08	4035	42.01
-35	7,20	22.01	22,83	23,62.	24Д9	25,14	25.88	26,60	28,01	2937	30,70	32.01	ЗЗД9	3435	35,80
-30	8.46	18,67	19,41	20,11	20,79	21,45	22,10	22,73	23.96	25,15	2631	27,44	2835	29,64	30,72
-25	9.89	15,91	16.57	17Д1	17,82	18,40	18.97	1934	20,62	21,67	22,68	23,67	24,64	2539	2633
-20	11,48	13,60	14Д1	14,78	1534	1537	1637	1637	1734	18,77	19,67	2034	2139	22Д2	23,05
-15	13Д5	11,66	12Д2	12,75	13Д6	13,74	14 ДО	14,65	1531	1634	17,14	17.91	18,67	19,41	20,13
-10	15Д0	10.02	10.55	11,04	ИЗО	115*4	1236	12,77	1335	14Д9	15,01	15,70	1637	17,03	17,67
-5	17Д6	8,613	9,116	9376	10,01	10,41	юзо	11,18	1138	1236	13 ДО	13,82	14,43	15,01	1539
0	19,73	7,403	7,888	8,325	8,730	9,110	9,470	9,814	10.46	11,07	11,66	12Д2	12,76	13Д9	13,81
5	2233	6,346	6,823	7,247	7,630	7,987	8,323	8,642	9,242	9,796	юзз	10,84	1134	11,81	12Д8
10	25,18	5,413	5,898	6310	6,678	7,015	7,331	7.629	8,185	8,693	9,184	9,652	10,10	1034	10.96
15	2830	4,572	5.080	5,490	5.847	6,169	6,468	6.747	7,265	7,734	8.186	8.616	9,027	9,424	9,809
20	31,71	3,784	4,350	4,766	5,116	5,427	5,711	5.975	6,460	6,904	7,311	7,707	8,085	8.448	8,800
Удельная энтальпия R13 в состоянии перегретого пара, кДж/кг
Таблица 3.2.7-7в
Темпера» турана лнам насыще- но. *С	Давление на лтм насыще- но. fap	Перегрев, К													
		0	5	10	15	20	25	30	40	50	60	70	80	90	100
-130	0,03	245,7	247,9	250,0	252,2	254,5	256,8	259,1	263,9	268,8	273.9	279.1	284,5	290,1	295.7
-125	0,04	247,8	250,0	252,2	254,4	256,7	259,1	261.4	266,3	271.3	276,5	281,8	287,3	292,9	298,6
-120	0.07	249,9	252.1	254.4	256,7	259,0	261,4	283,8	268,7	273,8	279,1	284,5	290,0	295,7	301,5
-115	0.11	252,0	254.2	256,5	258.9	261,3	263,7	266,2	271,2	276,4	281,7	287,2	292,8	298,5	304,4
-110	0,16	254,1	256.4	258,8	261.1	263,6	266.0	268,5	273.7	278,9	284,3	289,9	295,6	301,4	307,3
-105	0,23	256,2	258,6	261,0	263.4	265,9	268,4	270.9	276,1	281,5	287.0	292.6	298,4	304.3	310Д
-100	0.33	258,3	260,7	263,2	265,7	268,2	270,7	273,3	278,6	284,1	289,7	295,4	301,2	307,2	313,3
-95	0.46	260,4	262,9	265,4	267.9	270,5	273.1	275,7	281,1	286,7	292,3	298.1	304.0	310.1	316.3
-90	0.62	262,5	265,0	267,6	270,2	272,8	275,5	278,1	283,6	289,3	295,0	300,9	306,9	313.0	319,2
-85	0,83	264,5	267,1	269,7	272.4	275,1	277.8	280,5	286,1	291.8	297,7	303.6	309.7	315,9	322,2
-82	0,98	265,7	268.4	271,0	273,7	276,4	279.2	282,0	287,6	293,4	299.3	305.3	311.4	317,7	324,0
-81	1,04	266.2	268,8	271,5	274,2	276,9	279.7	282,4	288,1	293,9	299,8	305,8	312,0	318,2	324,6
-80	1,09	266,6	269,2	271,9	274,6	277,3	280,1	282,9	288,6	294,4	300.3	306,4	312.5	318.8	325,2
-75	1,41	268.5	271,3	274,0	276,8	279,6	282.4	285,3	291.1	297,6	303.0	309,1	315,4	321,7	328,2
-70	1,80	270,5	273,3	276,1	278,9	281,8	284.7	267,6	293,5	299,5	305,6	311,9	318,2	324,7	331.2
-65	2.27	272,4	275,2	278,1	281,1	284,0	286.9	289.9	295,9	302,1	308.3	314,6	321,0	327,5	334.2
-60	2.82	274,2	277.2	280,1	283,1	286,1	289.1	292.2	298,3	304,6	310,9	317,3	323,8	330,4	337,1
-55	3,46	276,0	279,0	282,1	285,1	288,2	291,3	294,4	300,7	307,0	313,5	320,0	326,6	333.3	340.1
-50	4.22	277,7	280,8	284,0	287,1	290,3	293,4	296,6	303,0	309.5	316,0	322,6	329,4	336,1	343.0
-45	5,08	2793	282,5	285,8	289,0	292,3	295,5	298,8	305,3	311,9	318,6	325.3	332,1	339.0	345.9
-40	6,07	280,8	284,2	287,5	290,9	294,2	297.5	300.9	307,5	314.3	321,0	327,9	334.8	341,8	348.8
-35	7.20	282,3	285.8	289,2	292,6	296.1	299,5	302,9	309,7	316.6	323,5	330.5	337,5	344.6	351.7
-30	8,46	283,6	287,2	290,8	294,3	297,9	301,4	304.9	311,9	318.9	325,9	333.0	340,1	347.3	354,6
-25	9.89	284,8	288.6	292,3	296,0	299,6	303.2	306,8	314,0	321,1	328,3	335,5	342.7	350.0	357,4
-20	11.48	285,9	289,8	293,7	297,5	301,3	305,0	308,7	316,0	323.3	330,7	338,0	345.3	352.7	360.2
-15	13Д5	286,8	291.0	295.0	299.0	302.8	306,7	310.5	318.0	325,5	332,9,	340,4	347.9	355.4	362,9
- 10	15 ДО	287.5	291,9	296,2	300,3	304.3	308,3	312,2	319,9	327,6	335,2	342,8	350,4	358,0	365,7
-5	1736	288,1	292,7	297.2	301.5	305,7	309.8	313,8	321.8	329,6	337,4	345.1	352,9	360.6	368.3
0	19.73	288,3	293,3	298,1	302,6	307.0	311,2	315,4	323,6	331,6	339,5	347.4	355,3	363,1	371.0
5	2233	288,2	293,7	298.7	303.5	308,1	312.5	316,9	325.3	333,5	341,6	349.7	357.7	365,6	373,6
10	25,18	287.6	293,8	299,2	304,3	309,1	313,7	318,2	326,9	335,3	343,6	351.8	360,0	368,1	376.2
15	2830	286,4	293,5	299,4	304,8	309,9	314,8	319,4	328,4	337,1	345,6	354,0	362.3	370,5	378.7
20	31,71	•284,1	292,7	299,3	305,2	310,6	315,7	320,5	329,8	338,8	347,4	356.0	364,5	372.8	381,2
1024
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Абсолютное давление, 10 Па (ба|
Удельная энтальпия, кДж/кг
Рис. 3.2.7-6. Диаграмма состояния^, Igp) для R13 В1
Таблица 3.2.7-8а
Характеристики R13B1 на линии насыщения
Темпера- тура 1, °C	Абсолют- ное давление ра, бар	Мано- метриче- ское давление Р„ бар	Удельный объем		Плотность		Энтальпия		Теплота испарения ЛЛ, кДж/кг	Энтропия	
			жидкости V\ дм3/кт	пара И", м3/кг	жидкос- ти р', кг/дм3	парар", кг/м3	жидко- сти h', кДж/кг	пара Л*, кДж/кг		ЖИДКОСТИ У, кДж/(кг-К)	пара j”, кДж/(кг-К)
-100	0.077	-0,936	0,462	1,246	2,164	0,802	133,47	262,51	129,04	0,7026	1,4479
-95	0,112	-0.901	0,466	0,8786	2,145	1,138	136,21	264,20	127,99	0.7183	1,4367
-90	0,159	-0,854	0,470	0,6329	2,125	1,580	139,01	265.90	126,89	0.7338	1,4265
-85	0,223	-0.790	0,474	0.4649	2,105	2,151	141,88	267,61	125,73	0.7492	1,4174
-80	0,305	-0.708	0,479	0.3476	2,055	2,876	144,81	269,31	124,50	0.7645	1,4091
-75	0,410	-0,603	0,484	0.2642	2,065	3,785	147,81	271,02	123,21	0,7798	1,4016
-70	0,542	-0,471	0,489	0,2038	2,044	4,906	150,88	272,72	121,84	0,7951	1,3948
-65	0,706	-0307	0,494	0.1594	2,023	6,273	154.01	274,41	120.40	0,8103	1,3887
-60	0,908	-0,105	0,499	0,1262	2,001	7.923	157,21	276,09	118,88	0,8254	1,3831
-58	1,000	-0,013	0,501	0,1153	1,993	8,673	158,51	276.76	118.25	0,8314	1,3810
-57	1,049	+ 0,036	0,502	0,1103	1,988	9,066	159.16	277,09	117,93	0.8345	1,3800
-55	1,152	+ 0,139	0,505	0,1011	1,979	9,891	160,47	277,75	117,28	0,8405	13781
-50	1,445	+ 0,432	0,510	0.08179	1,957	12226	163,79	279,40	115,61	0.8555	1,3735
-45	1,792	+ 0,779	0.516	0.06684	1,934	14,961	167,18	281,02	113,84	0,8704	1,3694
-40	2,199	+ 1,186	0,523	0.05511	1,911	18,145	170,62	282,62	112,00	0,8852	1,3656
-35	2,674	+ 1,661	0.529	0.04580	1,887	21.834	174,12	284,18	110,06	0,9000	1,3621
-30	3.222	+ 2,209	0336	0,03835	1,863	26,075	177.67	285.71	108,04	0,9146	13589
-25	3,851	+ 2,838	0,543	0,03232	1,838	30040	181,27	287,21	105,94	0.9291	1,3560
-20	4,568	+ 3,555	0,551	0,02742	1,813	36,469	184,93	288,67	103,74	0,9435	13533
-15	5,379	+ 4366	0,559	0,02338	1,786	42,771	188,62	290,08	101,46	0,9578	13508
-10	6,292	+ 5,279	0,568	0,02004	1,759	49,900	192,37	291.44	99,07	0,9720	13485
-5	7,315	+ 6302	0,577	0,01725	1.731	57,971	196,16	292,74	96,58	0,9861	13462
0	8,454	+ 7,441	0,587	0,01491	1.702	67,069	200,00	293,98	93,98	1,0000	1,3441
5	9,719	+ 8,706	0,597	0.01293	1,672	77Д39	203,89	295,16	9127	1,0138	1,34210
10	11,12	+ 10,10	0,609	0.01125	1,641	88,888	207.84	296,25	88,41	1,0276	13399
15	12,66	+ 11.64	0,621	0.009804	1,608	101,999	211,85	297,26	85,41	1,0413	1,3377
20	14Д5	+ 1333	0,635	0.008559	1,574	116.836	215,93	298,16	8223	1,0550	13355
25	16,20	+ 15.18	0,650	0.007479	• 1,537	133,707	220,11	298,94	78,83	1,0687	1,3331
30	1822	+ 1720	0,667	0.006535	1,499	153,022	224,40	299.58	75,18	1,0826	1,3305
35	20,43	+ 19.41	0.686	0,005705	1,457	175,284	228,83	300.04	7121	1,0966	13276
40	22,83	+ 21,81	0.708	0.004969	1,411	201,247	233,46	300,28	66,82	1,1109	13243
45	25,44	+ 24.42	0,734	0.004310	1,360	232,018	238.34	300,23	61,89	1,1258	13203
50	28^8	+ 2726	0.767	0,003711	1,303	269,469	243,59	299,79	5620	1,1415	13154
55	31Д5	+ 3033	0,809	0,003157	1.234	316,756	249.41	298,76	49Д5	1,1586	13090
60	34,69	+ 3337	0,872	0,002619	1,146	381,825	256,24	296,70	40,46	1,1784	1,2999
65	3831	+ 37,29	0.999	0,002018	1,000	495,540	265.88	291,84	25,96	1,2061	1,2829
67	39,85	+ 3833	1,343	0,001343	0,744	744.601	279,01	279,01	0,00	1,2443	1,2443
3.2.8. СЛИВ, ВОССТАНОВЛЕНИЕ, ПОВТОРНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИЛИ УНИЧТОЖЕНИЕ ХЛАДАГЕНТОВ 1025
Таблица 3.2.7-86
Удельный объем R13B1 в состоянии перегретого пара, дм’/кг
Талерату- рана тине насыщена, •с	Давлен* налип насыщена, бар	Перегрев, К													
		0	5	10	15	20	25	30	40	50	60	70	80	90	100
-100	0,08	1247,0	1284,0	1321,0	1357,0	1394,0	1431,0	1467,0	1540,0	1613,0	1686,0	1759,0	1832,0	1907.0	1979,0
-95	о.н	879.5	904,8	930,1	955,3	980,5	1006,	1031.0	1081,0	1131,0	1182,0	1232,0	1282.0	1332,0	1382.0
-90	0,16	633,5	651,4	669.2	687,0	704,8	722.6	740,3	775,8	811,1	846,5	881.7	917.0	952.2	987,3
-85	0,22	465 Д	478,2	491,1	503.9	516,7	529,5	542,3	567,8	593,3	618,7	644,1	669.4	694,7	720,0
-80	0.30	347.9	357,4	366,9	376,3	385,8	395,2	404,6	423,3	442,0	460.6	479,2	497,8	516,3	534,9
-75	0,41	264,4	271,6	278,6	285,7	292,8	299,8	306,8	320,9	334,8	348.8	362,7	376,5	390,4	404,2
-70	0.54	204,0	209,4	214.8	220,3	225,6	231,0	236,3	247,0	257,6	268,2	276,8	289,3	299,8	310,3
-65	0,71	159,5	163,7	167,9	172,1	176,3	180,5	184,6	192,9	201,0	209,2	217.3	225,5	233,6	241,6
-60	0,91	126,3	129,6	132,9	136,2	139,5	142,8	146,0	152,5	159,0	165,4	171,7	178.1	184,4	190.7
-58	1,00	115.4	1183	121,5	124.5	127,5	130,5	133,4	139.3	145,2	151,0	156.8	162,6	168,3	174.1
-57	1.05	110,4	113,3	116,2	119,1	121,9	124,8	127,6	133,3	138,9	144,4	150,0	155.5	161,0	166.4
-55	1.15	101,1	103,8	106,5	109,1	111,7	114,3	116,9	122,1	127,2	132,3	137.3	142,4	147,4	152,4
-50	1,44	81,86	84,03	86,17	8831	90,42	9233	94,62	98,78	102,9	107,0	111,1	115,1	119,1	123,1
-45	1.79	66,89	68,67	70,44	72,18	7332	75,64	77J5	80,75	84,11	87,44	90,75	94,03	97Д0	100,6
-40	2,20	55,15	56,63	58,09	5934	60.98	62.41	63,82	66,62	69.40	72,14	74,86	7736	8035	8232
-35	2.67	4533	47.08	4831	4933	50.73	5132	53,11	55,45	57.76	60,04	6230	6435	66,77	6839
-30	3.22	3837	39,43	40,48	4131	4233	4334	4434	4631	48.46	5038	5238	54,16	56,02	5738
-25	3,85	3235	3336	34,15	35,04	3531	36,77	37,63	39Д1	40,96	4239	4430	45,79	47Д7	4833
-20	4,57	27,43	2832	29.00	29,77	3032	3136	32,00	33,44	34,86	3635	37,63	38,99	4033	41,67
-15	5,38	2339	24,09	24,77	25,44	26,09	26,74	27Д8	28,63	29,86	31,06	3235	33,42	3437	35,72
- 10	6,29	20.05	20.66	2136	21,85	22,43	23,00	2336	24.65	25,72	26,77	27,80	28,81	29,81	30,80
-5	7.31	1737	17,81	1634	18,87	1938	19,88	20Д7	2134	22Д8	2330	24.10	24,98	25,86	26,72
0	8,45	1432	15,42	15,89	1636	16,82	1736	17,70	1836	1939	2030	21,00	21,77	2234	23 ДО
5	9,72	1234	1339	13,83	1434	14,65	15,06	15,45	16Д1	1636	17,68	1838	19,07	19,75	20,42
10	11,11	1136	П.67	12,07	12,45	12,81	13,18	1333	14,22	14.89	1533	16.16	16,77	17Д8	1737
15	12,65	9.811	10,19	1036	10,81	1134	1137	изо	1232	13,12	13,70	1437	14,82	15Д5	15,88
20	1434	8.566	8,923	9.263	9.588	9,902	юзо	10,49	11.06	И.61	12,13	12,64	13,14	13,62	14,09
25	16Д0	7.485	7.823	8.141	8,445	8,735	9.016	9.277	9,800	юзо	10,78	1134	11,69	12,12	1235
30	1832	6,540	6,864	7,166	7,451	7,723	7,983	8,234	8,705	9,163	9,600	10.02	10,43	10,83	11,21
35	20,43	5,710	6,024	6,313	6,583	6,839	7,082	7,316	7,751	8,174	8,576	8.961	9,334	9,696	10,05
40	22,83	4.964	5,283	5.563	5,822	6.064	6,294	6,513	6,927	7,308	7,679	8.034	8.376	8,708	9,030
45	25,44	4,314	4,626	4,900	5,150	5,382	5,600	5,807	6,195	6,548	6,892	7,220	7,535	7,840	8,135
50	2837	3,715	4,042	4,312	4.556	4,779	4,987	5.184	5,549	5,887	6,198	6.502	6,794	7,074	7.346
55	3135	3,165	3,510	3,779	4.029	4,245	4.445	4,632	4,977	5,295	5.583	5,867	6.137	6,397	6,648
Удельная энтальпия R13B1 в состоянии перегретого пара, кДж/кг
Таблица 3.2.7-8в
Телерату- рана лип насыщеиг, “С	Давлен* на лнн насыщена, бар	Перегрев, К													
		0	5	10	15	20	25	30	40	50	60	70	80	90	100
- 100	0,08	262,5	264,3	266,1	267.9	269.8	271.6	273,5	277,4	281.4	285,5	289,6	293,9	298,3	302.7
-95	0,11	264.2	266,0	267,8	269,7	271,6	273,5	275,4	279,3	283,4	287.5	291,7	296,0	300,4	304,9
-90	0,16	265.9	267,7	269,6	271.5	273,4	275,3	277,3	281,3	285,4	289,5	293,8	298.2	302,6	307,1
-85	0,22	267.6	269,5	271,4	273,3	275,2	277,2	279,2	283,2	287.4	291,6	295.9	300.3	304.8	309.4
-80	0.30	269,3	271,2	273,1	275,1	277.1	279,1	281,1	285,2	289.4	293,7	298,0	302.5	307,0	311,6
-75	0.41	271.0	273,0	274,9	276.9	278.9	280,9	283,0	287,1	291.4	295,7	300,1	304.6	309,2	313.9
-70	0,54	272.7	274.7	276,7	278,7	280,7	282.8	284.9	289,1	293,4	297,8	302,3	306,8	311,4	316,1
-65	0.71	274.4	276,4	278,5	280.5	282,6	284,7	286,8	291,1	295,4	299,9	304,4	309,0	313,6	318,4
-60	0,91	276.1	278,1	280,2	282,3	284,4	286,5	288,7	293,0	297,4	301.9	306.5	311.1	315,9	320,7
-58	1,00	276,8	278.8	280.9	283.0	285,1	287,3	289,4	293,8	298,2	302,8	307.3	312,0	316,8	321,6
-57	1,05	277.1	279,2	281,3	283.4	285,5	287,6	289.8	294.2	298.6	303,2	307.8	312,5	317.2	322,0
-55	1.15	277,8	279,8	282,0	284,1	286,2	288,4	290,5	295,0	299.4	304,0	308,6	313,3	318,1	322.9
-50	1.44	279,4	281,5	283,7	283,8	288.0	290,2	292,4	296.9	301.4	306,0	310.7	315,5	320.3	325.2
-45	1.79	281,0	283.2	285.4	287,6	289.8	292,0	294,3	298.8	303.4	308,1	312.8	317,7	322,5	327.5
-40	2,20	282,6	284.8	287,1	289,3	291.6	293,8	296.1	300,7	305,4	310,1	314.9	319,8	324.7	329.7
-35	2.67	284.2	286,5	288,7	291.0	293,3	295,6	297,9	302,6	307,4	312,2	317.0	322.0	326,9	332.0
-30	3,22	285,7	288,0	290,4	292.7	295,0	297,4	299.7	304,5	309,3	314.2	319.1	324.1	329,1	334,2
-25	3.85	287.2	289.6	292,0	294,3	296,7	299.1	301.5	306,4	311,2	316.2	321.2	326,2	331,3	336,5
-20	4,57	288,7	291,1	293,5	296,0	298,4	300,8	303,3	308,2	313,2	318,2	323.2	328,3	333,5	338,7
- 15	5.38	290.1	292,6	295,1	297,5	300,0	302,5	305.0	310,0	315,1	320.1	325,3	330,4	335,6	340,9
-10	6,29	291,4	294,0	296.5	299.1	301,6	304,2	306,7	311,8	316,9	322,1	327,3	332,5	337,8	343,1
-5	7,31	292,8	293,4	298,0	300.6	303,2	305,8	308,4	313,6	318,8	324,0	329,3	334,6	339,9	345,3
0	8.45	294,0	296,7	299,4	302,0	304.7	307,3	310,0	315,3	320,6	325,9	331,2	336,6	342,0	347,4
5	9.72	295,2	298.0	300,7	303,4	306,2	308,9	311,6	317,0	322,4	327,8	333,2	338,6	344,1	349,6
10	11,11	296,3	299.1	302.0	304,8	307,6	310,4	313,1	318,6	324,1	329,6	335.1	340,6	346,1	351,7
15	12,65	297.3	300,3	303,2	306.1	308,9	311.8	314,6	320,2	325,8	331.4	337.0	342.6	348,2	353,8
20	14Д4	298.2	301,3	304,3	307,3	310,3	313.2	316,1	321,8	327,5	333,2	338,8	344,5	350,2	355,9
25	16.20	299.0	302,2	305,4	308,5	311,5	314,5	317,4	323,3	329,1	334,9	340,7	346,4	352,2	358,0
30	18Д2	299.6	303,0	306,3	309.5	312,7	315,7	318,8	324,8	330,7	336,6	342,5	348,3	354,2	360,0
35	20,43	300,1	303,7	307,1	310.5	313,7	316,9	320,1	326,2	332,3	338,3	344.2	350,2	356.1	362,0
40	22.83	300,2	304.2	307.8	311.3	314,7	318,0	321,3	327,6	333,8	339,9	346.0	352,0	358,0	364,0
45	25,44	300.2	304.5	308.4	312.1	315,6	319,0	322,4	328,9	335,2	341.5	347.6	353,8	359.9	366,0
50	28,27	299,8	304,5	308,7	312.6	316,3	319,9	323,4	330,1	336,6	343,0	349,3	355,5	361.7	367,9
55	31Д5	298.8	304,3	308,8	313.1	317.0	320,7	324.3	331,3	338,0	344.4	350,9	357.2	363,5	369.8
1026
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Удельная энтальпия, кДж/кг
Рис. 3.2.7-7. Диаграмма состояния (й, 1gр) для R22
Характеристики R22 на линии насыщения
Таблица 3.2.7-9а
Темпера- тура т,°С	Абсо- лютное давление Ра, бар	Маномет- рическое давление А. бар	Удельный объем		Плотность		Энтальпия		Теплота испарения ДА, кДж/кг	Энтропия	
			жидкости р, дм3 /кг	пара И", м’/кт	жидкос- ти р’, кг/дм3	пара р ”, кт/м3	ЖИДКОСТИ h', кДж/кг	пара А”, кДж/кг		жидкости s', кДж/(кг-К)	пара s”, кДж/(кг-К)
-100	0,020	-0,993	0,636	8,008	1,570	0,124	95,87	359.35	263.48	03310	2,0526
-90	0,048	-0,965	0,647	3,581	1,545	0,279	105,32	364,23	258.91	0,5840	1,9976
-80	0,104	-0,909	0,658	1,763	1,519	0,567	114,90	369,15	254,25	0,6349	1.9512
-70	0,205	-0,808	0,669	0,9409	1,493	1,062	124.66	374,08	249,42	0,6841	1,9118
-65	0,279	-0,734	0,675	0,7055	1,479	1,417	129,62	376.54	246,92	0,7082	1,8944
-60	0,374	-0,639	0.682	03372	1,466	1,861	134.63	378.98	244,35	0,7320	1.8783
-55	0,494	-0,519	0,688	0,4148	1,452	2,410	139.71	381.41	241,70	0,7555	1,8634
- 50	0,643	-0,370	0,695	0,3146	1,438	3.080	144,85	383.81	238,96	0,7788	1.8496
-45	0.827	-0,186	0,702	0.2570	1,424	3,891	150.05	386,18	236.13	0.8018	1,8367
-41	1,002	-0,011	0,707	0,2149	1.412	4,653	154,27	388.05	233,78	0,8200	1,8270
-40	1,049	+ 0,036	0,709	0.2057	1,409	4,861	155,32	388.52	233,20	0,8245	1,8247
-35	1,317	+ 0,304	0,716	0,1664	1,395	6,009	160,66	390.82	230,16	0,8471	1,8135
-30	1,635	+ 0,622	0,724	0,1358	1,380	7363	166,07	393.07	227,00	0,8695	1.8030
-15	2,010	+ 0.997	0,732	0.1119	1.365	8,936	171,55	395,27	223,72	0.8917	1.7932
-20	2,448	+ 1,435	0,740	0,09284	1.349	10.771	177,10	397,42	220.32	0,9137	1,7840
- 15	2,957	+ 1,944	0,749	0.07763	1,334	12,881	182.71	399,51	216.80	0,9355	1,7753
-10	3,543	+ 2,530	0,758	0,06534	1,317	15,304	188,40	401.53	213.13	0.9572	1,7670
-5	4,213	+ 3,200	0,768	0,05534	1,301	18,070	194,16	403,48	20932	0.9787	1,7592
0	4,976	+ 3,963	0.778	0,04714	1,284	21.213	200,00	405,36	205,36	1,0000	1,7518
5	5,838	+ 4,825	0,788	0.04036	1,267	24,777 .	205,91	407,15	201,24	1,0212	1,7447
10	6,807	+ 5,794	0.800	0.03471	1,250	28.810	211,90	408,86	196,96	1.0423	1,7378
15	7,891	+ 6,878	0,811	0,02999	1,231	ЗЗД44	217.98	410.47	192,49	1,0632	1,7312
20	9,099	+ 8,086	0,824	0,02600	1,213	38.461	224,14	411,97	187,83	1.0841	1,7248
25	10,44	+ 9,427	0,837	0.02262	1,193	44.208	230,40	413.36	182,96	1,1049	1,7185
30	11,92	+ 10.90	0,851	0.01974	1,173	50.658	236.75	414,62	177,87	1,1256	1,7123
35	13Д5	+ 12.53	0.867	0.01727	1,153	57,903	243,22	415,73	172,51	1,1463	1,7061
40	15,34	+ 1432	0,883	0,01514	1,131	66.050	249.81	416,69	166,88	1,1670	1,6999
45	17.29	+ 16.27	0,902	0.01328	1,108	75301	256,54	417,45	160,91	1,1878	1,6935
50	19,42	+ 18,40	0,921	0,01167	1,084	85,689	263,43	418,01	154,58	1,2087	1,6870
55	21,74	+ 20,72	0.944	0,01025	1,059	97360	270,51	418,31	147,80	1.2297	1,6801
60	24,27	+ 23.25	0,968	0,009001	1,032	111.098	277.81	418,30	140,49	1.2511	1.6728
65	27 00	+ 25,98	0,997	0.007887	1,003	126.790	285,38	417,93	132,55	1.2728	1,6648
70	29.96	+ 2894	1,030	0.006889	0,970	145.158	293.30	417.07	123.77	1,2952	1.6559
75	33,16	+ 32,14	1,069	0,005983	0,935	167,140	301,65	415,59	113,94	1,3185	1,6456
80	36.62	+ 35,60	1,118	0.005149	0,894	194.212	310,74	413,22	102,48	1,3432	1,6334
85	40,37	+ 3935	1,183	0.004358	0.845	229.463	320,85	409,45	88 ДО	1,3704	1,6178
90	44,43	+ 43.41	1,282	0.003564	0,780	280.583	332,99	403,03	70.04	1,4027	1,5956
95	48,83	+ 47,81	1,521	0.002551	0,657	392,003	352,17	387.12	34?5	1,4535	1,5484
96	49.77	+ 48,75	1,906	0,001906	0,524	524,658	368,38	368.38	0.00	1,4970	1.4970
3.2.8. СЛИВ, ВОССТАНОВЛЕНИЕ, ПОВТОРНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИЛИ УНИЧТОЖЕНИЕ ХЛАДАГЕНТОВ 1027
Удельный объем R22 в состоянии перегретого пара, дм’/кг
Таблица 3.2.7-96
Тсимрату- ра налиме насыщена, °C	Дакютее налиме насыщена, бар	Перегрев, К													
		0	5	10	15	20	25	30	40	50	60	70	80	90	100
-100	0,02	8015,0	8248.0	8481,0	8714,0	8946,0	9179,0	9411,0	9876,0	10340,0	10810,0	11270,0	11730,0	12200,0	12660,0
-90	0,05	3583,0	3682,0	3781,0	3880,0	3979,0	4078,0	4177,0	4374,0	4571,0	4769,0	4966,0	5163,0	5360,0	5556,0
-80	0,10	1764,0	1811,0	1858,0	1904,0	1951,0	1997,0	2044,0	2137,0	2229,0	2322,0	2415,0	2507,0	2600,0	2692,0
-70	0,21	941,5	965,5	989.6	1014,0	1037.0	1061,0	1085,0	1133,0	1180,0	1228,0	1275,0	1323,0	1370,0	1417,0
-65	0,28	705,8	723,6	741,4	759,1	776,7	794,4	812.0	847,1	882,1	917,0	951,9	986,7	1021,0	1056,0
-60	0,37	537,4	550,8	564,1	577,4	590.7	603,9	617,1	643,5	669,7	695,9	722,0	748,0	774,1	800,0
-55	0,49	415,0	425,2	435,4	445,6	455,7	465,8	475,9	496,0	515,9	535,9	555,7	5753	595,3	615,0
-50	0.64	324,7	332,6	340,6	348,4	356,3	364,1	371,9	387,4	402,9	418,3	433,6	448,9	464,1	479,4
-45	0.83	257,1	263,4	269,6	275,8	282,0	288,1	294,2	306,4	318,5	330,6	342,6	354,5	366,5	378,4
-41	1,00	215,0	220,2	225,4	230,6	235,7	240,9	246,0	256,1	266,1	276,2	286,1	296,0	305,9	315,8
-40	1,05	205,8	210,8	215,8	220,7	225,7	230,6	235,4	245,1	254,7	264,3	273,8	283,3	292,7	302,2
-35	1.32	166,5	170,5	174,5	178,5	182,5	186,4	190,4	198,2	205,9	213,6	221,2	228,8	236,4	243.9
-30	1.63	135,9	139,2	142.5	145,8	149,0	152,2	155,4	161,8	168,1	174,3	180,5	186,7	192,8	198,9
-25	2,01	111,9	114,6	117,4	120,1	122,7	125,4	128,0	133,3	138,4	143,6	148,7	153,7	158,7	163,7
-20	2,45	92,87	95,17	97,45	99,71	101,9	104,2	106,4	110,7	115,0	119,3	123,5	127,7	131,8	136,0
-15	2.96	77,64	79,60	8132	83,43	8531	87,18	89,03	92.68	96,29	99,85	103,4	106,9	110,3	113,8
-10	3,54	6535	67,02	68,67	7039	71,90	73,48	75,05	78,15	81,20	84.22	87,19	90,14	93,07	9587
-5	4.21	5535	56,79	5831	59,60	60.98	6234	63,69	6634	6835	7131	74,05	7636	79,04	8130
0	4,97	47,14	48,40	49,63	50,84	52,04	5331	5438	56,66	5831	61,11	63,29	65,43	6736	69,67
5	5.84	4036	41,46	4234	43,60	44,65	45,67	46,69	48,67	50,62	5233	54.41	5637	58,10	5981
10	6,81	34,72	35,69	36,65	3738	3830	39,40	4039	42,04	43,74	4540	47,04	48,65	5034	5182
15	7,89	29.99	30,87	31.71	3234	3336	34,16	3434	36,48	3738	39,44	4087	4239	43,68	45,05
20	9,10	26,01	26,79	2736	2830	29,02	29,74	30,44	3130	33,13	34,42	35,69	3683	38,16	3936
25	10,44	22,63	2334	24,03	24,71	2535	2539	26,62	27,84	29,03	30,18	3130	32,40	33,49	3435
30	11,92	19,74	20,40	21,03	21,64	2234	22,81	2337	24,47	2533	2636	2736	2835	2931	30,46
35	13.55	17Д7	17.88	18,46	19,02	1936	20,08	2039	2138	2234	23,47	24Д7	2535	26,11	2686
40	1533	15,14	15.70	1634	16,75	1735	17,73	1830	19,10	1937	2081	21,62	22,41	23.19	2385
45	17,29	13,29	13,82	1432	14,80	15,26	15.70	16,13	1635	17,74	1831	1935	1986	20,67	2135
50	19,42	11,67	12,17	12,65	13,09	1332	1334	1433	15.10	1581	1631	17.18	1784	18,47	19,10
55	21,74	1035	10,74	11,19	11,61	12,01	12,40	12,77	13.47	14.13	14,77	1539	1588	1637	17,13
60	24,26	9.002	9,471	9,902	юзо	10,68	11,04	1139	12,05	12.66	13.25	1382	1436	14.89	15,41
65	27,00	7.888	8.351	8.769	9,155	9.516	9,857	10,18	10,80	113?	1181	12,43	1284	13,43	1380
70	29,96	6,890	7,355	7.765	8,138	8,483	8,808	9,116	9,692	10,23	10,73	1131	11,68	12,13	1237
75	33,16	5.984	6,461	6,870	7,234	7,568	7.878	8,171	8,715	9.218	9,691	10,13	1037	1088	1139
80	36,62	5,151	5,658	6,070	6.429	6,752	7,051	7,330	7.846	8,319	8,762	9.172	9,576	9,963	1034
Удельная энтальпия R22 в состоянии перегретого пара, кДж/кг
Таблица 3.2.7-9в
TcMicparry- рана лине насыщена. вС	Дакютее налмен насыщена, бар	Перегрев, К													
		0	5	10	15	20	25	30	40	50	60	70	80	90	100
-100	0,02	359,3	361,8	364,4	366,9	369,5	372,1	374,8	380,2	385,7	391,3	397.1	403,0	409,0	415,1
-90	0,05	364,2	366,8	369,4	372.0	374,7	377,3	380,1	385,6	391,3	397,0	402.9	409.0	415,1	421,4
-80	0,10	369,1	371,8	374 5	377.2	379,9	382,6	385,4	391,1	396,9	402,8	408.8	415,0	421,3	427,7
-70	0,21	374,1	376,8	379,5	382.3	385,1	388.0	390,8	396,7	402,6	408,6	414,8	421,1	427,5	434,0
-65	0,28	376,5	379,3	382,1	384,9	387,8	390,6	393,5	399,4	405,4	411,6	417,8	424,2	430,6	437,2
-60	0.37	379,0	381.8	384,6	387,5	390,4	393,3	396,2	402,2	408,3	414,5	420,8	427,2	433,8	440,4
-55	0,49	381,4	384,3	387,1	390,1	393,0	396,0	398,9	405,0	411.2	417,4	423,8	430,3	436,9	443,7
-50	0,64	383,8	386,7	389,6	392,6	395,6	398,6	401,6	407,8	414,0	420,4	426,8	433,4	440,1	446,9
-45	0,83	386.2	389,1	392,1	395,1	398,2	401,2	404,3	410,5	416,9	423.3	429,8	436,5	443,2	450,1
-41	1,00	388,1	391,1	394,1	397,1	400,2	403,3	406,4	412,7	419,1	425,6	432,2	439,0	445,8	452,7
-40	1,05	388,5	391,5	394,6	397,6	400,7	403,8	406,9	413,3	419,7	426,2	432,8	439,6	446,4	453,3
-35	1.32	390,8	393,9	397,0	400,1	403,2	406,4	409.6	416,0	422,5	429,1	435,8	442,6	449,6	456,6
-30	1,63	393,1	396,2	399,4	402 5	405,7	408,9	412.2	418,7	425,3	432,0	438,8	445,7	452,7	459,8
-25	2,01	395.3	398,5	401,7	404,9	408,2	411.5	414,7	421,4	428,1	434,9	441,8	448,7	455.8	463,0
-20	2.45	397.4	400,7	404,0	407,3	410,6	413,9	417,3	424,0	430.8	437,7	444,7	451,8	458,9	466,2
- 15	2,96	399,5	402,9	406,2	409,6	413,0	416,4	419,8	426,6	433,6	440,6	447,6	454,8	462,0	469,4
-10	3.54	401,5	405,0	408,4	411,9	415,3	418,8	422,2	429,2	436,3	443,4	450,5	457,8	465,1	472,5
-5	4.21	403,5	407,0	410,5	414,1	417,6	421,1	424,7	431,8	438,9	446,1	453,4	460,8	468,2	475,7
0	4,97	405.4	409.0	412,6	416,2	419,8	423,4	427,0	434,3	441,5	448,9	456,2	463,7	471,2	478,8
5	5,84	407,1	410,9	414,6	418,3	422,0	425.6	429,3	436,7	444,1	451,6	459,1	466,6	474,2	481,9
10	6,81	408,9	412,7	416.5	420,3	424,1	427.8	431,6	439,1	446,7	454,2	461,8	469,5	477,2	485,0
15	7,89	410,5	414,4	418,3	422,2	426,1	429,9	433,8	441,5	449,2	456,8	464,6	472,3	480,2	488,0
20	9,10	412.0	416,0	420,1	424,1	428,0	432,0	435,9	443,8	451,6	459,4	467,3	475,2	483,1	491,0
25	10,44	413,4	417,6	421.7	425,8	429,9	434.0	438,0	446,0	454,0	462,0	469,9	477,9	486,0	494,0
30	1182	414,6	419,0	423,3	427,5	431,7	435,9	440,0	448,2	456,3	464,4	472,5	480,7	488,8	497,0
35	1335	415.7	420,3	424.7	429,1	433,4	437,7	441,9	450,3	458.6	466,9	475,1	483,3	491,6	499,9
40	1533	416.7	421,4	426,0	430,6	435,0	439,4	443,8	452,3	460,8	469,2	477,6	486,0	494,4	502,8
45	17,29	417,5	422,4	427.2	431,9	436.5	441,0	445,5	454,3	462,9	471,5	480,1	488,6	497,1	505,6
50	19,42	418,0	423,2	428,2	433,1	437,9	442,5	447,1	456,2	465,0	473,8	482,5	491,1	499,7	508,4
55	21.74	418,3	423 8	429.1	434,2	439.1	443,9	448,7	458,0	467,0	475.9	484,8	493,6	502,4	511,1
60	2426	418,3	424,2	429,7	435,1	440.2	445,2	450.1	459,6	468,9	478.0	487,1	496,0	504,9	513,8
65	27.00	417,9	424,3	430.2	435.8	441,1	446,3	451,4	461,2	470,8	480,1	489,3	498,4	507,4	516,4
70	2986	417,1	424,0	430,3	436,3	441.9	447,3	452,6	462.7	472,5	482,0	491,4	500,7	509,9	519,0
75	33.16	415,6	423.3	430,2	436,5	442.4	448,1	453,6	464,0	474,1	483,9	493,4	502,9	512,2	521,5
80	36,62	413.2	422,2	429,7	436,5	442,8	448,7	454,4	465,3	475.6	485.6	495,4	505,0	514,5	524,0
1028
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Удельная энтальпия, кДж/кг
Рис. 3.2.7-8. Диаграмма состояния (h, lg р) для R23
Характеристики R23 на линии насыщения
Таблица 3.2.7-10а
Темпера- тура °C	Абсолют- ное давление Ра, бар	Мано- метриче- ское давление />.,бар	Удельный объем		Плотность		Энтальпия		Теплота испарения ДА, кДж/кг	Энтропия	
			жидкости Г, дм3/кг	пара V", м’/кг	жидкос- ти р', кг/дм3	пара р", кг/м3	жидко- сти Л', кДж/кг	пара Л", кДж/кг		жидкости з', кДж/(кг-К)	пара*’, кДж/(кг-К)
-130	0,021	-0,992	0,636	8,065	1,570	0,123	3238	305,59	273,21	0.1882	2,0967
-125	0,036	-0,977	0,641	4,850	1.558	0,206	38,03	308.09	270,06	0.2270	2,0499
-120	0,059	-0,954	0,646	3,032	1,546	0,329	43,75	310.57	266,82	0.2649	2.0072
-115	0,094	-0,919	0,651	1,962	1,534	0,509	4932	313,03	263.51	0,3020	1,9682
-по	0,146	-0,867	0,657	1.310	1.521	0,763	5537	315,45	260,08	0,3384	1,9325
-105	0,218	- 0,795	0,663	0.8992	1.508	1,112	61Д9	317,81	256.52	0,3741	1,8997
-100	0,318	-0,695	0,669	0,6329	1,494	1,580	6738	320.12	252,84	0.4092	1.8694
-95	0,452	-0361	0,675	0,4557	1,479	2,194	7333	322,37	249,04	0.4436	1,8415
-90	0,628	-0,385	0,682	0,3348	1,464	2,986	79,44	324,53	245,09	0.4773	1,8155
-85	0,855	-0,158	0,690	0,2506	1,448	3,990	85,61	326,61	241,00	0,5105	1 7914
-83	0,963	- 0,050	0.693	0.2242	1,442	4,460	88.09	327,42	239.33	0,5235	1,7822
-82	1,021	+ 0,008	0,695	0.2123	1,438	4.710	8933	327,82	238,49	0,5300	1.7777
-80	1,144	+ 0.131	0.698	0,1907	1,432	5,243	91,82	328,60	236.78	0,5429	1,7688
-75	1,504	+ 0,491	0,706	0,1473	1,415	6,788	98,07	330.49	232,42	0,5747	1,7477
-70	1,948	+ 0,935	0.715	0,1154	1397	8,665	104,35	332.28	227,93	0,6059	1.7279
-65	2,487	+ 1,474	0,725	0,09147	1,378	10,932	110,66	333,97	223,31	0,6364	1,7092
-60	3.135	+ 2,122	0,735	0,07333	1.359	13,636	116,99	335.54	218,55	0,6662	1,6916
-55	3,904	+ 2,891	0.746	0,05938	1,339	16,840	123,35	336.99	213,64	0.6955	1,6748
-50	4,810	+ 3,797	0,758	0,04851	1,318	20,614	129,74	338.32	208,58	0,7241	1,6588
-45	5.867	+ 4,854	0,771	0,03996	1,296	25,025	136,17	339,53	20336	0,7522	1,6436
-40	7,090	+ 6,077	0,785	0,03314	1.272	30,175	142,64	340,59	197,95	0,7799	1.6289
-35	8,496	+ 7,483	0,800	0.02766	1,248	36,153	149,18	341,50	192.32	0,8072	1,6147
-30	10,10	+ 9.08	0,817	0,02321	1,222	43,084	155.80	342.24	186,44	0,8341	1,6009
-25	11,93	+ 1091	0,836	0,01956	1,195	51,124	162,54	342,78	180.24	0,8610	1,5873
-20	13,99	+ 1297	0,856	0,01654	1,167	60.459	169.44	343,11	173,67	0,8878	1,5738
-15	1631	+ 15,29	0,879	0,01402	1,136	71326	176.55	343.17	166,62	0,9148	1,5603
- 10	1891	+ 17,89	0,906	0,01189	1,103	84,104	183.94	342.92	158,98	0,9423	1,5464
-5	21,82	+ 20.80	0,936	0,01009	1,068	99,108	191.72	342,26	150,54	0,9705	1,5320
0	25,05	+ 24,03	0,971	0,008542	1,029	117,068	200 00	341,10	141,10	1,0000	1,5166
5	28,65	+ 2733	1,013	0,007197	0,987	138.946	208.98	339.24	130,26	1,0313	1,4996
10	32,64	+ 31,62	1,066	0,006010	0,938	166,389	21896	336,40	117,44	1,0654	1,4801
15	37,05	+ 36,03	1,135	0,004933	0,881	202,716	230,45	332,00	101,55	1,1039	1,4563
20	4193	+ 4091	1.240	0,003901	0,806	256,344	244,63	324.62	79,99	1,1507	1.4235
25	4732	+ 4630	1,493	0,002640	0,669	ЗТв.Тв"?	267,35	306,05	38,70	1,2250	1,3548
25,9	483*	+ 4734	1.905	0.001905	0,524	524,934	285,19	285.19	0.00	1,2842	1,2842
3.2.8. СЛИВ, ВОССТАНОВЛЕНИЕ, ПОВТОРНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИЛИ УНИЧТОЖЕНИЕ ХЛАДАГЕНТОВ 1029
Удельный объем R23 в состоянии перегретого пара, дм’/кг
Таблица 3.2.7-106
Тетерату- рана лалм насыщена, ♦С	Давлена налаам насыщало, бц>	Перегрев, К													
		0	5	10	15	20	25	30	40	50	60	70	80	90	100
-130	0,02	8065,0	8350,0	8635,0	8919,0	9203,0	9487,0	9771,0	10340,0	10910.0	11470,0	12040,0	12600.0	13170,0	13740.0
-125	0,04	4850,0	5017,0	5183,0	5349.0	5515,0	5681,0	5846,0	6177,0	6507,0	6838,0	7167,0	7497,0	7827,0	8156,0
-120	0,06	3032,0	3133,0	3235,0	3336,0	3437,0	3538,0	3638,0	3839,0	4040,0	4240,0	4440,0	4640.0	4840,0	5040,0
-115	0,09	1962,0	2026,0	2091.0	2154,0	2218,0	2282,0	2345,0	2472,0	2599,0	2725.0	2851,0	2977,0	3102,0	3228.0
-ПО	0,15	1310,0	1352,0	1394,0	1436,0	1478,0	1519,0	1561,0	1643,0	1726.0	1808,0	1890,0	1972,0	2054.0	2135,0
-105	0.22	899,2	927,7	956,1	984,3	1012,0	1040.0	1068,0	1124,0	1179,0	1235,0	1290,0	1344,0	1399,0	1454,0
-100	032	632,9	652,8	6723	692,1	711,6	731,1	750,4	788.9	827,1	865,2	903,2	941,0	978,8	1017.0
-95	0,45	455,7	469,9	484,0	498,0	511,9	525,7	539,4	566,8	593,9	620,8	647,7	674,4	701,1	727,7
-90	0,63	334,8	345,3	355,6	365,8	375.9	386,0	396,0	415,9	435,5	455,1	474,5	493,8	513,1	532,3
-85	0,86	250,6	258,4	266,2	273,8	281,4	288,9	296,3	311.0	325,6	340,1	354,4	368.7	382,9	397,1
-83	0.96	224,2	2313	238,2	245.0	251,8	258,5	265,1	278.3	291,3	304,2	317,0	329,7	342,4	355,0
—82	1,02	2123	219,0	225,5	232,0	238,4	244,8	251,1	263,5	275,8	288,0	300,1	312.1	324,1	336,0
-80	1.М	190.7	196,7	202,6	208,4	214,2	219,9	225,5	236.7	247,7	258,6	269,5	280,2	290,9	301,6
-75	1,50	1473	152,0	156,6	161,1	165,6	170,0	174,4	183.0	191,5	199,9	208,2	216,4	224,6	232,7
-70	1.95	115,4	119,1	122,8	126,3	129,9	133,3	136,8	143.5	150,2	156,7	163,2	169.6	176,0	182,3
—65	2.49	91,47	94,49	97,43	100.3	103,1	105,9	108,7	114,1	119,3	124,5	129,6	134,7	139,8	144,7
-60	3,13	7333	7530	78,21	80Д7	82,87	85,13	8735	91.71	9536	100,1	104,3	108,3	112,3	116,3
-55	3.90	5937	61,44	63.44	6538	67.28	69,14	7037	7434	78,01	81,42	84,77	88,07	9134	94Д7
-50	4.81	4831	50,25	5133	5336	55,15	56,70	58,22	61.18	64,06	66,86	69,62	7233	75,02	77,67
-4S	5.87	39,96	41,44	4237	44,25	45,60	4631	48.18	50,67	53,07	55,41	57,71	5936	62,19	6439
-40	7.09	33,14	34,43	3535	3634	37,99	39,11	40.20	4230	4433	4631	48.24	50.13	52,00	53,84
-35	8.50	27,66	28.79	2936	3038	3137	32,84	33,77	3538	3731	3839	40,63	42,24	43,81	4537
-30	10,10	23Д1	24.20	25,15	26,05	26,91	27,74	2836	30.12	31,61	33,06	34,46	3533	37,18	38,51
-25	11,93	1935	20,45	21Д9	22,09	2235	2337	24.29	25.65	2635	28,20	29,41	30,60	31,76	32,90
-20	13.99	1634	1734	18Д0	1831	19,49	20,13	20,76	2136	23,10	24,19	25,25	26,28	27Д9	28,27
-15	1631	14,01	14,76	15,44	16,09	16,70	17Д8	17,83	18,89	1930	20,86	21,79	22,69	23Д7	24,43
-10	18,91	11,89	1238	13,22	13,80	1435	1438	1538	1632	17,21	18,07	18,89	19,68	20,46	21,21
-5	21,82	10,09	10,74	изз	11,87	1237	12,85	1330	14,15	1435	1571	16,44	17,15	1733	1830
0	25,05	8,542	9.171	9.725	10ДЗ	10,69	11,13	1134	1232	13,03	13,71	1437	15,00	15,61	16,21
5	28,65	7,197	7,818	8,349	8,822	9,255	9.658	10,04	10.74	1139	12,01	12,60	13,16	13,71	14,25
10	32,64	6,010	6,644	7,161	7,612	8,019	8,395	8,747	9396	9,993	1035	11,08	1139	12,08	1236
15	37,05	4,941	5,614	6.130	6,566	6,953	7,306	7,634	8,234	8.782	9,286	9,772	10.24	10,68	11,11
20	41,93	3,901	4,704	5,221	5,658	6.029	6,363	6,670	7.229	7,735	8,194	8,639	9,062	9,468	9,860
Удельная энтальпия R23 в состоянии перегретого пара, кДж/кг
Таблица 3.2.7-Юв
Температу- ра на JHMi насыщена, с	Давлена налами насыщена. «ч>	Перегрев, К													
		0	5	10	15	20	25	30	40	50	60	70	80	90	100
-130	0,02	305,6	308,2	310,9	313,6	316,3	319,0	321.8	327,4	333,2	339,1	345,1	351,3	357,6	364,1
-125	0,04	308,1	310,8	313,5	316,2	318,9	321,7	324,5	330 2	336,1	342,1	348,2	354,4	360,8	367,4
-120	0,06	310,6	313,3	316,0	318,8	321,6	324,4	327,3	333,1	339.0	345,0	351,2	357,6	364,0	370,6
-115	0,09	313,0	315,8	318,6	321,4	324,2	327,1	330,0	335,9	341.9	348,0	354,3	360,7	367,3	374,0
-110	0.15	315,4	318,3	321,1	324,0	326,9	329,8	332,7	338,7	344,8	351,0	357,4	363,9	370,5	377,3
-105	0.22	317,8	320,7	323,6	326,5	329,5	332,4	335,4	341,5	347,7	354,0	360,5	367,0	373,8	380,6
-100	0,32	320,1	323,1	326,0	329,0	332,0	335,1	338,1	344,3	350,6	357,0	363,6	370,2	377,0	384,0
-95	0,45	322,4	325,4	328,4	331.5	334,6	337,7	340,8	347,1	353.5	360,0	366,6	373,4	380,3	387,4
-90	0,63	324,5	327,6	330,8	333,9	337,1	340,2	343,4	349.8	356.4	363,0	369,7	376,6	383,6	390,7
-85	0.86	326,6	329.8	333,0	336.3	339,5	342,7	346,0	352.5	359,2	365,9	372,8	379,8	386,9	394,1
-83	0,96	327,4	330,7	333.9	337,2	340,4	343,7	347,0	353.6	360,3	367,1	374,0	381.1	388,2	395,5
—82	1,02	327,8	331,1	334.4	337.6	340,9	344,2	347,5	354.2	360.9	367,7	374,6	381,7	388,8	396,1
-80	1.14	328.6	331,9	335,2	338,6	341,9	345,2	348,5	355.2	362,0	368,9	375,9	383,0	390.2	397,5
-75	1зо	3303	333,9	337,4	340,8	344.2	347,6	351,0	357.9	364.8	371,8	378,9	386,1	393,4	400,8
-70	1,95	332,3	335,9	339,4	342,9	346,4	350,0	353,5	360.5	367,6	374,7	381,9	389,2	396,7	404,2
—65	2,49	334,0	337,7	341,4	345.0	348.6	352,2	355,8	363.1	370,3	377,6	384,9	392.4	399,9	407,5
-60	з.в	335,5	339,4	343,2	347.0	350,7	354 5	358,2	365 6	373.0	380,4	387,9	395,5	403,1	410,9
-55	3,90	337,0	341.0	345,0	348,9	352,8	356,6	360,4	368.0	375,6	383,2	390,8	398,5	406,3	414,2
-50	4,81	338,3	342,5	346.7	350,7	354,7	358,7	362,6	370,4	378,2	385,9	393,7	401,6	409.5	417,4
-45	5,87	339,5	343,9	348,2	352,5	356,6	360,7	364,7	372,8	380,7	388,6	396,6	404.5	412.6	420,7
-40	7,09	340,6	346,4	349,7	354,1	358,4	362,6	366,8	375,0	383,2	391,3	399,4	407,5	415,7	423,9
-35	8,50	341.5	534,6	351,1	355.6	360,1	364,5	368,8	377.2	385.6	393,9	402,1	410,4	418.7	427,1
-30	10,10	342,2	347,4	352.3	357,0	361,7	366,2	370.6	379,4	387.9	396,4	404,8	413,3	421,7	430.2
-25	1193	342.8	348,2	353,4	358,3	363.1	367.8	372.4	381,4	390,2	398,9	407.5	416,1	424,7	433.3
-20	1399	343,1	348,8	354.3	359.5	364,5	369,3	374,1	383,4	392 4	401,3	410,0	418,8	427,6	436,3
-15	1631	343,2	349,3	355,0	360,4	365,7	370,7	375,6	385.2	394,5	403.6	412,5	421,5	430,4	439,3
-10	1891	342,9	349.5	355,5	361,2	366,7	372,0	377,1	386,9	396,5	405,8	415,0	424,1	433,1	442.2
-5	21,82	342,3	349,3	355,8	361,8	367,6	373,1	378.4	388.5	398,3	407.9	417,3	426,6	435,8	445.0
0	25,05	341,1	348,8	355,8	362,2	368,2	374.0	379,5	390,0	400,1	409,9	419.5	429,0	438,4	447,8
5	28,65	339,2	347,9	355,4	362,3	368,6	374.6	380,4	391,3	401.7	411,8	421.6	431.3	440,9	450,5
10	32.64	336,4	346,3	354,6	362,0	368,7	375,1	381,1	392.5	403.2	413.5	423,6	433,5	443,3	453,1
15	37.05	332,1	344,0	353,3	361,3	368,6	375.3	381,6	393,4	404.5	415,1	425.5	435,6	445.6	455,6
20	4193	324,6	340,7	351,3	360,2	368,0	375,1	381,8	394,2	405.7	416,6	427,2	437,6	447,8	457.9
1030
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
8 2 8
Удельная энтальпия, кДж/кг
Рнс. 3.2.7-9. Диаграмма состояния (й, Igp) для R113
Характеристики R113 на линии насыщения
Таблица 3.2.7-11 а
Темпера- тура 1, °C	Абсолютное давление Ра, бар	Мано- метри- ческое давле- ние Ре, бар	Удельный объем		Плотность		Энтальпия		Теплота испарения ЛА. кДж/кг	Энтропия	
			жидкости Р, ДМ'/КГ	пара Vя, м’/кг	жидкос- ти р', кг/дм’	пара р', кг/м3	жидко- сти Л', кДж/кг	пара Л", кДж/кг		жидкости s', кДж/(кг-К)	пара з”, кДж/(кг-К)
-35	0,020	-0,993	0.589	5.229	1,696	0,191	170 71	337,99	167,28	0,8854	1,5878 .
-30	0,027	-0,986	0,593	3,854	1,685	0,259	174,75	340,95	166.20	0,9022	1,5857
-25	0,038	-0,975	0,596	2,882	1.675	0,346	178,84	343,95	165,11	0.9188	1,5842
-20	0.051	-0.962	0.600	2,184	1,664	0,457	182,97	346,97	164,00	0,9353	1,5831
-15	0,067	-0.946	0,604	1,676	1,653	0,596	187.16	350,02	162,86	0,9517	1,5825
- 10	0,089	-0,924	0,608	1,302	1,642	0,768	191,39	353,09	161,70	0,9679	1,5824
-5	0,115	-0,898	0,612	1,022	1,631	0,978	195,67	356.18	160,51	0,9840	1,5826
0	0,148	-0,865	0,616	0,8111	1.621	1,232	200,00	359,29	159,29	1,0000	1.5832
5	0,187	-0.826	0,621	0,6498	1.609	1,538	204.38	362,42	158,04	1,0159	1,5841
10	0,236	- 0,777	0,625	0,5254	1,598	1,903	208.81	365,57	156,76	1.0317	1,5853
15	0,293	- 0,720	0,630	0,4285	1,587	2.333	213,29	368,73	155,44	1,0473	1,5868
20	0,362	- 0,651	0,634	0,3522	1.575	2,839	217,83	371,90	154.07	1,0629	1,5885
25	0,443	- 0,570	0.639	0.2918	1,564	3,427	222,41	375,07	152.66	1,0784	1,5904
30	0,538	- 0.475	0,644	0,2434	1,552	4,108	227,04	378,26	151,22	1,0938	1,5926
35	0,649	-0,364	0,649	0,2044	1.540	4.892	231,72	381,45	149.73	1,1091	1,5950
40	0,778	-0,235	0,654	0,1728	1.528	5.787	236.46	384.64	148.18	1,1243	1.5975
45	0,925	-0,088	0,659	0,1469	1,516	6,807	241.24	387,83	146.59	1.1394	1,6002
47	0,990	-0,023	0,661	0,1379	1,511	7.251	243,16	389,11	145,95	1,1454	1,6013
48	1,024	+ 0,011	0,662	0,1336	1,509	7,485	244,13	389.75	145,62	1,1484	1,6019
50	1,094	+ 0.081	0.664	0,1256	1,504	7.961	246,06	391,02	144,96	1,1544	1,6030
55	1,285	+ 0,272	0,670	0,1079	1,491	9,267	250,93	394,21	143.28	1,1693	1,6060
60	1,501	+ 0,488	0,676	0,09322	1,479	10,727	255.85	397.39	141.59	1.1842	1,6090
65	1,745	+ 0.732	0,681	0,08088	1,466	12363	260,80	400,57	139,77	1,1989	1,6122
70	2.018	+ 1.005	0,688	0,07049	1,453	14,186	265,80	403,73	137,93	1.2135	1.6154
80	2,659	+ 1,646	0,700	0.05418	1,426	18,456	275.91	410.03	134.12	1,2424	1,6222
90	3,444	+ 2,431	0.714	0,04225	1,399	23,668	286,15	416.27	130.12	1,2709	1.6291
100	4,390	+ 3,377	0,729	0,03337	1,371	29,967	296,54	422.44	125,90	1.2989	1,6363
110	5.518	+ 4,505	0,745	0,02663	1,341	37351	307,05	428,53	121,48	1.3265	1,6435
120	6,847	+ 5.834	0,763	0Д32145	1,310	46.620	317.71	434.53	116,82	1,3537	1,6508
130	8,397	+ 7.384	0,782	0,01741	1,277	57,438	328,53	440,40	111,87	1,3805	1,6580
140	10,19	+ 9,17	0,804	0.01420	1,242	70,422	339.53	446.12	105,59	1,4071	1,6651
150	12,26	+ 1134	0,829	0,01162	1,205	86,058	350,76	451.61	100,85	1,4336	1,6719
160	14,62	+ 13,60	0,858	0,09518	1,164	105,064	362,29	456,77	94.48	1,4600	1,6782
170	17Д1	+ 1639	0,893	0,007771	1,119	128.683	374,19	461.42	87.23	1,4867	1,6835
180	20Д6	+ 1934	0,935	0,006290	1,068	158,982	386,54	465,25	78,71	1,5136	1,6873
190	23.81	+ 22.79	0.991	0,005004	1,008	199.840	399,42	467,61	68.19	1,5410	1,6882
200	27,71	+ 26,69	1.075	0.003837	0,930	260,620	412,74	466,96	54,22	1,5696	1,6832
210	32,13	+ 31,11	1.246	0.002691	0,802	371,609	425,69	458,44	32,75	1,5946	1,6624
214,1	34,10	+ 33,08	1,735	0,001735	0,576	576.368	436,61	436,61	0.00	1,6165	1,6165
3.2.8. СЛИВ, ВОССТАНОВЛЕНИЕ, ПОВТОРНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИЛИ УНИЧТОЖЕНИЕ ХЛАДАГЕНТОВ 1031
Удельный объем R113 в состоянии перегретого пара, дм’/кг
Таблица 3.2.7-116
Температу- ра нижм насыщена, °C	Давление на/ими насыщена, бф	Перегрев, К													
		0	5	10	15	20	25	30	40	50	60	70	80	90	100
-30	0,03	3864,0	3943,0	4023,0	4102,0	4182,0	4261,0	4341,0	4500,0	4659,0	4817,0	4976,0	5135,0	5294,0	5453,0
-20	0,05	2184.0	2228,0	2272,0	2315,0	2359,0	2403,0	2446,0	2533,0	2621,0	2708,0	2800,0	2886,0	2973.0	3060,0
-15	0,07	1676,0	1709,0	1742.0	1775,0	1808,0	1841,0	1874,0	1940,0	2006,0	2071,0	2137,0	2202,0	2268,0	2334,0
-10	0,09	1302,0	1327,0	1352,0	1378,0	1403,0	1428,0	1453,0	1503,0	1554,0	1604,0	1654,0	1704,0	1754,0	1804,0
-5	0,12	1022,0	1042,0	1061,0	1081,0	1100,0	1120,0	1139,0	1178,0	1217,0	1256,0	1294,0	1333,0	1372,0	1410,0
0	0,15	811.0	826,4	841,6	856,9	872.2	887,4	902,6	933,0	963,4	993,7	1024,0	1054,0	1084,0	1115,0
5	0,19	649,7	661,9	674.0	686,1	698,1	710,2	722,2	746.3	770.3	794,2	818,1	842,0	865,9	889,7
10	0,24	525,3	535,0	544,7	554,4	564,0	573,6	583,3	602,5	621,6	640,7	659,8	678,9	697,9	716,9
15	0,29	428,3	436,2	444,0	451,8	459,6	467,4	475,1	490,6	506,1	5213	536,8	552,2	567,5	582,8
20	0,36	352.1	3583	364,9	371,3	377.6	383,9	390,3	402,9	415,4	4273	440,4	452,9	465,4	477,8
25	0,44	291,8	297,0	302.3	307,5	312.6	317.8	323,0	333,4	343,7	353,9	364,2	374,4	384,6	3942
30	0,М	243,4	247,8	252,1	256,5	260,8	265,1	268,4	277,9	286.4	294.9	303,4	311,8	320,2	328,7
35	0,65	204,4	208,1	211,7	215,3	219,0	222,6	226,1	2333	240,4	247,4	254.5	2613	268,5	275.5
40	0,78	172,8	175,9	178,9	182,0	185,0	188,1	191,1	197,1	203,1	209,0	214,9	2202	226,7	232,5
45	0,93	146,9	149,5	152,1	154,7	157,3	159,9	162,4	167,5	172,6	177,6	182,6	187,6	192,6	197,5
47	0,99	137,9	1403	142,8	145,2	147,7	150.1	152,5	157,2	162,0	166.7	171,4	176,0	180,7	185,3
48	1,02	133,6	136,0	138,4	140,7	143,1	145,4	147.8	152,4	157,0	161,5	166,1	170,6	175.1	179,6
50	1,09	125.6	127,8	130,1	132,3	134,5	136.7	138,9	143,2	147,5	151,8	156,1	160,3	164,5	168,7
55	1,29	107.9	109,9	111,8	113,7	115.6	117,5	119,4	123,1	126,8	130,5	134,1	137,7	141,4	145,0
60	1Л0	93Д1	94,90	9638	9834	99,88	101,5	103,1	106,4	109,6	112,7	115,9	119,0	122,1	125,2
65	1,74	8088	8236	83,82	85,27	86,71	88,13	8934	9234	95,11	97,86	100,6	103,3	106,0	108,7
70	2,02	70.49	71,79	73,08	7435	75,60	7635	78,09	8034	82,96	85Д5	87,73	90,09	92,44	94,77
75	2J2	61,68	6233	6397	65,09	66,20	6730	6839	7034	72,67	74,77	76,86	7832	8038	83,02
80	2,66	54,18	55,21	56,22	57,22	58Д0	59,18	60,14	62,04	6332	65,77	67,61	69,43	71,24	73,04
85	3,03	47.76	48,68	4939	50,48	5136	5233	53,08	54,78	56,44	58,08	59,71	61Д2	6232	6431
90	3,44	42,25	43,08	43.89	44,69	45,48	4635	47,02	4833	50,02	51,48	5233	5436	55,78	57Д0
95	3,90	37.49	38,24	3897	39,69	40,40	41,10	41,79	43,15	44,48	45,79	47,08	4836	49,63	50,89
100	4,39	3336	34,04	34,71	35Д6	36,01	36,64	3736	38,48	39,68	40,86	42,02	43,17	4431	45,44
110	5.52	26.62	27.20	27.76	2830	28.83	2936	29,87	30.88	31,86	32,83	33,78	34,71	35,64	3636
120	6,85	21.45	2194	22,41	2237	2332	23,76	24,19	25.04	25,86	26.66	27,45	28,23	29,00	29,76
130	8,40	17,41	1733	1834	18,64	19,02	1939	19,76	20,48	21,18	2126	2233	23,18	2333	24,47
140	10,19	14,20	1438	1494	15,29	15,63	1595	1636	16,89	17,49	18,08	18,65	19,21	19,77	2032
150	12,26	11,62	1197	12,29	12,60	1290	13,19	13,48	14,02	1434	15,06	1536	16,05	1634	17,01
160	14,62	9,518	9,839	10,14	10,43	10,70	1096	1132	11,71	12.18	12,63	13,08	1332	1334	1437
170	1731	7.770	8.083	8,370	8.640	8,896	9,141	9,377	9,828	1026	10,67	11,07	11.47	11,85	12,23
180	2036	6,290	6,606	6,901	7,166	7.413	7,647	7,871	8,295	8,697	9,081	9,443	9,807	10,16	1031
190	2381	5,006	5,373	5.676	5.949	6,195	6,425	6,643	7,050	7,430	7.792	8,138	8,465	8,794	9.113
200	27.71	3,837	4,336	4,679	4,964	5,215	5,444	5,658	6,052	6,415	6,757	7,083	7,388	7,693	7,989
Удельная энтальпия R113 в состоянии перегретого пара, кДж/кг
Таблица 3.2.7-11 в
TeMiepary- рнвлнк насыщена, ’С	Давление на/ими насыщена, бф	Перегрев, К													
		0	5	10	15	20	25	30	40	50	60	70	80	90	100
-30	0,03	341,0	344.0	347,1	350,2	353,3	356,4	359,6	366,1	372,6	379,3	386,1	393,0	400,0	407,0
-20	0,05	347,0	350,1	353,2	356,4	359,5	362,8	366,0	372,6	379,3	386,0	393,0	399,9	407,0	414,2
-15	0,07	350,0	353,1	356,3	359,5	362,7	366,0	369,2	375,9	382,6	389,4	396,4	403.4	410,5	417,7
-10	0,09	353,1	356,3	359,4	362,7	365,9	369,2	372,5	379,2	386,0	392,9	399,8	406.9	414,1	421,3
-5	0,12	356,2	359.4	362,6	365,9	369,1	372,4	375,8	382,5	389,4	396,3	403,3	410.5	417,7	424,9
0	0,15	359,3	362,5	365,8	369,1	372,4	375,7	379,1	385,9	392,8	399,8	406.8	414,0	421,3	428,6
5	0,19	362,4	365,7	369,0	372,3	375,6	379,0	382,4	389,2	396,2	403,2	410,4	417,6	424,9	432,2
10	0,24	365,6	368,9	372,2	375,5	378,9	382,3	385,7	392,6	399,6	406,7	413,9	421,1	428,5	435,9
15	0,29	368,7	372.1	375,4	378,8	382,2	385,6	389,1	396,0	403,1	410,2	417,4	424,7	432,1	439,6
20	0,36	371,9	375,3	378,6	382,0	385,5	388,9	392,4	399.4	406,5	413,7	421,0	428.3	435,7	443,2
25	0.44	375,1	378,5	381,9	385.3	388,8	392,3	395,8	402.8	410,0	417,2	424.5	431.9	439,4	446,9
30	0,54	3783	381,7	385,1	388,6	392,1	395,6	399,1	406,3	413,5	420,8	428,1	435,5	443,1	450,6
35	0,65	381,5	384,9	388,4	391,9	395,4	399,0	402.5	409,7	417,0	424,3	431,7	439,2	446,7	454,3
40	0,78	384,6	388,1	391,7	395,2	398,7	402,3	405,9	413,1	420,4	427,8	435,3	442,8	450,4	458,0
45	0,93	387,8	391,4	394,9	398,5	402,1	405,7	409,3	416,6	423,9	431,4	438,9	446,4	454,1	461,8
47	0,99	389,1	392,7	396,2	399,8	403,4	407,0	410,6	418,0	425,3	432,8	440,3	447,9	455,5	463,3
48	1.02	389,7	393,3	396,9	400.5	404,1	407,7	411,3	418,6	426,0	433,5	441,0	448,6	456,3	464,0
50	1.09	391,0	394,6	398.2	401,8	405.4	409,0	412,7	420,0	427.4	434,9	442.5	450,1	457.7	465,5
55	1.29	394,2	397,8	401.4	405,1	408,7	412.4	416,1	423,5	430,9	438,5	446,1	453,7	461,4	469,2
60	130	397,4	401,0	404,7	408,4	412,0	415,7	419,4	426,9	434,4	442.0	449,6	457,3	465,1	472.9
65	1.74	400,6	404,3	407,9	411,6	415.4	419,1	422,8	430,3	437,9	445,6	453,2	461,0	468,8	476,6
70	2,02	403,7	407,5	411,2	414,9	418.7	422,4	426,2	433,8	441,4	449,1	456,8	464,6	472,5	480,4
75	2,32	406.9	410,7	414,4	418,2	422.0	425,8	429,6	437,2	444,9	452,6	460,4	468,3	476,1	484,1
80	2,66	410,0	413,8	417,7	421,5	425,3	429,1	433,0	440,6	448,4	456,2	464,0	471,9	479,8	487.8
85	3.03	413,2	417,0	420,9	424,7	428,6	432,4	436,3	444.1	451,9	459,7	467.6	475,5	483,5	491,5
90	3,44	416,3	420,2	424,1	428.0	431,9	435,8	439,7	447,5	455,3	463,2	471.2	479.1	487,1	495,2
95	3,90	419,4	423,3	427.3	431,2	435.1	439,1	443,0	450.9	458,8	466,7	474.7	482,7	490,8	498,9
100	4,39	422,4	426,4	430,4	434.4	438,4	442,4	446,3	454,3	462,3	470,2	478,3	486,3	494,4	502,6
110	5,52	428,5	432,6	436,7	440,8	444,9	448,9	452,9	461,0	469,1	477,2	485,3	493,5	501,7	509,9
120	6.85	434,5	438.8	442,9	447.1	451,2	455,4	459,5	467,7	475,9	484,1	492,4	500,6	508,9	517,2
130	8,40	440,4	444,8	449,1	453,3	457.5	461,8	465,9	474,3	482,6	490,9	499,3	507,6	516,0	524,4
140	10,19	446,1	450,6	455,0	459.4	463,7	468,0	472,3	480,8	489,2	497,7	506,1	514,5	523,0	531,4
150	12,26	451,6	456.2	460,8	465,3	469.7	474,1	478,5	487,1	495.7	504,2	512,7	521,3	529,8	538,4
160	14,62	456,8	461,6	466,3	470,9	475,5	480,0	484,4	493,2	501,9	510,6	519,2	527,8	536,5	545,1
170	1731	461,4	466.5	471,4	476,2	480,9	485,5	490,0	499,0	507,9	516,7	525,4	534,2	542,9	551,7
180	2036	465,3	470,7	475,9	480,9	485,8	490,6	495.2	504,4	513,5	522,4	531,3	540,2	549,1	558,0
190	23,81	467,6	473,9	479,6	485,0	490,1	495,1	499,9	509,4	518,7	527,8	536,9	545,9	555,0	564,0
200	27.71	467,0	475,6	482,2	488,1	493,6	498,9	504.0	513,8	523,4	532,8	542,1	551,3	560,5	569,7
34—1369
1032
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Удельная энтальпия, кДж/кг
Рис. 3.2.7-10. Диаграмма состояния (й, 1gр) для R114
t S
Таблица 3.2.7-12а
Характеристики R114 на линии насыщения
Темпе- ратура /, °C	Абсолютное давление Ре, бар	Майо- метриче- ское давление Р<> бар . .	Удельный объем		Плотность		Энтальпия		Теплота испарения ДЛ, кДж/кг	Энтропия	
			жидкости Р, дм’/кг	лара V, м3/кг	жидкое* ти р', кг/дм3	лара р", кг/м3	жидкости h', кДж/кг	пара Л", кДж/кг		жидкости s', кДж/(кг-К)	пара з\ кДж/(кг-К)
-90	3,078ц	-1,009	0370	28,94	1,754	0.034	124.05	284,97	160,92	0,6653	1,5439
-80	7,793°	-1,005	0.577	12,05	1,731	0,082	131,74	290,34	158,60	0,7062	1,5273
-70	0,017	-0,996	0385	5,543	1,707	0,180	139,58	295.86	156,28	0,7458	1,5150
-60	0,037	-0,976	0393	2,776	1,684	0.360	147,60	301,52	153,92	0,7843	1,5064
-50	0,072	-0,941	0,602	1,494	1,660	0,669	155.79	307,31	15132	0,8218	1.5008
-40	0,13!	-0,882	0,611	0.8556	1.168	1,635	164.18	313,19	149.01	0,8586	1.4977
-30	0,226	-0,787	0,621	0,5168	1,609	1,934	172.79	319,17	146,38	0.8947	1.4967
-20	0Д69	-0,644	0,631	0,3268	1383	3,059	181,63	325,21	143,58	0,9303	1.4975
-15	0.465	-0348	0,636	0,2638	1370	3,790	186,13	328,25	142,12	0,9479	1.4984
-10	0379	-0,434	0,642	0,2150	1,556	4,651	190,69	331,30	140,61	0.9654	1,4997
-5	0.715	-0,298	0.648	0.1767	1.543	5,659	195.32	334,35	1'39,03	0,9827	1,5012
0	0.875	-0,138	0,653	0,1464	1,529	6,830	200,00	337,41	137.41	1,0000	13030
3	0,983	- 0,030	0,657	0,1312	1,520	7.621	202.84	339,25	136,41	1,0103	1.5043
4	1,022	+ 0,009	0,658	0,1266	1.518	7,898	203,79	339,86	136,07	1.0137	1.5047
5	1,062	+ 0,049	0,659	0,1222	1,515	8.183	204,74	340,47	135,73	1.0172	1.5051
10	1.278	+ 0,265	0,666	0,1027	1300	9,737	209,55	343,53	133,98	1.0342	1,5074
15	1327	+ 0314	0,672	0,08685	1,486	11,141	214,41	346,58	132,17	1,0512	1.5098
20	1.811	+ 0,798	0.679	0,07390	1,471	13331	21933	349,62	130,29	1,0680	1,5125
25	2,135	+ 1,122	0,686	0.06324	1,456	15312	224,31	352,65	12834	1,0848	13153
30	2300	+ 1.487	0,694	0.05439	1,440	18385	22934	355,67	10633	1,1015	1,5182
35	2,912	+ 1,899	0,701	0,04701	1,425	21,272	234.43	358,67	124,24	1,1180	1,5212
40	3472	+ 2.359	0,709	0,04081	1,408	24301	239,57	361.66	122,09	1,1345	1,5243
45	3,885	+ 2.872	0,718	0,03557	1392	28,113	244.77	364,61	119,84	1.1508	1,5275
50	4,454	+ 3,441	0.727	0,03112	1,375	32,133	250,01	367,54	11733	1,1670	1,5307
55	5,083	+ 4,070	0,736	0,02733	1357	36389	25531	370.44	115,13	1,1832	13340
60	5,775	+ 4,762	0,746	0,02406	1,340	41362	260,66	373,30	112,64	1,1992	1,5373
65	6334	+ 5321	0.756	0,02125	1,321	47.058	266,06	376,13	110,07	1,2151	13406
70	7Д64	+ 6351	0.767	0,01881	1,302	53,163	271,50	378.90	107,40	1,2309	1,5439
75	8,270	+ 7,257	0.779	0,01669	1,283	59.916	277.00	381,62	104,62	1,2466	1.5471
80	9,254	+ 8,241	0.792	0,01484	1,262	67383	282.54	384,28	101,74	1,2622	1,5503
85	Ю32	+ 9,30	0,805	0,01320	1,241	75,757	288,15	386.87	98,72	1.2777	13533
90	11,48	+10,46	0,820	0,01176	1,219	85,034	293,80	389.37	9537	1,2931	13563
95	12,73	+ 11,71	0.836	0,01049	1,195	95328	299,52	391,79	92,27	13085	1.5591
100	14,08	+ 13,06	0.853	0.009349	1,171	106,963	305,32	394.08	88,76	13238	1.5617
110	17,10	+ 16,08	0,895	0,007409	1,117	134.970	317,17	398,25	81,08	1.3545	1.5661
120	20,60	+ 1938	0,949	0,005810	1,053	172,117	329,55	401,56	72,01	1,3855	13687
130	2437	+ 2345	1,027	0,004435	0,973	225,479	342,94	403.34	60,40	1,4181	13680
140	29.46	+ 28,44	1,174	0,003114	0,851	321,130	359,28	401,23	4135	1,4569	1,5584
145,7	3242	+ 3140	1,719	0,001719	0,581	581,733	383.13	383,13	0,00	13131	1,5131
° ХЬшмбчш.
3.2.8. СЛИВ, ВОССТАНОВЛЕНИЕ, ПОВТОРНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИЛИ УНИЧТОЖЕНИЕ ХЛАДАГЕНТОВ 1033
Таблица 3.2.7-126
Удельный объем R114 в состоянии перегретого пара, дм3/кг
Те*<т ер «ту- ра на ла#м насыщения, ’С	Даьяаме налижи насыщетя.	Перегрев, К													
		0	5	10	15	20	25	30	40	50	60	70	80	90	100
-90	3,07”	28970.0	29760,0	30550,0	31340,0	32130.0	32920,0	33710.0	35300,0	36880,0	38460.0	40050,0	41630,0	43210,0	44790,0
-80	7.79”	12060,0	12370,0	12680,0	13000,0	13310,0	13620,0	13930,0	14560,0	15180,0	15810,0	16430,0	17060,0	17680.0	18310,0
-70	17,79”	5547,0	5684,0	5821,0	5958.0	6095,0	6232,0	6369,0	6643,0	6917,0	7191,0	7465,0	7739,0	8013,0	8287.0
-60	37,21 ”	2777,0	2843,0	2909,0	2975,0	3040,0	3106,0	3171,0	3303,0	3434,0	3565,0	3696,0	3827,0	3958.0	4089,0
-50	72ДЗ”	1495,0	1529,0	1563,0	1597,0	1631,0	1665,0	1699.0	1767,0	1834,0	1902,0	1970,0	2037,0	2105,0	2172,0
-40	0,13	856,1	874.9	893,7	912.4	931,2	949,9	968.7	1006.0	1043,0	1081.0	1118,0	1155,0	1193,0	1230,0
-30	0.23	517.0	528,0	539.0	550,0	561,0	572,0	583,0	604,9	626,8	648,6	670,4	692,2	714.0	735,7
-20	0,37	326.9	333,7	340.5	347,3	354,1	360,8	367,6	381,1	394,6	408,0	421,4	434,8	448,2	461,5
-15	0,47	263.9	269,4	274.8	280,2	285,7	291.1	296,5	307,3	318,0	328,7	339,4	350,1	360,8	371,4
-10	0,58	215,0	219,5	223.9	228,3	232,6	237.0	241,4	250,1	258,8	267,4	276,0	284,6	293,2	301,8
-5	0,72	176,7	180,3	183,9	187,5	191,1	194,7	198,2	2053	212,4	219,5	226.5	233,5	2403	247,5
0	0,87	146,4	149,4	152,4	1553	158,3	161,2	164,2	170,0	175,8	181,6	187,4	193.2	198,8	204,6
3	0,98	1313	133.9	136,6	139,2	141,9	144.5	147,1	152,4	157,6	162,8	167.9	173,1	178,2	1833
4	1,02	126,6	129.2	131,8	134,3	136,9	139,4	141.9	147,0	152,0	157.0	162,0	166,9	171,9	176,8
5	1,06	122,2	124.7	127,2	129,6	132,1	134,5	137,0	141,8	146,7	151,5	156,3	161,1	165,8	170,6
10	1,28	102,7	104,8	106,9	108,9	111,0	113,1	115,1	119,2	123.3	127,3	1313	135.3	139,3	143,2
15	М3	86,87	88,65	90.41	92,17	9332	95.66	97,40	100,8	104.3	107,7	111,1	114,4	117,8	121,1
20	1,81	7332	75,44	76,95	78.46	7935	81,44	8232	85,86	88,78	91,67	9436	97,42	100,3	103,1
25	2,13	63Д5	6437	6537	67,16	68,45	69,73	71,00	7333	76,03	7832	80,99	83,44	85,88	8831
30	2,50	54.40	5535	56,68	57,80	5832	60,03	61,13	6332	65,48	67,63	69,76	7137	73,98	76,07
35	2.91	47,02	48,02	49,01	50,00	5037	5134	5230	54,81	56,69	5836	60,41	62Д4	64,07	6538
40	3,37	4032	41,70	4238	43,44	4430	45,15	46,00	47,67	4932	50,95	5237	54,17	55,76	5734
45	3,88	3538	3636	37.14	3731	38.67	39,42	40,17	41,65	43,10	4434	45,97	4737	48,77	50,16
50	4,45	31.12	31,83	3232	ЗЗД1	33,89	3436	35,23	3634	37,83	39,11	4037	41,61	4234	44,07
55	5,08	2732	27,96	2838	29,20	29,81	30,41	31,01	32,18	3334	34,47	3539	36,70	37,79	3838
60	5,77	24.06	24,64	25 ДО	25.76	2631	26,86	2739	28,45	29,49	зозо	3131	3230	33,47	34,44
65	6,53	21,26	21.78	22Д9	22,80	2330	23,79	24Д8	25Д4	26,17	27,09	27,99	28,88	29,75	30,62
70	736	1832	1930	19,78	20,23	20,69	21,14	2139	22,45	2330	24,13	24,95	25,75	2634	2732
75	8,27	16,69	17,14	1738	18,01	18,42	1834	19Д4	20,04	20,81	2137	2231	23,03	23,75	24,46
80	9,25	14,84	15,26	15.66	16,06	16,45	16,82	17 ДО	17,93	18,64	1933	20,00	20,67	2132	21,96
85	1032	1331	13,60	13,98	1435	14,71	15,07	15,40	16,08	16,73	1737	17,99	1839	19,19	19,77
90	11.48	11,77	12.14	1230	12,85	13,19	1332	1334	14,45	15,06	15,65	16Д2	16,77	1732	1735
95	12,73	10.49	10,85	11,19	1132	11,84	12,15	12.45	13,02	13Д8	14,12	14,65	15,16	15.67	16,16
100	14,08	9.350	9,694	10.02	1034	10,64	юзз	11Д1	11,76	12Д7	12,78	13Д7	13,74	14Д0	14,66
110	17,09	7,410	7,741	8,049	8,340	8.616	8,881	9,135	9,621	10,08	1031	10,94	1135	11,75	12.14
120	20,60	5,811	6.149	6,451	6,729	6,988	7,233	7,467	7,906	8,317	8,707	9,071	9,431	9,780	10,12
130	24,67	4,437	4,816	5,122	5,406	5,657	5,889	6,107	6,511	6,883	7,232	7.563	7,871	8.178	8.475
” Мншыбары.
Удельная энтальпия R114 в состоянии перегретого пара, кДж/кг
Таблица 3.2.7-12В
Team ер «ту- ра налаам насыщена, ’С		Перегрев, К													
		0	5	10	15	20	25	30	40	50	60	70	80	90	100
-90	3.07”	285,0	287.6	290,4	293,1	295,9	298,7	301.6	307,5	313,5	319,6	325.9	332,3	338,8	345,5
-80	7,79”	2903	293,1	295.9	298,7	301,6	304,5	307,4	313,4	319.6	325,9	332.3	338,8	345,5	352,2
-70	17,79”	295,9	298,7	301,6	304,5	307,4	310,4	313,4	319,6	325,8	332.3	338,8	345,5	352.2	359.1
-60	37Д1”	301,5	304,4	307,4	310.4	313,4	316.4	319,5	325,8	332,2	338,8	345,4	352,2	359,1	366,1
-50	72,23”	307,3	310.3	313.3	316,4	319.5	322,6	325,8	332,2	338,7	345,4	352,2	359,1	366,1	373,2
-40	0,13	313.2	316,3	319,4	322.5	325.6	328.8	332,1	338,6	345,3	352,1	359,0	366,0	373,1	380,4
-30	0,23	319.2	322.3	325,5	328,7	331,9	335,2	338,5	345,1	351.9	358,9	365,9	373,0	380,3	387,6
-20	0.37	325,2	328.4	331.7	334,9	338,2	341,6	344,9	351,7	358,7	365,7	372,9	380,1	387,5	394,9
-15	0,47	328,2	331,5	334.8	338,1	341,4	344,8	348,2	355,1	362,1	369,1	376.4	383.7	391,1	398,6
-10	0,58	3313	334.6	337,9	341,2	344,6	348,0	351,4	358,4	365.4	372,6	379,9	387,2	394,7	402,3
-5	0.72	334,3	337,7	341,0	344,4	347,8	351,3	354,7	361,7	368.8	376,1	383,4	390,8	398,3	405,9
0	0,87	337,4	340,8	344.2	347,6	351,0	354.5	358.0	365.1	372.3	379,5	386,9	394,4	402,0	409.6
3	0,98	339,2	342,6	346,0	349,5	352,9	356.4	360,0	367,1	374,3	381,6	389,0	396.6	404.2	411,9
4	1.02	339.9	343.2	346.7	350,1	353,6	357,1	360,6	367,7	375.0	382,3	389.8	397,3	404.9	412.6
5	1,06	340,5	343.9	347,3	350,7	354,2	357,7	361,3	368.4	375,7	383,0	390.5	398,0	405.6	413,4
10	1.28	343.5	347,0	350,4	353.9	357,4	361,0	364,6	371,8	379,1	386.5	394.0	401,6	409,3	417,1
15	133	346,6	350,1	353,6	357,1	360.6	364,2	367,8	375,1	382,5	390,0	397.5	405,2	412,9	420,8
20	1,81	349,6	353,1	356,7	360,3	363,8	367.5	371.1	378,5	385,9	393.5	401.1	408,8	416,6	424,5
25	2,13	352,6	356.2	359.8	363,4	367,0	370.7	374,4	381,8	389,3	396.9	404,6	412,4	420,3	428,2
30	2,50	355.7	359,3	362.9	366,6	370,2	373,9	377,6	385,1	392.7	400,4	408.2	416,0	423,9	431,9
35	2,91	358.7	362.3	366,0	369.7	373.4	377,1	380,9	388,5	396.1	403,9	411,7	419,6	427,6	435,6
40	3,37	361.6	365,3	369.1	372,8	376,6	380Д	384,1	391,8	399,5	407,3	415,2	423,2	431,2	439,3
45	3,88	364,6	368,4	372,1	375,9	379,7	383.5	387.4	395,1	402,9	410,8	418,7	426,8	434,9	443,0
50	4,45	367,5	371.3	375.2	379,0	382,8	386,7	390,6	398,4	406.3	414,2	422,2	430.3	438,5	446,7
55	5.08	370,4	374,3	378.2	382.0	385.9	389,8	393,8	401,7	409,6	417,6	425.7	433,9	442,1	450,4
60	5,77	373.3	377,2	381,1	385,1	389.0	393,0	396,9	404,9	412,9	421.0	429,2	437.4	445,7	454,1
65	6,53	376,1	380.1	384,1	388.0	392,0	396.0	400,1	408.1	416.3	424,4	432.7	441,0	449.3	457,7
70	7.36	378.9	382.9	387.0	391.0	395,1	399,1	403.2	411,3	419,5	427,8	436,1	444 5	452.9	461,4
75	8,27	381.6	385,7	389.8	393,9	398.0	402,1	406,3	414,5	422,8	431,2	439,5	448.0	456,5	465,0
80	9,25	384,3	388,5	392.6	396,8	401.0	405.1	409,3	417,7	426,1	434,5	442,9	451.5	460.0	468,6
85	1032	386,9	391,1	395.4	399,6	403,9	408,1	412,3	420.8	429,3	437,8	446,3	454,9	463,5	472.2
90	11,48	389,4	393,7	398.1	402,4	406,7	411.0	415,3	423,9	432,4	441,1	449,7	458,4	467.1	475,8
95	12,73	391,8	396,3	400,7	405,1	409,5	413,8	418,2	426,9	435,6	444.3	453.0	461,8	470.5	479,3
100	14,08	394,1	398,7	403,2	407,7	412,2	416,6	421,1	429,9	438,7	447,5	456.3	465,2	474.0	482,9
ПО	17.09	398,2	403,2	408.0	412.7	417,4	422,0	426,6	435,7	444,8	453,8	462,8	471,8	480.9	489,9
120	20,60	401,6	407,0	412,2	417,3	422,2	427,1	431,9	441,3	450,7	460,0	469.2	478.4	487,6	496,8
130	24.67	403.4	409.8	415,6	421,2	426,5	431.7	436,8	446.6	456,3	465,9	475.4	484.7	494,1	503,5
” Мншыбары.
1034
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Абсолютное давление, 105Па (ба
Удельная энтальпия, кДж/кг
Рис. 3.2.7-11. Диаграмма состояния (h, 1g р) для R134a
Таблица 3.2.7-1 За
Характеристики R134a на линии насыщения
Темпера- тура t, °C	Абсолют- ное давление ра, бар	Маномет- рическое давление Ре, бар	Удельный объем		Плотность		Энтальпия		Теплота испарения ДА, кДж/кг	Энтропия	
			ЖИДКО- СТИ V.	пара V", м’/кг	жидкости р', кг/дм5	пара р", кг/м3	жидкости /»', кДж/кг	пара h", кДж/кг		жидкости s', кДж/(кг'К)	пара s”, кДж/(кг-К)
-100	0,006	-1.007	0,633	21.9456	1,578	0,04557	86,49	335.60	249,11	0,4900	1,9287
-90	0,017	-0,996	0,644	8.88679	1,553	0,11253	96.15	341,58	245.43	0,5443	1,8843
-80	0,039	-0,974	0,654	4.00491	1,527	0.24969	106,16	347.71	241.55	0,5974	1.8480
-70	0,083	-В,930	0,666	1.97450	1,500	0,50646	116,53	353.94	237,41	0,6498	1.8184
-65	0,117	-0,895	0,672	1,42751	1,487	0,70052	121,86	357,08	235,22	0,6757	1,8057
-60	0,163	-0,850	0,678	1,05020	1.473	0.95220	127,29	360,23	232,95	0.7014	1,7943
-55	0,223	-0,790	0,685	0,78512	1,460	1,27370	132,81	363,40	230,58	0,7270	1,7840
-50	0,299	- 0,714	0,691	0,59570	1,445	1,67869	138.44	366,56	228,12	0,7525	1,7748
-45	0,396	-0,617	0,698	0,45820	1,432	2,18243	144.14	369,72	225,56	0,7778	1.7665
-40	0,516	- 0,497	0.705	0,35692	1,417	2,80175	149,99	372,87	222.88	0,8030	1,7590
-35	0.665	-0,347	0.712	0.28129	1,403	3,55510	155.91	376,01	220.10	0.8281	1,7523
-30	0,847	-0,166	0,720	0,22408	1,388	4,46264	161,92	379,13	217,20	0,8531	1,7464
-27	0,974	-0,039	0,725	0,19645	1.379	5,09023	165,58	380,99	215,41	0,8680	1,7431
-26	1,020	+ 0,007	0,726	0,18817	1,377	5.31437	166.81	381,61	214,80	0,8729	1,7421
-25	1,067	+ 0,054	0,728	0,18030	1,374	5,54631	168,04	382,22	214,19	0,8779	1,7410
-20	1,330	+ 0,317	0.736	0.14641	1.358	6.82991	174,25	385,30	211,05	0,9026	1,7363
-15	1,641	+ 0,628	0,744	0.11991	1,343	8,33928	180,55	388,33	207,79	0,9271	1.7321
- 10	2,007	+ 0,994	0.753	0,098986	1,327	10,1025	186,94	391,34	204,40	0.9516	1.7283
-5	2,434	+ 1,421	0.762	0,082304	1,311	12,1500	193,43	394.30	200.88	0,9758	1,7250
0	2,928	+ 1,915	0,772	0.068893	1.295	14,5153	200.00	397.22	197,22	1,0000	1.7220
5	3,496	+ 2.483	0.782	0,058021	1,278	17.2350	206,67	400,09	193,42	1.0240	1,7194
10	4.145	+ 3,132	0,792	0.049141	1,261	20Д496	213,43	402.91	189,48	1.0479	1,7171
15	4,883	+ 3,370	0,803	0,041834	1,244	23.9041	220,28	405,66	185,38	1,0717	1.7151
20	5,716	+ 4,703	0,815	0,035779	1,226	27.9495	227.23	408.35	181,12	1,0954	1.7132
25	6,653	+ 5,540	0.828	0,030728	1.207	32Д432	234,28	410,96	176,68	1,1190	1.7116
30	7,701	+ 6,688	0,841	0,026489	1,188	37,7515	241.44	413,49	172.05	1,1425	1.7101
35	8,868	+ 7,855	0,856	0,022909	1,168	43,6516	248.72	415.92	167,21	1.1660	1,7086
40	10,164	+ 9,151	0,871	0.019867	1,147	503345	256.11	418,25	162.14	1,1894	1,7072
45	11,597	+ 10383	0,888	0.017268	1,126	57.9093	263,64	420,45	156,81	1,2129	1.7058
50	13,176	+12,163	0,906	0,015036	1,103	66Д089	271,31	422,50	151,19	1,2364	1,7042
55	14,912	+ 13,899	0,926	0,013106	1,079	76.2986	279.15	424.38	145,23»	1.2600	1,7025
60	16,813	+ 15,800	0,948	0,011430	1,054	87,4876	287,17	426,06	138,89	1,2839	1,7006
65	18,893	+17,880	0,974	0,009965	1,027	100,347	295,40	427,49	132,09	1,3076	1,6982
70	21,162	+20,149	1,002	0.008678	0,927	115.237	303,88	428,63	124,74	1.3318	1,6954
75	23,634	+22,621	1,036	0,007539	0,965	132,647	312,65	429,39	116,74	1,3565	1,6918
80	26324	+253U	1,076	0,006525	0.929	153,262	321,76	429.69	107,93	1,3816	1.6873
85	29,250	+28,237	1,127	0,005617	0,887	178,042	331,29	429,40	98,12	1.4075	1,6815
90	32,435	+31.422	1,194	0,00480!	0,837	208,279	341,36	428.40	87.05	1,4344	1.6741
3.2.8. СЛИВ, ВОССТАНОВЛЕНИЕ, ПОВТОРНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИЛИ УНИЧТОЖЕНИЕ ХЛАДАГЕНТОВ 1035
Удельный объем R134a в состоянии перегретого пара, дм’/кг
Таблица 3.2.7-136
Тейт ер «ту- ра на дни НКЫЩСНа, "С	Давление налган насыщена.	Перегрев, К													
		0	5	10	15	20	25	30	40	50	60	70	80	90	100
-100	0,01	21945	22582	23219	23855	24491	25127	25763	27034	28305	29575	30846	32116	33386	34655
-90	0,02	8886	9132	9376	9621	9866	10110	10354	10843	11331	11818	12306	12793	13281	13768
-80	0,04	4005	4111	4216	4321	4427	4532	4637	4847	5057	5266	5475	5684	5893	6102
-70	0,08	1975	2025	2075	2125	2175	2225	2274	2374	2473	2572	2671	2769	2868	2966
-455	0,12	1428	1463	1499	1535	1570	1605	1641	1711	1782	1852	1922	1992	2062	2132
-60	0,16	1050	1076	1102	1128	1153	1179	1205	1256	1307	1357	1408	1458	1509	1559
-55	0,22	785	804	824	843	862	881	899	937	975	1012	1049	1086	1123	1160
-50	0,30	596	610	625	639	653	668	682	710	738	766	794	822	849	877
-45	0,40	458	469	480	491	502	513	524	545	567	588	609	630	651	672
-40	0,52	357	366	374	383	391	399	408	424	441	457	474	490	506	522
-35	0,66	281	288	295	302	308	315	321	334	347	360	373	385	398	411
-30	0,85	224	230	235	240	246	251	256	266	277	287	297	307	317	327
-27	0,97	196	201	206	211	215	220	225	234	243	251	260	269	278	286
-26	1,02	188	193	197	202	206	211	215	224	232	241	249	257	266	274
-25	1,07	180	185	189	193	198	202	206	214	223	231	239	247	255	263
-20	1,33	146	150	154	157	161	164	167	174	181	187	194	200	207	213
-15	1,64	120	123	126	129	132	134	137	143	148	154	159	164	170	175
-10	2,01	99,0	102	104	106	109	111	114	118	123	127	132	136	140	145
-5	2,43	823	84,4	863	88,6	90,6	92,6	94,6	98,4	102	106	110	113	117	120
0	2,93	68.9	70,7	723	743	76,0	77,7	793	82,6	853	883	92,0	95,1	98,1	101
5	ЗЛО	58,0	59,6	61,1	62,6	64,1	65,6	663	693	723	752	773	80,4	823	853
10	4.14	49,1	503	515»	53Д	54,4	55,7	563	593	61,7	бзз	662	68,4	70,6	72,8
15	4.88	41,8	43,0	442	45,4	463	47,6	48,6	50,7	52,7	54,7	56,6	58,6	60,4	623
20	5,72	35,8	365»	375»	38,9	393	403	413	43,6	45,4	47,1	48,8	50,4	52,0	53.7
25	6,65	30,7	31.7	32,6	333	34.4	353	36,0	37,6	39,2	40,7	42,2	43.6	45,0	46,4
30	7,70	26Д	27,4	28,2	29,0	293	303	313	32,7	34.1	35,4	36,7	373	392	40,4
35	8,67	22.9	23,7	24,4	25,1	253	263	273	283	29,7	зоз	32,0	33,1	342	353
40	10,16	19,9	20,6	213	21.9	22,6	233	233	243	26,0	27,1	28,1	29,1	30,0	31,0
45	11,60	173	175»	18,6	193	193	203	20,8	213	223	23,8	24,7	25,6	263	273
50	13.18	15,0	15,7	16Д	16,8	173	17.8	183	193	20Д	21,0	213	22,6	23.4	24,2
55	14.91	13,1	13.7	14,2	14,7	153	15,7	163	17,0	17,8	18,6	193	20,1	20,7	213
60	16,81	11.4	12,0	123	13,0	133	133	143	15,1	153	16Л	17,2	173	183	19,1
65	18.90	9,9	ЮЗ	и.о	П.4	нз	123	12,7	13.4	14,1	14,7	153	153	163	17,1
70	21,16	8,68	9,21	9,68	10,1	103	юз	113	ИЗ	12.6	13,1	13,7	143	14,8	153
75	23,63	734	8,06	8.52	8,94	9,32	9.67	10,0	10,6	113	11.7	123	123	133	13,7
80	2632	6,53	7,05	7.50	7.90	8,26	8,60	8,92	9,50	10,1	10,6	и.о	ПЛ	ИЗ	12,4
85	29,25	5,62	6.16	6,60	6.98	7,34	7.66	7,95	8,51	9,01	9,48	9,92	юз	10,7	И.1
90	32,43	4.80	5,36	5,80	6,18	6,51	6,82	7,10	7,62	8,09	8,53	8,94	9,34	9,71	Ю.1
Удельная энтальпия R134a в состоянии перегретого пара, кДж/кг
Таблица 3.2.7-13в
Tew ер «ту- ра НВ ЛИН нкыщмо, •с	Давлен» налмм насыщена, «V	Перегрев, К													
		0	5	10	15	20	25	30	40	50	60	70	80	90	100
-400	0,01	335,6	338,6	341,7	344,8	347,9	351,2	354,5	361,2	368,1	375,2	382,5	390,0	397,8	405,7
-90	0,02	341.6	347.9	344,7	351,1	354.4	357,7	361,1	368,0	375,0	382,5	390,0	397,7	405,7	413,8
-80	0,04	347,7	350,9	354,2	357,6	360,9	364,4	367,9	375,0	382,3	389,9	397,6	405,6	413,7	422,1
-70	0,08	353,9	357,3	360,7	364,2	367,7	371,2	374,8	382,2	389,8	397,5	405,5	413,6	422,0	430,5
-65	0,12	357,1	360,5	364,0	367,5	371.1	374.7	378,6	385,8	393,5	401,4	409,4	417,7	426.2	434,8
-60	0,16	360,2	363,7	367,3	370,9	374,5	378,2	381,9	389,5	397,3	405,3	413,4	421.8	430,4	439.1
-55	0,22	363,4	367,0	370,6	374,2	377.9	381,7	385,4	393,2	401,1	409,2	417,5	425,9	434,6	443,4
-50	0,30	366,6	370,2	373,9	377,6	381,4	385,2	389,0	396,9	404,9	413,1	421,5	430,1	438,9	447,8
-45	0,40	369,7	373,4	377,2	381.0	384,8	388,7	392,6	400,6	408,7	417.1	423,6	434,3	443,2	452,2
-40	0,52	372,9	376,7	380,5	384,4	388.3	392,2	396,2	404,3	412,6	421.1	429,7	438,5	447,5	456,6
-35	0,66	376,0	379,9	383,8	387,7	391,7	395,7	399,8	408,1	416,5	425,0	433,8	442,7	451,8	461,1
-30	0,85	379,1	383,1	387.1	391,1	395,2	399.3	403,4	411,8	420,3	429,0	437,9	446,9	456,1	465,5
-27	0,97	381,0	385,0	389,1	393,1	397,2	401,4	405,6	414,0	422,7	431,5	440,4	449,5	458,8	468,2
-26	1,02	381,6	385,6	389,7	393,8	397,9	402,1	406,3	414,8	423,4	432,3	4412	4503	459,6	469.1
-25	1,07	382,2	386,3	390,4	394,5	398,6	402.8	407,0	415,5	424,2	433.1	442,0	451,2	460,5	470,0
-20	1.33	3853	389.4	393,6	397.8	402,1	406,3	410,6	419,3	428,1	437,1	446,2	455.5	464,9	4743
-15	1.64	3883	392.6	396,9	401,2	4053	409,8	414,2	423,0	432,0	441,1	4503	459,7	469,3	479,0
-10	2.01	3913	395.7	400,1	404,5	408,9	413.3	417,8	426,7	435,9	445,1	454,5	464,0	473,7	483,5
-5	2,43	3943	398,8	403,3	407,7	412,2	416,8	421,3	430,5	439,7	449,1	458,6	468,3	478,1	488,0
0	2,93	397,2	401,8	406,4	411,0	415,6	420,2	424,8	434,2	443,6	453,1	462,8	472Д	482,4	492,5
5	зло	400,1	404,8	409Л	414,2	418,9	423,6	428,4	437,9	447,4	457,1	466,9	476,8	486,8	497,0
10	4,14	402,9	407,8	412,6	417,4	422,2	427,0	431,8	441,5	451.3	461,1	471,0	481.1	491.2	501,5
15	4,88	405,6	410.6	415,6	420,5	425.5	430,4	435,3	445.2	455.1	465.1	475,2	4853	495,6	506,0
20	5.72	408,4	413,5	418,6	423,6	428,7	433,7	438,7	448,8	458.9	469,0	4793	489,6	500,0	510,5
25	6,65	411,0	416.3	421,5	426,7	431.9	437,0	442.1	452,4	462,7	473,0	4833	493.8	504.3	515,0
30	7,70	413,5	419,0	424,3	429,7	435,0	440,2	445,5	456,0	466,4	476,9	487,4	498,0	508,7	519.4
35	8,67	415,9	421,6	427,1	422,6	438,0	443,4	448,8	459,5	470,1	480,8	491,5	502,2	513,0	523,9
40	10,16	418,3 '	424,1	429,8	435,5	441,1	446,6	452,1	463,0	473,8	484,6	495,5	506,4	517.3	528,3
45	11,60	420.4	426.5	4323	438,3	444,0	449,7	455,3	466,4	477,4	488,5	499,5	510,5	521.6	532,7
50	13,18	4223	428,8	435,0	441,1	446.9	452,7	458.4	469,8	481,0	492.2	503,4	514,6	525,8	537.1
55	14.91	424,4	431,0	437,4	443.6	449,6	455.6	461,5	473,1	484,6	496,0	5073	518,7	530,1	541,5
60	16,81	426,1	433,0	439,6	446,1	452,3	458,5	464,5	476,4	488,1	499.7	511,2	522,7	534,3	545,8
65	18,90	427,5	434,8	441,8	448,4	454,9	461,2	467,4	479.6	491,5	503,3	515,1	526,7	538,4	550,1
70	21,16	428,6	436,4	443,7	450,7	457,4	463,9	470,3	482,7	494,3	506,9	518,9	530,7	542,6	554,4
75	23.63	429,4	437.8	445,5	452,7	459,7	466,5	473.0	485,8	498,3	510,5	522,6	534,6	546,6	558,6
80	2632	429,7	438,8	447,0	454,6	461,9	468,9	475,7	488,8	501,5	514.0	526,3	538,5	550,7	562,8
85	2925	429,4	439,5	448,3	456,4	463,9	4’1,2	478,2	491,6	504,7	517,4	529,9	542,3	554,6	566,9
90	32,43	428,4	439,8	449,3	457,8	465,8	473,3	480,6	494.4	5О’,7	520.7	533,5	546,1	558,6	571,0
1036
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
8S 8 S 8 8 2 8
Удельная энтальпия, кДж/кг
Рис. 3.2.7-12. Диаграмма состояния (й, 1g />) для R142b
Таблица 3.2.7-14а
Характеристики R142b иа линии насыщения
Темпе- ратура г, °C	Абсолют- ное давление Ра, бар	Маномет- рическое давление Л, бар	Удельный объем		Плотность		Энтальпия		Теплота испарения ДА, кДж/кг	Энтропия	
			жидко- сти р, дм’/кг	пара V, м’/кг	жидкости р’, кг/дм3	пара р", кг/м3	жидко- сти А', кДж/кг	пара А", кДж/кг		жидкости s', кДж/(кг*К)	пара з", кДж'Скг-К)
-90	0.006	-1,006	0,731	23,9924	1367	0,04168	86,72	356,85	270,13	0,4978	1,9727
-80	0,016	-0,997	0,743	1ОД452	1347	0,09857	99,26	362,96	263,70	0,5645	1,9297
-70	0,035	-0,978	0,754	4,76489	1,326	0,20987	111,77	369,32	257.55	0,6276	1,8954
-60	0,072	-0,941	0,766	2.44287	1,305	0,40936	124,25	375,86	251,61	0,6875	1.8680
-50	0,135	-0,877	0,779	1,34787	1,283	0,74191	136,72	382,54	245,82	0,7447	1,8463
-40	0,240	-0,773	0,792	0,79112	1,262	1,26402	149,22	389,31	240,09	0,7994	1,8292
-30	0,402	- 0,610	0,806	0,48922	1,240	2,04408	161.78	396,14	234,36	0,8521	1,8160
-25	ОЛИ	-0,502	0,814	0,39131	1.229	2,55555	168,09	399.55	231,46	0,8778	1,8106
-20	0,642	- 0,371	0,821	0,31618	1,218	3,16277	174,42	402,97	228,55	0,9030	1,8058
-15	0,799	- 0.214	0,829	0,25787	1,207	3,87790	180,78	406,37	225,59	0,9278	1,8017
-10	0,983	-0,029	0,837	0,21213	1,195	4,71403	187.16	409,76	222,60	0,9523	1,7982
-9	1,024	+ 0,011	0,838	0,20421	1,193	4,89700	188,44	410,44	222.00	0,9571	1,7975
-5	1,200	+ 0,187	0,845	0,17589	1,184	5,68528	193,57	413,13	219,56	0,9763	1.7951
0	1,452	+ 0,439	0,853	0,14691	1.172	6,80685	200,00	416.48	216,48	1,0000	1,7925
5	1,744	+ 0,731	0,862	0,12353	1.160	8,09720	206,45	419,78	213,33	1,0233	1,7903
10	2,079	+ 1,066	0,871	0,10451	1,148	9,56817	212,93	423,05	- 210,12	1.0463	1,7884
15	2,461	+ 1,448	0,881	0,088927	1,136	113452	219,43	426,26	206,83	1,0689	1,7867
20	2,896	+ 1,883	0,890	0,076061	1,123	13,1474	225,94	429,41	203,47	1,0912	1,7853
25	3,386	+ 2,373	0,901	0,065368	1,110	15,2981	232,47	432,50	200,03	1,1131	1,7841
30	3,938	+ 2,925	0,912	0,056425	1,097	17,7228	239,02	435,52	196,50	1,1347	1,7829
35	4,456	+ 3,543	0,923	0,048900	1,083	20,4498	245,57	438,44	192,87	1,1560	1,7819
40	5,244	+ 4,231	0,935	0,042534	1,070	233106	252,14	441,27	189,13	1,1769	1,7809
45	6,009	+ 4,996	0,948	0,037120	1.055	26,9400	258,71	444,00	185.29	1,1975	1.7799
50	6,856	+ 5,843	0,961	0,032491	1,041	30,7775	265,29	446,61	181.32	1,2178	1,7789
55	7,791	+ 6.778	0,975	0,028517	1,025	35,0672	271,88	449,08	177,20	1,2378	1,7778
60	8,819	+ 7,806	0,991	0,025088	1,009	393593	278,47	451,42	172,95	1,2574	1,7765
65	9,947	+ 8,934	1,007	0,022118	0.993	45,2110	285,07	453,59	168,52	1,2767	1,7751
70	11,182	+10,169	1,025	0,019536	0,976	51,1883	291.68	455,59	163,91	1,2958	1,7734
75	12,530	+ 11317	1,044	0,017281	0,957	57,8675	298,31	457,41	159,10	1,3145	1,7715
80	13,999	+ 12,986	1,066	0,015305	0.938	653388	304.97	459,01	154,04	13331	1,7693
85	15,596	+ 14383	1,089	0,013567	0.918	73,7102	311,68	460,39	148.71	1,3515	1,7667
90	17329	♦16316	1,116	0,012032	0,896	83,1140	318,46	461,52	143,06	1,3697	1,7637
95	19,208	+ 18,195	1,145	0,010670	0,873	93,7182	325,37	462,37	137,00	1,3880	1,7602
100	21,239	+20,226	1,179	0,0094567	0.848	105.746	332,45	462,90	130,45	1,4065	1,7661
105	23,434	+22,421	1,219	0,0083673	0,820	119,512	339,82	463,06	123,24	1,4254	1,7513
ПО	25302	+24,789	1,266	0,0073798	0,790	135,506	347,63	462,78	115,15	1,4452	1,7457
120	31,099	+ 30,086	13?6	0,0055983	0.716	178,626	365,99	460,06	94,07	1,4907	1.7299
3.2.8. СЛИВ, ВОССТАНОВЛЕНИЕ, ПОВТОРНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИЛИ УНИЧТОЖЕНИЕ ХЛАДАГЕНТОВ 1037
Удельный объем R142b в состоянии перегретого пара, дм’/кг
Таблица 3.2.7-146
Та<1 ера-ту- ра налим насыщен», •с	Давлвме налами насыщена, бар	Перегрев. К													
		0	5	10	15	20	25	30	40	50	60	70	80	90	100
-90	0,01	23993	24649	25305	25961	26617	27273	27929	29241	30553	31864	33176	34487	35799	37110
-80	0,02	10163	10427	10691	10955	11219	11483	11747	12251	12778	13305	13831	14358	14884	15411
-70	0,04	4766	4884	5002	5121	5239	5357	5475	5711	5947	6183	6419	6655	6891	7126
-60	0,07	2443	2501	2559	2617	2675	2733	2791	2907	3023	3139	3255	3371	3486	3602
-50	0,14	1348	1379	1410	1441	1472	1503	1534	1595	1657	1719	1780	1842	1903	1964
-40	0,24	791	809	826	844	861	879	897	932	967	1002	1037	1071	1106	1141
-30	0,40	489	500	511	521	532	542	553	574	595	616	637	658	679	700
-25	0.51	391	400	408	417	425	434	442	459	475	492	509	525	542	559
-20	0,64	316	323	330	337	344	350	357	371	384	397	411	423	437	451
-15	0,80	258	263	269	274	280	285	291	302	313	324	334	345	356	367
-10	0.98	212	217	221	226	230	235	239	248	257	266	275	284	293	301
-9	1,02	204	209	213	217	222	226	230	239	248	256	265	273	282	290
-5	1,20	176	180	183	187	191	195	198	206	213	221	228	235	243	250
0	1,45	147	150	153	157	160	163	166	172	178	184	291	197	203	209
5	1,74	124	126	129	132	134	137	140	145	150	155	160	165	171	176
10	2,08	105	107	109	112	114	116	118	123	127	132	136	140	145	149
15	2.46	88,93	90,95	9234	94,91	96,87	98,82	101	105	108	112	116	120	123	127
20	2.89	76,08	77,83	79Д6	81Д8	8239	84.68	8637	89,70	93.01	96.28	9932	103	106	109
25	3.39	65Д8	66,91	68,43	69,94	71,43	7232	74Д9	77Д0	80.18	83,03	85,85	88,64	91,44	94,17
30	3.94	56.43	5730	59,15	60,48	61,80	63.11	64.41	6637	6930	72.00	74,47	7632	7935	81,75
35	4.56	48,91	50,13	5133	5232	53,69	54,85	56,00	58.27	6031	62.18	64.89	67,05	69,18	7130
40	5.24	42,55	43,64	44,73	45,78	46,84	47,88	4831	5034	5233	54,89	56,82	58,73	60,62	62,49
45	6,01	37,12	38,12	39,10	40,06	41,01	4135	42,87	44,69	46,47	48.23	4935	51,65	5333	55,00
50	6,85	3230	33,41	3430	35,18	36,04	36,88	37.72	3937	4038	4236	44,10	45,63	47.14	48,62
55	7,79	28,52	29Д6	30,18	30,98	31,77	32Д4	зззо	34,80	36,25	37,68	39,07	40,45	4130	43,14
60	8.82	25.10	2537	26,63	27Д7	28,10	28,81	293 0	30,86	32,19	33*49	34,76	36,00	37ДЗ	38,43
65	9.95	22.12	2235	2335	24,24	2431	25Д6	26.21	27.46	28,67	29.85	31,01	32,14	33,25	34,84
70	11.18	1934	20,23	20,89	2133	22,15	22,76	2335	2430	25,62	26,70	27,76	28,80	29,81	30,81
75	12ДЗ	17,28	17,93	1835	19,15	19,74	2030	20,86	2133	2236	2335	2432	25,87	26,80	27,71
80	14.00	15Д1	15,93	1632	17,08	17,63	18,16	18,68	19.67	20,62	2135	22,45	2332	24,17	25,01
85	15.60	13Д7	14.16	14,72	15,26	15,78	16Д8	16.65	17,69	1838	19,44	20,26	21,07	21,86	22,62
90	17ДЗ	12.03	12,61	13,15	13,66	14,15	14,62	15,08	1535	16,77	1737	1834	19,09	19,82	2033
95	19,21	10,67	1133	11,75	12Д4	12,71	13,16	1338	14,41	15,18	1533	16.64	1734	18,01	18.67
100	21.23	9,46	10,01	1032	10,99	11.43	11,86	12,27	13,04	13,76	14,46	15,14	15,78	16.41	17,02
105	23,43	8.38	8.91	9,41	9,87	юзо	10,70	11,09	11,82	1231	13,17	13,79	14,40	1438	1535
110	25,80	7,38	7,93	8,42	8,87	9,28	9,67	10,04	10,74	1139	12,00	12Д9	13,16	13,71	14,24
120	31.09	5,60	6,21	6,71	7.15	7.54	7,91	8,25	8,89	9,48	10,02	1035	11,05	1133	12.00
Удельная энтальпия R142b в состоянии перегретого пара, кДж/кг
Таблица 3.2.7-14В
Тамерату- рана лнм насыщена, ’С	Давлвме налом насыщена, бар	Перегрев. К													
		0	5	10	15	20	25	30	40	50	60	70	80	90	100
-90	0,01	356,9	359,9	363,0	366.2	369,4	372,7	376.1	383,0	390.0	397,3	404,8	412,4	420.3	428,3
-80	0,02	363,0	366,1	369,4	372,7	376,1	379,5	382,9	390.0	3973	404,8	412,4	420,3	428.3	436,5
-70	0,04	369,3	372,6	376,0	379,4	382.9	386,4	390,0	397,2	404,7	412,4	420,2	428.2	436,5	444,9
-60	0,07	375,9	379,3	382,8	386,3	389,8	393,5	397,1	404,6	412,3	420.1	428,2	436,4	444,8	453,4
-50	0,14	382.5	386,1	389,6	393,3	396.9	400,7	404,4	412,1	419.9	428,0	436.2	444,7	453,2	462,0
-40	0,24	389.3	392,9	396,6	400,4	404.1	407,9	411,8	419,7	427,8	436,0	444,4	453,0	461,8	470,8
-30	0,40	396,1	399,9	403.7	416,5	411,4	415,3	419,3	427,4	435.6	444,1	452,7	461,5	470,5	479,6
-25	0,51	399,6	403,4	407,2	411,1	415.0	419,0	423,0	431,2	439,6	448,1	456,8	465,7	474,8	484,0
-20	0,64	403,0	406,8	410,7	414,7	418,7	422.7	426,8	435,1	443.5	452,2	461.0	470.0	479,2	488,5
-15	0.80	406,4	410.3	414.2	418,2	422,3	426,4	430.5	438,9	447,5	456,2	465,2	474.3	483,5	492,9
-10	0.98	409,8	413,8	417,8	421,8	425,9	430,1	434,3	442,8	451,5	460,3	469,3	478,5	487,9	497,4
-9	1,02	410,4	414.4	418,5	422.5	426,6	430,8	435,0	443,5	452,2	461,1	470,2	479.4	488,7	498,3
-5	1,20	413,1	417.2	421,2	425,4	429,5	433,7	437,9	446,6	455,4	464.4	473,5	482,8	492,2	501,8
0	1,45	416,5	420,6	424,7	428,9	433,1	437,4	441,7	450,4	459,3	468,4	477,7	487,0	496,6	506,3
5	1,74	419,8	423.9	428,2	432,4	436,7	441,0	445,4	454,2	463,2	472,4	481,8	491,3	500,9	510,7
10	2,08	423.1	427,3	431,6	435,9	440,2	444,6	449,0	458,0	467,2	476.5	485,9	495,5	505.2	515,1
15	2,46	426,3	430,6	434,9	439.3	443,7	448,2	452.7	461.8	471,0	480,4	489,9	499.7	509.5	519,5
20	2,89	429,4	433,8	438,2	442,7	447,2	451,7	456,3	465,5	474,9	484,4	494,1	503,9	513,8	523,9
25	3,39	432,5	436,7	441.5	446,0	450,5	455,1	459,8	469,1	478,6	488,3	498,1	508.0	518,1	528,3
30	3,94	435.5	440,1	444,7	449,3	453,9	458,6	463,3	472,8	482,4	492,2	502,1	512.1	522,3	532,6
35	4,56	438.4	443,1	447.7	452,4	457.1	461,9	466,7	476,3	486,1	496,0	506,0	516,2	526,5	536,9
40	5,24	441,3	446,0	450,8	455,6	460,4	465,2	470,0	479,9	489,8	499,8	510,0	520,3	530.7	541,2
45	6.01	444,0	448.8	453.7	458.6	463,5	468,4	473,3	483,3	493,3	503,5	513,8	525,2	534.8	545,4
50	6,85	446,6	451,6	456.5	461,5	466,5	471,5	476,5	486,7	496,9	507,2	517,7	528,2	538,8	549,6
55	7.79	449,1	454,2	459,2	464,3	469,4	474,5	479,7	490,0	500,4	510,8	521,4	532,1	542,9	535,7
60	8,82	451,4	456.7	461,9	467,1	472,3	477,5	482,7	493,2	503,8	514.4	525,1	535,9	546.9	557,9
65	9.95	453,6	459.0	464,3	469,7	475,0	480.3	485,6	496,3	507,1	517,9	528,8	539,7	550.8	561,9
70	11.18	455,6	461,2	466,7	472,1	477,6	483,1	488,5	499,4	510,3	521,3	532,4	543,5	554,7	565,9
75	1233	457,4	463,2	468.8	474,5	480,1	485,7	491,2	502,4	513,5	524,7	535,9	547,1	558,5	569,9
80	14,00	459,0	465,0	470,9	476,7	482,4	488,2	493,9	505,2	516,6	527,9	539,3	550,8	562,2	573,8
85	15,60	460,4	466,6	472,7	478,7	484,6	490,5	496,4	508,0	519,6	531,1	542,7	554,3	565,9	577,6
90	17ДЗ	461,5	468,1	474,4	480,6	486,7	482,8	498,8	510,7	522,5	534,2	546,0	557,8	569,6	581,4
95	19,21	462,4	469,2	475,9	482,3	488,6	494,9	501,0	513,2	525,3	537,3	549,2	561,2	573,2	585,2
100	21,23	462,9	470,2	477,1	483,9	490,4	496,9	503,2	515.7	528,0	540.2	552,4	564,6	576.7	588,9
105	23,43	463,0	470,8	478.2	485,2	492,0	498,7	505.2	518,1	530,6	543,1	555,5	567,8	580,1	592,5
110	25,80	462.8	471,2	479,0	486,3	493,4	500,3	507.1	520,3	533,2	545.9	558,5	571,0	583,6	596,1
120	31,09	460,1	470,5	479.5	487,8	495,6	503,1	510.3	524,3	537,9	551,1	564,2	577,2	590,1	603,0
1038
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Удельная энтальпия, кДж/кг
Рис. 3.2.7-13. Диаграмма состояния (h, lgр) для R500
Таблица 3.2.7-15а
Характеристики R500 на линии насыщения
Темпе- ратура г, °C	Абсолют- ное давление Р«, вар	Маномет- рическое давление рв, бар	Удельный объем		Плотность		Энтальпия		Теплота испарения ДА, кДж/кг	Энтропия	
			жидко- сти Г, дм3/кг	пара Vя, м3/кг	жидкости р', кг/дм3	пара р", кг/м3	жидкости h', кДж/кг	пара h”, кДж/кг		жидкости s', кДж/(кг-К)	пара з", кДж/(кг-К)
-75	0,108	-0,905	0,694	1,522	1,440	0,657	128,03	344.01	215 98	0,6953	1,7853
-70	0,149	-0,864	0.700	1,127	1,427	0,887	132,22	346,70	214,48	0,7162	1,7719
-65	0,202	-0,811	0,706	0,8478	1,415	1,179	136,50	349,39	212.89	0,7370	1,7597
-60	0,270	- 0,743	0,713	0,6472	1,402	1,545	140,86	352,08	211.22	0,7577	1,7486
-33	0,356	- 0,657	0,719	0,5007	1,389	1,997	145,30	354,76	209 46	0.7782	1,7384
-30	0,464	-0,549	0,726	0,3923	1.376	2.549	149,82	357.45	207,63	0,7987	1,7291
-45	0,595	-0,418	0,733	0,3108	1,363	3,217	154,44	360,11	205 67	0,8191	1,7206
-40	0,756	-0,257	0,740	0,2489	1,350	4.017	159,14	362,77	203.63	0.8394	1,7128
-35	0,949	-0,064	0,748	0,2013	1,336	4,967	163.93	365,40	201.47	0.8597	1.7056
-34	0,992	-0,021	0,749	0,1932	1,333	5.175	164,89	365,92	201 03	0.8637	1,7043
-33	1,036	+ 0,023	0,751	0,1854	1,331	5.393	165,87	366.45	200 58	0.8678	1,7030
-30	1,179	+ 0,166	0,753	0,1643	1,322	6,086	168,80	368,01	199 21	0,8799	1.6991
-25	1,452	+ 0,439	0,763	0,1352	1,309	7,396	173,77	370,59	196,82	0.9000	1,6931
-20	1.771	+ 0,738	0,772	0,1122	1,295	8,912	178,83	373,14	194,31	0.9201	1,6876
- 15	2,142	+ 1,129	0,780	0,09372	1,280	10,670	183,98	375,66	191,68	0,9402	1,6826
-10	2.372	+ 1,559	0,789	0,07883	1,266	12,685	189,23	378.14	188,91	0,9601	1,6780
-5	3,064	+ 2,051	0,799	0,06671	1,251	14,990	194,57	380,58	186,01	0,9801	1,6738
0	3,626	+ 2,613	0.808	0,05678	1,236	17.611	200,00	382,98	182,98	1.0000	1,6699
5	4,263	+ 3,250	0,818	0,04859	1,221	20580	205,53	385,33	179,80	1,0199	1,6662
10	4,981	+ 3,968	0,829	0,04178	1,205	23,934	211,16	387,62	176.46	1,0397	1,6629
15	5,787	+ 4,774	0,840	0,03608	1,189	27.716	216,89	389,86	172,97	1,0595	1,6598
20	6,686	+ 3,673	0.852	0,03129	1,172	31,959	222,72	392,03	169.31	1,0793	1,6569
25	7,687	+ 6,674	0,865	0,02723	1,155	36,724	228,65	394,14	165,49	1.0991	1,6541
30	8,794	+ 7,781	0,878	0,02378	1,138	42,052	234,70	396,17	161 47	1.1189	1,6515
35	10,01	+ 8,99	0,892	0,02082	1,120	48.030	240.85	398.11	157,26	1,1387	1,6490
40	1136	+ 1034	0,907	0,01828	1,101	54.704	247.13	399.95	152 82	1,1585	1,6465
45	12,83	+ 1131	0,924	0,01608	1,081	62.189	253,53	401,68	148,15	1,1784	1,6440
50	14,43	+ 13,41	0,942	0,01417	1,061	70571	260,07	403.28	143.21	1,1983	1.6414
55	16,18	+ 15Д6	0,961	0,01250	1,040	80.000	266,76	404,74	137,98	1,2183	1,6388
60	18,08	+17,06	0,982	0,01104	1,017	90579	273,60	406,02	132 42	1.2384	1,6359
65	20,13	+ 19,11	1,007	0,009742	0,993	102,648	280,63	407,10	126,47	1.2588	1.6328
70	22Д6	+ 2134	1,034	0,008591	0,967	116.400	287,88	407,92	120,04	1.2794	1,6292
75	24,77	+ 23,75	1,064	0.007561	0,939	132.257	295,38	408,43	113,05	1,3003	1,6251
80	27Д6	+ 2634	1,100	0,006631	0,909	150.806	303,20	408,53	105.33	1,3219	1,6201
85	30,16	+ 29.14	1,144	0,005781	0,874	172,980	311,45	408,09	96,64	1,3442	1,6140
90	33,19	+ 32,17	1,198	0,004993	0,834	200,280	320,31	406,86	86,55	1,3677	1,6061
95	36,45	+ 35,43	1,272	0,004239	0,786	235.904	330,16	404,39	74.23	1.3936	1,5952
100	39,99	+ 3837	1.387	0.003472	0,720	288,018	342,03	399,47	57,44	1,4243	1.5783
105	43,86	+ 42,84	1.707	0,002409	0,585	415.110	362,58	384.11	2153	1,4774	1.5343
105,5	44,27	+ 43Д5	2,014	0,002014	0,496	496,524	373,81	373,81	0,00	1,5069	1,5069
3.2.8. СЛИВ, ВОССТАНОВЛЕНИЕ, ПОВТОРНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИЛИ УНИЧТОЖЕНИЕ ХЛАДАГЕНТОВ 1039
Удельный объем R500 в состоянии перегретого пара, дм3/кг
Таблица 3.2.7-156
TcMiepny- ранащмш наолцомя, °C	Даме»»* налмш насыщена, бар	Перегрев, К													
		0	5	10	15	20	25	30	40	50	60	70	80	90	100
-75	0,11	1523,0	1563,0	1602,0	1642.0	1681,0	1721.0	1760,0	1839,0	1918,0	1996,0	2074,0	2152,0	2230,0	2308,0
-70	0,15	1128.0	1157,0	1186,0	1214.0	1243,0	1272,0	1301,0	1358,0	1415,0	1472.0	1528,0	1585,0	1642,0	1698,0
-65	0,20	848,3	869,8	891,3	912,6	934,0	955,2	976,4	1019,0	1061,0	1103,0	1145,0	1187,0	1229.0	1270.0
-60	0,27	647,6	663,8	680,0	696,1	712,1	728,1	744,1	775.9	807,6	839,1	870,6	902,0	933,3	964.6
-55	0,36	501,0	513,5	525.8	538.2	550,4	562,7	574,9	599,2	623,3	647,4	671,4	695,3	719,1	742,9
-50	0,46	392,5	402,1	411,8	421.3	430,9	440,4	4493	468.6	487.3	505,9	524,4	542,9	561,3	579,7
-45	0,60	311,0	318,6	326,2	333,7	341,2	348,7	356,1	370,9	385,5	400,1	414,6	429,1	443,5	457,8
-40	0,76	249,0	255,2	261,2	267,2	273,2	279.1	285,0	296,8	308,4	320,0	331,5	342,9	ЗМ.З	365,7
-35	0.95	201,4	206,4	211,2	216,1	220,9	225,7	230,5	239,9	249,2	258,5	267,7	276,9	286,0	295,1
-34	0.99	1933	198.0	202,7	207,4	212,0	216,6	221,1	230,2	239,1	248,0	256,8	265,6	274,4	283,1
-33	1.04	185.5	190.0	194,6	199,0	203,5	207,9	212,2	220,9	229,5	238,0	246,5	254,9	263,3	271,6
-30	1,18	164.4	168.4	172,4	176,4	180,3	184,2	188,1	195,8	203,4	210,9	218,3	225,8	233,2	240,5
-25	1,45	135.3	138.6	141,9	145,2	148,4	151,7	154,8	161,2	167,4	173,6	179,7	185,7	191,8	197,8
-20	1.77	112,2	115,0	117,8	120,5	123,2	125,9	128,5	133.8	138,9	144,0	149,1	154,1	159,1	164,0
- 15	2,14	93.75	96,11	98,44	100,7	103,0	105,3	107,5	111,9	116,2	120,4	124,7	128,8	133,0	137,1
-10	2,57	78,85	80,87	82,85	84,80	86,73	88,63	9031	94,22	97,86	101,5	105,0	108,5	112,0	115,5
-5	3,06	66,73	68,46	70,17	7134	73,49	75,12	76,72	79,88	82^*8	86,04	89,05	92,03	945*8	9731
0	3,62	56,80	5830	59,78	6122	62,65	64,05	65,43	68.14	70,80	73,42	76,00	7834	81,06	8336
5	4,26	48,60	495*1	5120	52.46	53,70	543*2	56,12	58.47	60,77	63,02	65,24	67,43	69,60	71,74
10	4,98	41,78	42,94	44.08	45,18	46,27	4733	4838	50,43	52,43	5439	56Д2	58Д1	60,09	6134
15	5.79	36,09	37,11	38,12	39,10	40,06	41,00	413*2	43,72	45,47	47,19	48,87	5032	52,15	53,77
20	6,68	3130	32,22	33.11	335*8	3433	35,67	36,48	38,07	39,62	41,13	42,61	44,06	45,49	4630
25	7,68	27,24	28,07	28,88	29,65	30.41	31,16	31,89	3330	34,67	36,01	3732	38,60	39,86	41,11
30	8,79	23,79	2434	2527	2528	26,65	2732	273*8	29,25	30.47	31,66	32,82	335*6	35,08	36,18
35	10,01	20,83	2132	22,19	22,83	23,45	24,04	24,64	25,78	26,88	275*5	285*8	30,00	31,00	3138
40	11J5	18.29	18313	1934	20,12	20,69	21,24	21,77	22,80	23,79	24.75	25,69	26,60	27,49	2837
45	12,82	16,09	16,68	1725	17,79	18J1	18,81	19Д0	20,23	21,13	22.00	22,85	23,67	24,47	25Д6
50	14,43	14,18	14,73	1526	15.76	16,24	16.70	17,15	18,00	18,83	19.62	2038	21.13	21,86	2237
55	16,17	1231	13,03	1333	1329	14,44	14,87	15.28	16.06	16,82	1734	18,24	185*2	1938	2033
60	18,07	11,04	1134	12,01	12,45	12.86	13,26	13,65	1438	15,06	15,73	1637	165*9	17,59	18,18
65	20,13	9,744	10.23	10,67	11,09	11,48	1136	12,21	12,89	13,52	14.14	14,73	1530	15,85	1639
70	22J6	8,593	9,065	9,493	9,890	10.26	10,61	103*5	1138	12,18	12,74	13,28	13,81	1431	14,81
75	24,76	7,560	8.030	8,446	8,827	9,181	9,515	9.832	10,43	105*8	изо	12,00	12.49	125*6	13,41
80	2736	6,632	7,103	7,513	7,882	8,221	8,539	8,839	9,400	9,920	10,41	10,87	1132	11,75	12,18
85	30.16	5,782	6.269	6,677	7 037	7,365	7,669	7.955	8,485	8,973	9,432	9,858	1038	10,68	11,07
90	33,18	4,998	5,512	5.924	6,279	6,598	6,891	7,164	7,667	8,127	8,557	8,964	9,346	9,722	10,09
95	36,45	4,240	4.820	5,252	5,596	5,908	6,191	6,453	6,932	7,367	7,772	8,153	8,509	8,860	9,199
Удельная энтальпия R500 в состоянии перегретого пара, цДж/кг
Таблица 3.2.7-15В
TcMicpaiy* paHajtwM насыщена, °C	Давлена HajBMHM насыщава. бар	Перегрев. К													
		0	5	10	15	20	25	30	40	50	60	70	80	90	100
-75	0.11	344.0	346,9	349.8	352,8	355,8	358,9	362,0	368,2	374.7	381,2	387,9	394,8	401,7	408,8
-70	0.15	346,7	349,6	352.6	355,7	358,7	361.8	364.9	371,3	377.8	384,5	391,2	398,1	405,2	412,4
-65	0.20	349,4	352,4	355,4	358,5	361.6	364.8	367,9	374,4	381.0	387,7	394.6	401,6	408,7	415,9
-60	0,27	352,1	355,1	358,2	361,4	364,5	367,7	370,9	377.5	384,2	391,0	397,9	405,0	412,2	419,5
-55	0.36	354,8	357,9	361.0	364,2	367 4	370,7	373,9	380.6	387,3	394.2	401.3	408,4	415,7	423,1
-50	0,46	357,4	360,6	363.8	367,1	370.3	373,6	376,9	383,7	390,5	397,5	404.6	411,9	419,2	426,7
-45	0,60	360,1	363.4	366,6	369,9	373,2	376,6	380,0	386,8	393,7	400.8	408,0	415,3	422,8	430,3
-40	0.76	362,8	366.1	369.4	372,7	376.1	379,5	383,0	389,9	397,0	404,1	411.4	418.8	426,3	434,0
-35	0,95	365,4	368.8	372,2	375 6	379.0	382,5	386,0	393,0	400,2	407,4	414.8	422,3	429,9	437,6
-34	0,99	365,9	369.3	372,7	376,1	379,6	383,1	386,6	393,6	400,8	408.1	415,5	423,0	430,6	438,3
-33	1.04	366,4	369,8	373,3	376,7	380.2	383.6	387,2	394,2	401,4	408.7	416,2	423,7	431,3	439,1
-30	М8	368.0	371,4	374,9	378,4	381,9	385,4	388,9	396,1	403.4	410.7	418,2	425,8	433,5	4413
-25	1,45	370,6	374,1	377,6	381,2	384.7	388.3	391.9	399,2	406,6	414,0	421,6	429,2	437,0	444,9
-20	1,77	373,1	376,7	380,3	384 0	387,6	391.2	394.9	402,3	409,7	417,3	425.0	432.7	440,6	448,5
- 15	2.14	375,7	379,3	383,0	386,7	390,4	394,1	397,8	405,3	412,9	420.6	428.3	436,2	444,1	452,2
- 10	2,57	378,1	381,9	385,7	389,4	393,2	397,0	400.8	408.4	416,1	423.9	431,7	439,7	447,7	455,8
-5	3,06	380,6	384,4	388.3	392.1	396,0	399,8	403,7	411.4	419.2	427,1	435,1	443,1	451,2	459,4
0	3,62	383,0	386,9	390,8	394.8	398.7	402,6	406,5	414.4	422,4	430,4	438,4	446,6	454,8	463,1
5	4,26	385.3	389,4	393.4	397,4	401,4	405,4	409.4	417,4	425,5	433,6	441,8	450,0	458,3	466,7
10	4,98	387,6	391,8	395.9	400,0	404,1	408.1	412,2	420.4	428,6	436,8	445,1	453,4	461,8	470,3
15	5.79	389.9	394,1	398,3	402.5	406,7	410,9	415,0	423.3	431,6	440,0	448,4	456,8	465,3	473,9
20	6,68	392.0	396,4	400,7	405,0	409,3	413,5	417.8	426,2	434,7	443,1	451,6	460,2	468,8	477.4
25	7,68	394,1	398,6	403,1	407,4	411.8	416,2	420,5	429.1	437,7	446,3	454,9	463,5	472.2	481,0
30	8,79	396.2	400,8	405.3	409.8	414.3	418,7	423,1	431.9	440,6	449.4	458.1	466,8	475,6	484,5
35	10.01	398.1	402.9	407,6	412.2	416.7	421.3	425,8	434.7	443,6	452,4	461,3	470,1	479,0	488,0
40	1135	400,0	404,9	409.7	414,4	419,1	423.7	428,3	437,4	446.5	455,5	464,4	473,4	482,4	491,4
45	12,82	401.7	406,8	411.7	416,6	421,4	426,2	430,9	440,1	449.3	458,4	467,5	476,6	485,8	494.9
50	14,43	403,3	408.6	413.7	418,7	423.7	428.5	433,3	442,8	452,1	461,4	470,6	479,8	489,1	498,3
55	16,17	404,7	410.2	415,6	420,7	425,8	430,8	435,7	445.3	454,9	464,3	473,7	483,0	4923	501,7
60	18,07	406,0	411,8	417,3	422,6	427,9	433,0	438,0	447.9	457,6	467.1	476,7	486,1	495,6	505,0
65	20,13	407,1	413,1	418.9	424,4	429,8	435,1	440,2	450.3	460.2	469,9	479,6	489.2	498.8	508,3
70	2236	407,9	414,3	420,3	426,1	431.7	437,1	442,4	452.7	462,8	472,7	482,5	492,2	501,9	511,6
75	24.76	408,4	415.3	421,6	427,6	433,4	439.0	444,4	455,0	465,3	475,4	4853	495.2	505,0	514,8
80	2736	408.5	415,9	422,7	429.0	435,0	440,8	446,4	457.2	467.7	478.0	488,1	498,1	508,1	518,0
85	30,16	408,1	416,3	423,5	430.1	436.4	442,4	448.2	459.3	470.1	480.6	490,8	501,0	511,1	521,1
90	33.18	406.9	416,2	424,0	431,1	437,6	443.9	449,9	461,3	472.3	483,0	493.5	503,8	514,0	524.2
95	36,45	404,4	415.5	424,3	431,7	438,6	445.2	451.4	463.2	474,5	485.4	496,1	506,5	516,9	527,2
1040
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
g g S g S Й SS889
Удельная энтальпия, кДж/кг
Рис. 3.2.7-14. Диаграмма состояния (й, 1gр) для R502
Таблица 3.2.7-16а
Характеристики R502 на линии насыщения
Темпера- тура г, °C	Абсолют- ное давление Р«. бар	Маномет- рическое давление бар	Удельный объем		Плотность		Энтальпия		Теплота испарения ДА, кДж/кг	Энтропия	
			ЖИДКОСТИ Р, дм’/кг	пара Г* м’/кг	жидкости р', кг/дм3	пара р • кг/м3	жидкости h', кДж/кг	пара А", кДж/кг		жидкости з', кДж/(кг-К)	пара s ", кДж/(кг-К)
-100	0.032	-0,981	0.608	3.975	1,644	0.251	107,90	296.72	188,82	0,5898	1.6803
-90	0.071	-0,942	0.618	1,887	1.616	0.529	115.08	301,78	186,70	0,6301	1.6495
-85	0,103	-0.910	0,624	1.343	1,601	0.744	118.81	304,34	185,53	0.6502	1.6362
-80	0.146	-0.867	0,630	0,9745	1,587	1.026	122,64	306,91	184.27	0,6703	1.6243
-75	0.202	-0.811	0,635	0.7198	1.572	1,389	126,59	309.50	182,91	0,6904	1.6135
-70	0,275	- 0.738	0.642	0,5405	1.557	1,850	130.65	312.09	181,44	0,7106	1,6038
-65	0,369	-0,644	0.648	0.4119	1,542	2,427	134,82	314.69	179.87	0,7309	1,5950
-60	0,487	-0.526	0.654	0,3183	1,527	3.141	139,12	317.29	178,17	0,7513	1.5872
-55	0.633	-0,380	0.661	0,2491	1,511	4,014	143,54	319,89	176,35	0,7717	1.5801
-50	0,814	0,199	0.668	0,1973	1.496	5,068	148.08	322,47	174,39	0,7922	1.5737
-46	0,986	- 0,027	0.674	0,1650	1,483	6.060	151,80	324,53	172,73	0,8087	1.5691
-45	1,033	+ 0,020	0,675	0.1579	1,480	6.333	152,75	325,04	172,29	0,8128	1,5680
-40	1,296	+ 0.283	0,683	0,1277	1.463	7.830	157.53	327,59	170,06	0.8335	1.5629
-35	1,610	+ 0,597	0,690	0,1042	1,447	9,596	162,44	330.12	167,68	0,8543	1,5583
-30	1,979	+ 0,966	0.698	0,08577	1 430	11,659	167,47	332,61	165,14	0,8750	1.5542
-25	2,410	+ 1,397	0.707	0,07116	1,413	14,052	172,61	335,07	162,46	0,8959	1,5505
-20	2,910	+ 1,897	0.716	0,05946	1,396	16,818	177,87	337,49	159,62	0,9167	1,5472
- 15	3,486	+ 2,473	0.725	0,05002	1.378	19,992	183,25	339.86	156,61	0,9376	1,5442
-10	4.143	+ 3.130	0.735	0.04234	1.360	23,618	188,73	342.17	153.44	0,9584	1,5415
-5	4,889	+ 3.876	0,745	0.03604	1,341	27,746	194,31	344,44	150,13	0,9792	1,5391
0	5,731	+ 4.718	0,756	0,03084	1,322	32.425	200,00	346,63	146,63	1,0000	1,5368
5	6,676	+ 5,663	0.767	0,02651	1,302	37.721	205,79	348,76	142,97	1,0207	1.5348
10	7,730	+ 6.717	0.779	0,02288	1,282	43,706	211,67	350,81	139,14	1,0414	1,5328
15	8.902	+ 7,889	0.792	0,01983	1,261	50,428	217,64	352.77	135.13	1,0620	1,5310
20	10,20	+ 9.18	0,806	0,01723	1,239	58,038	223,70	354.64	130,94	1,0825	1,5291
25	11,62	+ 10,60	0,822	0,01502	1,216	66.577	229.84	356.40	126,56	1.1029	1.5273
30	13,19	+ 12.1?	0,838	0,01312	1.192	76,219	236,08	358.03	121,95	1,1232	1.5255
35	14.90	+ 13,88	0.856	0,01148	1,167	87,108	242.41	359.52	117.11	1.1434	1,5235
40	16,77	+ 15.75	0.876	0,01005	1 140	99502	248,83	360,84	112,01	1.1636	1,5213
45	1880	+ 17,?8	0.899	0,008803	1,112	113,597	255,36	361,97	106,61	1,1837	1,5188
50	21,01	+ 19,99	0.924	0,007702	1,081	129,836	262.03	362,85	100,82	1,2038	1,5158
55	23.41	+ 2239	0,954	0,006723	1.047	148,743	268,86	363,42	94.56	1,2241	1,5123
60	26,01	+ 24,99	0,989	0,005842	1,010	171,174	275.93	363,58	87,65	1,2447	1.5078
65	28,84	+ 27.82	1,033	0.005038	0,968	198,491	283.35	363.17	79,82	1,2660	1.5020
70	31,92	+ 30.90	1.091	0,004286	0,916	233.317	291,39	361,88	70,49	1,2886	1,4941
75	3528	+ 34Д6	1.175	0,003547	0,851	281,928	300,69	359,00	58 J1	1,3144	1,4819
80	39.00	+ 37.98	1.342	0.002706	0.745	369.549	313.88	351.73	37.85	1,3507	1,4579
82.1	40.75	+ 39,73	1.784	0.001784	0,560	560.538	332.91	332,91	0,00	1,4036	1.4036
3.2.8. СЛИВ, ВОССТАНОВЛЕНИЕ, ПОВТОРНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИЛИ УНИЧТОЖЕНИЕ ХЛАДАГЕНТОВ 1041
Удельный объем R502 в состоянии перегретого пара, дм3/кг
Таблица 3.2.7-166
Тяккрату- рака JMtn насыацом, •с	Давлсюе налмм мкыцема, «ф	Перегрев, К													
		0	5	10	15	20	25	30	40	50	60	70	80	90	100
-100	0,03	3975,0	4091,0	4206,0	4322,0	4438.0	4553,0	4669,0	4900,0	5131,0	5362,0	5593,0	5824,0	6054,0	6285,0
-90	0,07	1887,0	1939,0	1992.0	2044,0	2096,0	2148,0	2201,0	2305,0	2409,0	2513,0	2617,0	2721,0	2825,0	2929,0
-85	0,10	13433	1379,0	1416.0	1452,0	1489,0	1525,0	1562,0	1634,0	1707,0	1779.0	1851,0	1924,0	1996,0	2068,0
-80	0,15	974,5	1001,0	1027,0	1052,0	1078,0	1104,0	1130.0	1182,0	1233,0	1285,0	1336,0	1387,0	1439,0	1490,0
-75	0,20	719,8	738.7	757,6	776,4	795,2	813.9	832,7	870,1	907,4	944.6	981,8	1019,0	1056,0	1093,0
-70	0,28	5404	554,4	568,4	582.3	596,2	610,0	623,8	651,4	678,9	706,4	733,8	761,1	788,5	815,7
-65	047	4113	422,4	432,9	443,4	453,8	464,2	474,6	4954	515,9	536,5	557,0	577,5	598,0	618,4
-60	0,49	3184	3264	334,4	342,4	3503	358,3	366.2	382,0	397,7	413,4	429,0	444,6	460,2	475,7
-55	0,63	249,1	255,4	261,6	267,8	274,0	280,1	286,3	298,5	310,7	322,8	334,8	346,9	358,9	370,9
-50	0,81	1974	202,2	207,1	212,0	216,8	221,7	226,5	236.1	245,6	255,1	264,6	274.0	283,4	292,8
-46	0,99	165,0	169,1	173.2	1773	1813	1853	189,3	197.3	205,3	213,1	221,0	228,8	236,6	244,3
-45	1,03	1573	161.9	165,8	169,7	173,6	177.4	181Д	188,9	196,5	204,0	2114	219,0	226,4	233,8
-40	140	127,7	130,9	134,1	137,2	1403	143.4	146,5	152,7	158,8	164,8	170,9	176,9	182,8	188,8
-35	1,61	104,2	106,8	109,4	112,0	114,6	117,1	119,6	124,6	129,6	1344	139,4	1443	149,1	153,9
-30	1,98	85.77	8734	90,10	9233	9434	96,44	9843	102,7	106,7	110,8	114,8	118,8	122,8	126,7
-25	2,41	71,15	7238	74,78	7647	7833	80,09	81 ДО	8526	88,66	92,02	9535	98,65	101,9	105,2
-20	231	59,46	61.01	6243	64,04	6544	67,01	68,48	71J7	7422	77,04	79,83	82,60	8534	88,06
-15	3.49	50,02	5145	52,65	5334	55,22	56,47	57,72	60,18	62,60	6428	6734	69,67	7129	7428
-10	4,14	4244	43,49	44.62	45,73	46Д2	4731	4838	51,08	53,15	55,19	5720	59,18	61,15	63,10
-5	4.89	36,04	37,04	38,03	39,00	3935	40,89	41,81	43.63	45.42	47,17	4820	50,61	5229	5327
0	5,73	зозз	31,72	3249	33,44	34,27	35,09	3530	37,49	39,04	4046	42.06	4334	4429	46,44
5	6.68	2641	27,29	28,06	28,81	2945	30,28	3039	3238	33,74	35,07	3638	37,67	3824	40.19
10	7,73	2238	2349	24.27	2434	25,60	2635	26,88	28,11	2931	30,49	31,64	32,77	33,88	3428
15	8,90	1933	20,47	21,09	21,69	22,28	22,86	23,42	2442	2549	26,63	27,65	28,64	29,62	3049
20	1040	17,23	1732	1839	1834	19,46	1938	20.49	21,48	22,44	2336	2427	25,16	26,03	26,89
25	11,62	15,02	1546	16,08	1649	17,07	1743	18,00	18.89	19,75	2049	21,40	22,19	2227	23,73
30	13,19	13,12	1343	14,11	1447	15,02	15,45	15,86	16,67	17,45	1821	1824	19,65	2035	21,04
35	1430	11,48	1136	12,41	12,84	13Д5	13,65	14,03	14,77	15,48	16,16	16,83	17,47	18,10	18,72
40	16,77	10,05	1041	юзз	пзз	11,72	12,09	12,44	13,12	13,77	1439	15,00	1548	16,15	16,71
45	18Д0	8,803	9,240	9,645	10,02	1039	10,73	11,06	11,69	1228	12,86	13,41	1324	14.47	1427
50	21.01	7,702 '	8,129	8,518	8,880	9,221	9445	9,855	10,44	10,99	1142	12,02	1241	1229	13,45
55	23,41	6,718	7,146	7.525	7,873	8,197	8,503	8,795	9,344	9.858	1034	10.81	1126	11,70	12,12
60	26,01	5,842	6.272	6,645	6,982	7,293	7,584	7.860	8,376	8,855	9,299	9234	10,15	1045	1025
65	2834	5,039	5,486	5,859	6,189	6,489	6.768	7,030	7.517	7,966	8,388	8,782	9,169	9,542	9,903
70	3132	4,294	4,773	5.153	5.479	5.771	6,039	6.290	6.750	7.173	7.567	7,933	8.292	8,638	8,972
75	3548	3,548	4,116	4,512	4,838	5,124	5.383	5.623	6,061	6,459	6,829	7,168	7,503	7,824	8.134
Удельная энтальпия R502 в состоянии перегретого пара, кДж/кг
Таблица 3.2.7-16в
Температу- ра на л«м< нкыцежя, •с	Давжмк налмяе темменш. бф	Перегрев, К													
		0	5	10	15	20	25	30	40	50	60	70	80	90	100
-100	0,03	296,7	299,3	301,9	304,6	3073	310,0	312,8	318.4	324.3	330.2	336,4	342,6	349.0	355,6
-90	0,07	301,8	304,4	307.1	309,9	312,7	315,5	318,3	324.2	330,2	336,3	342,6	349.0	355,5	362,2
-85	0,10	304,3	307,0	309,8	312,6	315,4	318.3	321,2	327.1	333,1	339,4	345,7	352,2	358,8	365,5
-80	0,15	306,9	309,7	312,5	315,3	318,2	321,1	324,0	330,0	336.2	342,4	348,9	355,4	362,1	368,9
-75	020	3094	312,3	315,1	318,0	320,9	323,9	326,9	333,0	339,2	345,5	352,0	358,7	365,4	372,3
-70	028	312,1	314,9	317,8	320,8	323.7	326,7	329,7	335.9	342,2	348,7	355,2	361,9	368,8	375,7
-65	037	314,7	317,6	320,5	323,5	326,5	329,6	332,6	338,9	345,3	351,8	358,4	365,2	372,1	379,1
-60	0,49	317,3	320,2	323,2	326,3	3293	332.4	335,5	341,9	348,3	354,9	361,7	368,5	375,5	382,6
-55	0,63	319,9	3222	325.9	329.0	332,1	335.3	338,4	344,9	351,4	358,1	364,9	371.8	378.8	386,0
- 50	0,81	322,5	3254	328,6	331,8	334,9	338.1	341,3	347.8	354,5	361.2	368,1	375,1	382,2	389,4
-46	0,99	324,5	327,6	330,8	333,9	337,1	340,4	343,6	350.2	356,9	363,8	370,7	377,8	384,9	392,2
-45	1.03	325,0	328,2	331,3	334,5	337,7	340,9	344,2	350,8	357,5	364,4	371,3	378,4	385,6	392,9
-40	1,30	327,6	330,8	334,0	337,2	3404	343,8	347,1	353,8	360,6	367,5	374.6	381,7	389.0	396,4
-35	1,61	330,1	333,4	336,6	339.9	343,2	346.6	349,9	356,7	363,7	370,7	377.8	385,0	392,4	399,8
-30	1.98	332,6	335,9	339,2	342,6	346,0	349,4	352,8	359,7	366,7	373,8	381,0	388,3	395,7	403.3
-25	2,41	335,1	338,4	341,8	345,2	348,7	352,1	355,6	362,6	369.7	376,9	384,2	391,6	399.1	406,7
-20	2,91	337,5	340,9	344,4	3472	351,4	3542	358,4	365,5	372.7	380,0	387,4	394,9	402,5	410,1
-15	3,49	339,9	343,4	346,9	350,5	354,0	357.6	361,2	368,4	375,7	383,1	390,6	398,2	405,8	413,6
-10	4.14	342.2	345,8	349,4	353,0	356,6	360,3	363,9	371.3	378,7	386.2	393,8	401,4	409,2	417.0
-5	4.89	344,4	348,1	351,8	355,5	359,2	362,9	366,6	374.1	381,6	389,2	396,9	404,6	412,5	420,4
0	5.73	346,6	350,4	354,2	357,9	361.7	365,5	369,3	376.9	384.5	392,2	400,0	407.9	415,8	423,8
5	6,68	348,8	352,6	356,5	360,3	364,2	368,1	371,9	379,6	387.4	395,2	403,1	411,1	419.1	427,1
10	7,73	350,8	354,8	358.7	362,7	366.6	370,6	374,5	382.4	390,3	398,2	406,2	414,2	422,3	430,5
15	8,90	352,8	356,9	360,9	365.0	369,0	373.0	377,0	385,0	393,1	401,1	409.2	417,4	425,6	433.8
20	1020	354.6	358,9	363,0	367,2	371,3	375,4	379,5	387.7	395,8	404,0	412,2	420,5	428,8	437,1
25	11,62	356,4	360,8	365,1	369,3	373,6	377.7	381,9	390,3	398.6	406,9	415,2	423,6	432,0	440,4
30	13,19	358,0	362,6	367,0	371,4	375.7	380.0	384,3	392,8	401,3	409,7	418,1	426,6	435,1	443,7
35	1420	359,5	364,2	368,8	373.4	377,8	382.2	386,6	395 3	403,9	412,5	421,1	429,6	438,2	446,9
40	16,77	360,8	365,8	370,6	375,2	379,8	384,4	388,8	397,7	406.5	415,2	423,9	432,6	441,3	450,1
45	18,80	362,0	367,1	372,1	377,0	381,7	386,4	391.0	400,1	409.0	417,9	426,7	435,6	444,4	453,3
50	21,01	362,8	368,3	373,6	378,6	383,5	388.3	393,1	402,4	411.5	420,5	429.5	438,5	447,4	456,4
55	23,41	363,4	369,3	374,8	380.1	385,2	390,2	395,0	404.6	413,9	423.1	432,2	441,3	450,4	459,5
60	26,01	363.6	370,0	375,9	381.4	386,7	3912	3962	406,7	416,2	425,6	434,9	444,1	453,3	462.5
65	28,84	363,2	370,3	376,7	382,5	388.1	3934	398.7	408,7	418,5	428,1	437,5	446,9	456,2	465,5
70	3122	362,0	370,2	377,1	383,4	389,3	394.9	400,3	410.6	420,7	430,4	440,0	449,6	459,1	468,5
75	3528	359,0	369,4	377,2	384,0	390,2	396,1	401,7	. 412,4	422,7	432,7	442,5	452,2	461,8	471,4
1042
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
I S
Удельная энтальпия, кДж/кг
Рис. 3.2.7-15. Диаграмма состояния (h, 1gр) для R503
Таблица 3.2.7-17а
Характеристики R503 на линии насыщения
Темпера- тура /,°С	Абсолют- ное давление Ра, бар	Маномет- рическое давление Ре, бар	Удельный объем		Плотность		Энтальпия		Теплота испарения ДА, кДж/кг	Энтропия	
			жидко- сти р, дм3/кг	пара И", м’/кг	жидкости р’, кг/дм3	Пара р ", кг/м3	жидкости h\ кДж/кг	пара А”, кДж/кг		жидкости/', кДж/(кг-К)	пара/*, кДж/(кг-К)
-130	0,037	-0,976	0,632	3,583	1,580	0,279	51,67	255,86	204,19	0,2864	1,7128
-115	0,062	-0,951	0,636	2,234	1,570	0,447	56,46	258,06	201,60	0,3193	1.6801
-120	0,100	-0,913	0,641	1,444	1,559	0,692	6133	260,26	198,93	03516	1,6505
-115	0,154	-0,859	0,645	0,9647	1,548	1,036	66.28	262.45	196,17	0,3833	1,6238
-ПО	0,230	-0,783	0,651	0,6632	1336	1,507	7130	264,63	193,33	0.4146	1.5995
-105	0,335	-0,678	0,656	0,4679	1.523	2,137	76.41	266,77	190,36	0,4454	1,5775
-100	0,475	- 0,538	0,662	0,3379	1,510	2,959	8138	268,88	187,30	0,4756	1.5573
-95	0,659	-0,354	0,668	0,2492	1,496	4,012	86,83	270,95	184,12	0,5054	1.5389
-90	0,894	-0,119	0,675	0,1873	1,481	5.339	92,14	272,96	180,82	0,5347	1,5221
-88	1,005	-0,008	0,677	0,1679	1,475	5.955	94 28	273,76	179,48	0,5463	1,5157
-87	1,065	+ 0,052	0,679	0,1591	1,472	6,285	9535	274,15	178,80	03521	1,5126
-85	1,191	+ 0,178	0,682	0,1432	1,465	6,983	9731	274,93	177,42	0,5636	1,5065
-80	1,560	+ 0,547	0,689	0,1111	1,449	9,000	102,93	276,83	173,90	0,5919	1,4922
-75	2,010	+ 0,997	0,698	0,08745	1,432	11.435	108,40	278,67	170.27	0,6197	1,4790
-70	2.554	+ 1,541	0.707	0,06968	1,414	14J51	113,92	280,44	16632	0,6470	1,4667
-65	3,202	+ 2,189	0,716	0,05615	1,395	17,809	119,47	282,12	162.65	0,6738	1,4552
-60	3,968	+ 2,955	0,726	0,04569	1,375	21.886	125,07	283,73	158,66	0,7001	1,4444
-55	4.862	+ 3,849	0,738	0,03752	1,354	26,652	130.71	285,24	154,53	0,7259	1,4343
-50	5,898	+ 4,885	0,750	0,03105	1.332	32,206	136,40	286,66	150,26	0,7514	1,4247
-45	7,089	+ 6,076	0,763	0,02587	1.309	38,654	142,13	287,96	145,83	0.7764	1,4155
-40	8,448	+ 7,435	0,779	0,02169	1,282	46,104	147,93	289,14	141,21	0,8011	1,4067
-35	9,989	+ 8,976	0,793	0,01828	1,259	54.704	153,81	290,17	136,36	0,8255	1,3981
-30	11,73	+ 10,71	0,811	0,01546	1,232	64,683	159,79	291,05	131,26	0,8498	1,3896
-25	13,68	+ 12,66	0,830	0.01312	1,203	76,219	165,89	291,73	125,84	0,8739	1,3811
-20	1536	+ 1434	0.852	0,01116	1,173	89,605	172,15	292,18	120,03	0,8982	1,3723
-15	18,28	+ 17,26	0.877	0,009501	1.139	105.252	178,61	292,35	113,74	0,9226	13633
- 10	20,97	+ 19,95	0,905	0,008081	1,104	123.747	18535	292,18	106,83	0,9476	1,3535
-5	23.95	+ 22,93	0,938	0.006854	1.065	145,900	192,43	291,55	99,12	0,9732	1,3428
0	27,23	+ 26,21	0,978	0.005781	1,022	172,980	200,00	290,31	9031	1,0000	1,3306
	30,84	+ 29,82	1,027	0.004825	0,973	207,253	208,23	288,19	79,96	1,0285	1,3160
10	34,81	+ 33,79	1,093	0,003950	0,914	253,164	217,46	284,67	67,21	1,0599	1,2973
15	39,16	+ 38,14	1,197	0,003099	0,835	322,685	228,50	278,41	49,91	1,0968	1,2700
193	43,43	+ 42,41	1,773	0,001773	0,564	564,015	253,69	253,69	0,00	1,1813	1,1813
3.2.8. СЛИВ, ВОССТАНОВЛЕНИЕ, ПОВТОРНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИЛИ УНИЧТОЖЕНИЕ ХЛАДАГЕНТОВ 1043
Таблица 3.2.7-176
Удельный объем R503 в состоянии перегретого пара, дм3/кг
Темтерату- рана лн«< насыщена, -с	Давлена нажми насыщена, бар	Перегрев, К													
		0	5	10	15	20	25	30	40	50	60	70	80	90	100
-130	0.04	3583,0	3710.0	3837,0	3963,0	4090,0	4226,0	4352,0	4603,0	4854,0	5106,0	5357,0	5608,0	5860,0	6111.0
-125	0,06	2234,0	2311,0	2388,0	2465,0	2542,0	2618.0	2695.0	2848.0	3000,0	3153,0	3310,0	3462.0	3613,0	3765.0
-120	0.10	1444,0	1493,0	1542,0	1590,0	1638,0	1687.0	1735,0	1831.0	1927,0	2023,0	2119,0	2214,0	2310,0	2405.0
-115	0.15	964,5	996,4	1028,0	1060,0	1091,0	1123,0	1154,0	1217.0	1280,0	1342,0	1404,0	1466,0	1528,0	1591.0
-110	0,23	663,0	684,6	706,0	727.4	748,7	769,9	791,1	833.3	875,3	917,2	959,0	1001,0	1042,0	1084,0
-105	0,34	467,9	482,7	497,7	512.5	527,3	542,1	556,7	585.9	615,0	644,0	672.8	701,6	730,4	759,1
-100	0,48	337,9	348,7	359,3	369.9	380.3	390,8	401,3	422,1	442.7	463.3	483,7	504.1	524,5	544,8
-95	0,66	249.2	257 1	264,9	272,7	280.4	288,0	295,6	310,7	325,7	340,6	355,5	370,3	385.0	399,7
-90	0,89	187.3	193,2	199.1	204,9	210.6	216,4	222,0	233,3	244,4	255,5	266,5	277,5	288,4	299,3
-88	1.01	167,9	173.2	178,5	183,7	188.8	193.9	199.0	209,1	219,0	228,9	238,7	248,5	258.2	267,9
-87	1,06	159.1	164,1	169,1	174,1	178.9	183.8	188,6	198,1	207,6	216,9	226,2	235,4	244.6	253,8
-85	1.19	143.2	147,7	152,2	156,6	161,0	165,4	169.7	178,3	186.7	195,1	203,5	211,7	220,0	228.2
-80	1.56	111,1	114,7	118,2	121,7	125.1	128.5	131,8	138.4	145.0	151,5	157,9	164,2	170,6	176,9
-75	2,01	87,45	90Д9	93,08	95,83	9834	101.2	103,9	109,1	114.2	119,3	124,3	129,3	134.3	139,2
-70	2.55	69,68	71,99	74Д4	76,46	78,64	80,79	82.91	87,09	91 ДО	95 Д4	9935	103,2	107,2	111.1
-65	3,20	56,14	58,04	5930	61,71	63,49	65,25	6638	7037	73,70	7637	80 ДО	83.40	86Д 7	89,72
-60	3,97	45,69	47Д8	4832	5033	51,81	53Д6	54,69	57,48	60Д1	6230	65Д4	68,15	70.74	7331
-55	4.86	37,51	3836	40,16	41,44	42,68	43,89	45,09	47,42	49,69	5132	54,11	56Д7	58,40	60,52
-50	5,90	31,05	32Д0	ЗЗД2	34,40	35,46	36.49	3730	39.47	4138	43Д5	45,08	46.89	48.67	50.44
-45	7,09	2537	26,88	27.84	28,78	29,69	3037	31,44	33.12	34.74	3633	37,88	39.41	40,92	42,40
-40	8.45	21,69	22.58	23,43	24Д4	25.03	25,80	2634	2739	2939	30,75	32,08	ЗЗД8	34,66	3533
-35	9,99	18Д8	19.07	1932	20,54	21 ДЗ	21,90	2236	23,82	25,03	2631	27,35	28.47	29.58	30,66
-30	11,73	15,46	16.18	16,86	17,50	18,11	18.70	19Д8	2039	21,45	22.48	23,47	24.45	25.40	2634
-25	13,68	13.12	13.78	1439	1437	1533	16,05	1636	1735	18.48	1939	20Д6	21,11	21Д5	22,77
-20	15,86	11,16	11,77	1233	1236	1336	13,84	14Д9	15,17	16.01	16,81	17Д8	18ДЗ	19.07	19,79
- 15	18Д8	9,500	10,08	10,60	11.09	1134	1138	12J9	13,18	1333	14,64	1533	16,00	16,65	17Д8
-10	20,97	8.080	8,634	9,127	9,580	10.00	10,40	10,78	11,49	12,16	1231	13,42	14,02	14,60	15,17
-5	23,95	6,854	7,397	7,870	8.296	8,689	9,057	9,406	10,06	10,66	1135	11,80	12,34	12,86	13Д7
0	27ДЗ	5,781	6,330	6,789	7,194	7,564	7.907	8.230	8,832	9.381	9,909	10,41	10,90	1137	11.82
5	30,84	4,827	5,402	5.856	6,246	6,596	6,918	7,219	7,775	8,287	8.760	9,219	9,659	10,08	ЮД0
10	3431	3,950	4,591	5,047	5,427	5,761	6.065	6.347	6,863	7,335	7.767	8,187	8.589	8,975	9,350
Таблица 3.2.7-17в
Удельная энтальпия R503 в состоянии перегретого пара, кДж/кг
Темтерату- ра нажми насыщена, •с	Давлена налами насыщена, бар	Перегрев, К													
		0	5	10	15	20	25	30	40	50	60	70	80	90	100
-130	0,04	255,8	258,2	260.6	263,0	265,4	267.9	270.4	275,6	280,8	286,2	291,8	297,5	303,3	309.3
-125	0,06	258.1	260,4	262,9	265,3	267.8	270,3	272,9	278,1	283,4	288,9	294,6	300.4	306,3	312,4
-120	0,10	260,3	262.7	265.2	267,6	270,2	272.7	275,3	280,6	286,1	291,7	297,4	303,2	309,2	315,4
-115	0,15	262,4	264.9	267.4	270,0	272,6	275,2	277,8	283,2	288,7	294,4	300,2	306,2	312,2	318,4
-110	0.23	264.6	267.2	269.7	272,3	275,0	277,6	280,3	285,8	291,4	297.2	303.1	309,1	315,2	321,5
-105	0.34	266,8	269,4	272.0	274,7	277.3	280,1	282,8	288,4	294.1	299,9	305,9	312,0	318,3	324,6
-too	0,48	268,9	271.5	274,2	277,0	279,7	282,5	285,3	291,0	296,8	302,7	308,8	315,0	321.3	327,7
-95	0,66	270,9	273,7	276,4	279,2	282,0	284,9	287,7	293,5	299.4	305.5	311,6	317,9	324.3	330,8
-90	0.89	273.0	275,8	278.6	281,5	284,3	287,2	290,2	296,1	302,1	308,2	314,5	320,8	327,3	333,9
-88	1.01	273,8	276,6	2?9.5	282,4	285,3	288.2	291,1	297,1	303,2	309.3	315,6	322,0	328,5	335,2
-87	1.06	274,1	277,0	279.9	282 8	285,7	288,7	291,6	297.6	303,7	309,9	316,2	322,6	329,2	335,8
-85	1.19	274,9	277,8	280,7	283,7	286,6	289,6	292,6	298,6	304,7	311,0	317,3	323,8	330.4	337,1
-80	1.56	276.8	279,8	282,8	285,8	288,9	291,9	295,0	301.1	307,4	313,7	320,2	326,7	333,4	340,2
-75	2.01	278,7	281 8	284,9	288,0	291,1	294 2	297.3	303,6	310,0	316,4	323,0	329.6	336,4	343,3
-70	2.55	280.4	283 6	286,8	290,0	293,2	296,4	299,6	306.0	312.5	319,1	325,8	332.5	339,4	346,4
-65	3,20	282,1	285,4	288,7	292,0	295.3	298,6	301,9	308,4	315,1	321,8	328,6	335.4	342,4	349,4
-60	3.97	283,7	287,2	290,6	294,0	297.3	300.7	304,1	310,8	317.6	324,4	331,3	338,3	345,3	352,5
-55	4.86	285,2	288.8	292,3	295,8	299 3	302.8	306,2	313,1	320,0	327,0	334,0	341.1	348,3	355,5
-50	5,90	286,7	290 4	294,0	297,7	301,2	304,8	308,3	315,4	322,5	329.6	336,7	343,9	351,2	358,5
-45	7,09	288,0	291,8	295,6	299.4	303.1	306,7	310,4	317,6	324,9	332.1	339,3	346,7	354,0	361,5
-40	8.45	289.1	293,2	297,1	301,0	304.8	308,6	312,4	319,8	327,2	334,6	342,0	349,4	356,9	364,4
-35	9,99	290,2	294 4	298,5	302.6	306,5	310,4	314.3	321,9	329,5	337,0	344,5	352,1	359.7	367,4
-30	11,73	291,0	295 5	299,8	304,0	308,1	312,1	316,1	323,9	331,7	339,3	347,0	354,7	362,4	370,2
-25	13,68	291,7	296,4	301,0	305,3	309,6	313,7	317,8	325,9	333,8	341,7	349,5	357,3	365.2	373,1
-20	15.86	292,2	297Д	302,0	306,5	311,0	315,3	319,5	327,8	335,9	343.9	351,9	359,8	367,8	375,8
- 15	18Д8	292,3	297 7	302,8	307.6	312.2	316,7	321,0	329,5	337,9	346,1	354,2	362,3	370,4	378,6
- 10	20.97	292,2	298,0	303,4	308,4	313.3	317,9	322,5	331,2	339,8	348,2	356,5	364,8	373,0	381,3
-5	23,95	291.5	298,0	303,8	309,1	314.2	319,1	323,8	332,8	341,6	350,2	358,7	367.1	375,5	383,9
0	27ДЗ	290,3	297,6	303.9	309,6	314 9	320,0	324,9	334,3	343,3	352.1	360,8	369.4	377.9	386,5
5	30,84	288.2	296,7	303.6	309,8	315,5	320,8	325,9	335,7	345,0	354,0	362,8	371.6	380.3	389,0
10	34,81	284,7	295,3	303,1	309.7	315,8	321,4	326,8	336,9	346,5	355,7	364.8	373,7	382.6	391,4
1044
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
8888 8 8 8 8 8 8
Удельная энтальпия, кДж/кг
Рис. 3.2.7-16. Диаграмма состояния^, lgр) для R717
Таблица 3.2.7-18а
Характеристики R717 на линии насыщения
Темпера- тура t, °C	Абсолют- ное давление А, бар	Маномет- рическое давление р„вар	Удельный объем		Плотность		Энтальпия		Теплота испарения ДА, кДж/кг	Энтропия	
			жидкости Г, дм’/кг	пара V", м3/кг	жидкости р', кг/дм3	пара р', кг/м3	жидкости А’, кДж/кг	пара Л", кДж/кг		жидкости s', кДж/(кг-К)	пара s", кДж/(кг-Ю
-70	0,109	-0,904	1,378	9,006	0,725	0,111	189.62	1656,48	1466,86	0,6915	7,9120
-60	0,219	-0,794	1,401	4,702	0,713	0,212	232,95	16743 0	144135	0,8996	7,6617
-50	0,408	-0,605	1,424	2.625	0,702	0,380	276,58	169137	1414,79	1,0995	7,4396
-40	0,717	-0,296	1,449	1,551	0,690	0,644	320,55	170736	1387.01	1,2921	7.2410
-35	0,931	-0,082	1,462	1,215	0,683	0,823	342.67	1715,27	1372,60	13858	7,1494
-34	0,979	-0,034	1,465	1,159	0,682	0.862	347,11	1716,78	1369,67	1,4044	7,1316
-33	1,030	+ 0,017	1,467	1,105	0,681	0,904	351,54	1718,28	1366,74	1,4228	7,1140
-30	1,195	+ 0,182	1,475	0,9625	0.677	1,038	364,88	1722,70	1357,82	1.4779	7,0622
-25	1,515	+ 0,502	1,489	0,7705	0,671	1,297	387.18	1729,85	1342,67	1,5685	6.9792
-20	1,901	+ 0,888	1.504	0,6228	0,664	1,605	409.56	1736,69	1327.13	1,6576	6.9001
-15	2,362	+ 1,349	1318	0,5079	0.658	1,968	432.04	1743,21	1311,17	1.7452	6.8244
-10	2,908	+ 1,895	1,534	0,4177	0.651	2,394	454,60	1749,40	129430	1,8315	6.7519
-5	3,548	+ 2,535	1.549	0,3462	0.645	2,888	477,25	175523	127738	1,9164	6.6823
0	4,294	+ 3,281	1,566	0,2890	0,638	3,460	500.00	1760,71	1260,71	2.0000	6.6154
5	5,158	+ 4,145	1.583	0,2429	0,631	4,116	522.84	176530	1242,96	2,0824	6,5510
10	6,150	*5,137	1,601	0.2053	0,624	4,870	545.79	177030	1224,71	2,1636	6,4889
15	7,285	+ 6,272	1.619	0.1746	0,617	5,727	568.84	1774,79	1205,95	2,2436	6,4288
20	8,574	+ 7.561	1,639	0,1493	0,610	6.697	592,01	1778,65	1186,64	2,3226	6,3705
25	10,03	+ 9.01	1.659	0,1283	0,602	7,794	615,32	1782,06	1166.74	2,4006	6,3139
30	11,67	+ 10.65	1.680	0.1107	0,595	9,033	638.77	1785,01	114624	2,4778	6,2589
35	13.50	+ 12,48	1.702	0,09593	0,587	10.424,	662,39	1787.47	1125,08	2,5540	6.2051
40	15.55	+ 1433	1.726	0,08345	0,579	11.983	686,21	1789,40	1103,19	2,6296	6,1525
45	17,82	+ 1630	1.750	0,07284	0,571	13,728	710,26	1790,78	108032	2,7045	6,1008
50	2033	+ 1931	1,777	0,06378	0,562	15,678	734,56	179138	1057,02	2.7789	6.0499
55	23,10	+ 22,08	1,805	0,05600	0.554	17357	759,17	1791,74	103237	2,8530	5,9996
60	26,14	+ 25,12	1,834	0,04929	0.545	20,288	784,13	179122	1007,09	2,9268	5,9497
65	29,48	+ 28,46	1,866	0,04348	0,535	22,999	809,51	1789.95	980.44	3,0005	5,9000
70	33,12	+ 32,10	1,900	0,03841	0.526	26,034	835,38	1787,87	952,49	3,0745	5,8502
75	37,08	+ 36,06	1,937	0,03398	0.516	29.429	861,83	178437	923,04	3,1488	5,800!
80	41,40	+ 4038	1.973	0,03009	0,506	33,233	888,96	1780,84	891,88	3,2238	5.7493
85	46,08	+ 45,06	2,022	0,02665	0.494	37323	916.93	1775,64	858,71	3,2998	5,6974
90	51,14	+ 50,12	2.071	0,02359	0.482	42Д90	945,89	1769,08	823,19	3,3772	5,6440
95	56,62	+ 55,60	2,125	0,02087	0.470	47,915	976,08	1760.91	784,83	3,4566	5,5884
100	62,52	+ 6130	2.183	0.01842	0,458	54 Д88	1007,80	1750,79	742,99	3,5388	5,5299
110	75,75	+ 74,73	2.349	0,01418	0,425	70321	1077.76	1722,47	644,71	3,7158	5.3984
120	91,07	+ 90,05	2,594	0,01050	0,385	95,238	1163.06	167537	512,31	3,9257	5,2288
130	108,88	+ 107,86	3,185	0,006589	0,313	151,768	1298.69	156331	264,82	4.2532	4,9101
132.3	113,53	+ 112,51	4.274	0,004274	0,233	233,972	1422,40	1422.40	0,00	4,5548	4,5548
3.2.8. СЛИВ, ВОССТАНОВЛЕНИЕ, ПОВТОРНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИЛИ УНИЧТОЖЕНИЕ ХЛАДАГЕНТОВ 1045
Таблица 3.2.7-186
Удельный объем R717 в состоянии перегретого пара, дм3/кг
1IL Н|	Дажлем«е hijiwhh нкыцема, «ч>	Перегрев, К													
		0	5	10	15	20	25	30	40	50	60	70	80	90	100
-70	0.11	9007,0	9235.0	9463.0	9691,0	9918,0	10140,0	10370.0	10820,0	11270,0	11720.0	12170.0	12620,0	13070,0	13520,0
-60	0,22	4702,0	4818.0	4933,0	5048,0	5163,0	5277.0	5391.0	5618,0	5844,0	6070.0	6295,0	6520,0	6745,0	6969,0
-50	0,41	2624,0	2688,0	2751,0	2813.0	2875,0	2937.0	2999,0	3122,0	3244,0	3366,0	3488.0	3609,0	3730,0	3851,0
-40	0,72	1551,0	1588,0	1625,0	1661.0	1696,0	1732,0	1768,0	1839.0	1909,0	1979,0	2049,0	2119,0	2188.0	2257,0
-35	0,93	1215.0	1244,0	1272,0	1300,0	1328,0	1356,0	1384,0	1439.0	1493,0	1548,0	1602,0	1655,0	1709,0	1762,0
-34	0,98	1159,0	1186,0	1213,0	1240.0	1267,0	1293,0	1320,0	1372.0	1424,0	1475,0	1527,0	1578.0	1629,0	1680,0
-33	1,03	1106,0	1132,0	1157.0	1183,0	1209.0	1234,0	1259,0	1309,0	1358,0	1407,0	1456,0	1505,0	1553,0	1602,0
-30	1,19	962.6	985,3	1008,0	1030,0	1052,0	1074,0	1096,0	1139,0	1182,0	1224,0	1267,0	1309,0	1351,0	1392.0
-25	1,52	770,6	788,7	806.7	824,4	842.1	859,5	876,9	911,3	945.3	979,1	1012,0	1046.0	1079,0	1112,0
-20	1,90	622.8	637,5	652,1	666,4	680,7	694,7	708,7	736,4	763,8	790,9	817,8	844,6	871.1	897,6
-15	2,36	508.0	520,0	531,9	543,6	555,2	566,7	578,1	600,7	622,9	644.9	666.7	688,4	710,0	731,4
- 10	2,91	417,7	427,7	437.6	4473	456,8	466,3	475,7	494,2	512,5	530.5	548,4	566,1	583,7	6013
-5	3,55	346,2	354.6	362,8	370,9	378.8	386.7	394,5	409,9	425,0	440.0	454.7	469,4	483,9	498,4
0	4.29	289,0	296,1	303.0	309.8	3165	323,1	329,6	342,5	355,2	367,7	380,0	392,2	4043	4163
5	5.16	242,9	248,9	254,8	260,5	266,2	271,8	277.4	288,2	298,9	309,4	319,8	330,0	340,2	3503
10	6.15	205,4	210,5	215,6	220,5	225,4	230,2	234,9	244,1	253,2	262,1	270.9	279,6	288,2	296,7
15	7.28	174,6	179.1	183.5	187,7	191.9	196,0	200,1	208,1	215,8	223,5	231.0	238,4	245,7	253,0
20	8^7	149,3	153,2	157,0	160,7	164.4	167,9	171,4	178,3	185,0	191,6	198.1	204,4	210,7	217,0
25	10,03	128,3	131,7	135,0	138,3	141,5	144.6	147.6	153,6	159,5	165,2	170,8	176.3	181,7	187,1
30	11,67	110,7	113,7	116,7	119,6	122,4	125,1	127,8	133,0	138,1	143,1	148,0	152,8	157,5	162,2
35	13,50	95,94	98,64	101,3	103,8	106.3	108.7	111,1	115,7	120.2	124,6	128,9	133,1	137,2	141,3
40	15,55	83,46	85,88	88,23	9050	92,71	94.87	96,97	101,1	105.1	108.9	112,7	116,4	120,0	123.6
45	17,82	72,85	75,04	77.15	79,19	81,18	83,11	85,00	88,65	92,19	95,63	9898	102.3	105,5	108,6
50	20,33	63,79	65,78	67.69	6954	7133	73,07	74,77	78.04	81,21	84,28	87,27	90,19	93.05	95,86
55	23,10	56,01	5733	59,58	61Д5	6238	64.45	6539	6895	71,79	74,54	77.22	79.83	8239	8491
60	26.14	49,30	5037	5257	54.11	5559	57,03	58.42	61.11	63,67	66,16	68,57	7032	73,21	75,47
65	29,48	43,48	45,03	4651	4732	49,28	50,60	51,87	54,32	56,65	58,89	61,07	63,20	65Д7	6730
70	33,12	38,42	3936	41,24	4254	43,80	45,00	46,17	48,41	50,54	52,58	54,56	56,49	5836	60,20
75	37,08	33,98	35Д5	36,63	37,84	39,00	40,12	41,20	43,26	45,21	47,08	48,88	50,63	5234	54,01
80	41,40	30,09	3138	3258	33.72	34,80	3534	36,84	38,74	40,54	42Д6	4390	45,50	47,06	4838
85	46,08	26,65	2738	29,02	30,09	31,11	32,07	33,00	34.77	36,43	38.01	39,53	4099	42,42	4331
90	51,14	23,60	24,78	2537	2638	27,84	28,75	29,62	31,26	32,81	34,27	35,67	37,02	3833	39.60
95	56,62	20.87	22,02	23,07	24,04	24,95	2530	26,62	28,16	29,60	3096	32Д5	33,50	54.70	35,88
100	6252	18,42	1956	2058	2150	2237	23,18	2335	25,40	26,74	28,01	29,22	30Д8	31,48	3237
НО	75,75	14,18	1534	1633	17,21	18.01	18,75	19,45	20,74	21,93	23,04	24.09	25,10	26.06	2698
120	91,07	1050	1135	1236	13,72	14,48	15,18	15,82	16,99	18.06	19,04	1997	20.85	21,69	2230
Таблица 3.2.7-18В
Удельная энтальпия R717 в состоянии перегретого пара, кДж/кг
Теммрггу- рана лмм НКЫЦОМ1. •с	Дажлеже налмш нкыщежя,	Перегрев, К													
		0	5	10	15	20	25	30	40	50	60	70	80	90	100
-70	0,11	1656.0	1667,0	1677,0	1687,0	1697,0	1708,0	1718,0	1738,0	1759,0	1779,0	1800,0	1821.0	1842,0	1863,0
-60	0,22	1674,0	1685,0	1695.0	1706,0	1716,0	1726,0	1737,0	1757.0	1778.0	1799,0	1820,0	1841,0	1862,0	1883,0
-50	0.41	1691,0	1702,0	1713.0	1723,0	1734,0	1745,0	1755,0	1776,0	1797,0	1818,0	1840,0	1861,0	1882,0	1904,0
-40	0.72	1708,0	1719,0	1730,0	1741,0	1751,0	1762,0	1773,0	1795,0	1816,0	1837,0	1859,0	1880,0	1902,0	1924,0
-35	0.93	1715,0	1727,0	1738.0	1749,0	1760,0	1771,0	1782,0	1803,0	1825,0	1847,0	1868,0	1890.0	1912,0	1934.0
-34	0,98	1717.0	1728,0	1739.0	1750,0	1761,0	1772,0	1783,0	1805,0	1827,0	1849,0	1870,0	1892,0	1914,0	1936.0
-33	1.03	1718,0	1730,0	1741.0	1752,0	1763,0	1774,0	1785,0	1807,0	1829,0	1850,0	1872,0	1894,0	1916,0	1938,0
-30	1.19	1723,0	1734,0	1746.0	1757,0	1768,0	1779.0	1790,0	1812,0	1834,0	1856,0	1878,0	1900.0	1922.0	1944.0
-25	1.52	1730,0	1742,0	1753.0	1765,0	1776.0	1787.0	1799,0	1821,0	1843.0	1865.0	1887,0	1909,0	1931,0	1954,0
-20	1.90	1737,0	1749,0	1760.0	1772,0	1784,0	1795,0	1807.0	1829,0	1852,0	1874,0	1896,0	1919,0	1941,0	1963,0
-15	2,36	1743,0	1755,0	1768.0	1779,0	1791,0	1803,0	1814,0	1837,0	1860,0	1883,0	1905,0	1928,0	1950,0	1973,0
-10	2,91	1749,0	1762,0	1774.0	1786.0	1798,0	1810,0	1822,0	1845,0	1868,0	1891,0	1914,0	1937.0	1960,0	1983,0
-5	3,55	1755,0	1768,0	1781.0	1793,0	1805,0	1817.0	1829.0	1853,0	1877,0	1900,0	1923,0	1946.0	1969,0	1992,0
0	4.29	1761.0	1774,0	1787.0	1799,0	1812,0	1824,0	1837,0	1861,0	1884,0	1908,0	1931,0	1955,0	1978,0	2001,0
5	5.16	1766,0	1779,0	1793.0	1806.0	1818.0	1831,0	1843,0	1868,0	1892,0	1916,0	1940.0	1963,0	1987,0	2010,0
10	6,15	1771.0	1784,0	1798.0	1811.0	1824,0	1837,0	1850,0	1875,0	1899,0	1924.0	1948,0	1972,0	1995,0	2019,0
15	7.28	1775.0	1789.0	1803.0	1817,0	1830,0	1843,0	1856,0	1882,0	1907,0	1931,0	1956,0	1980,0	2004,0	2028,0
20	8.57	1779,0	1793,0	1808,0	1822,0	1835.0	1849,0	1862,0	1888,0	1913,0	1939,0	1963,0	1988,0	2012,0	2037,0
25	10,03	1782,0	1797,0	1812.0	1826.0	1840.0	1854,0	1868.0	1894,0	1920,0	1946,0	1971,0	1996.0	2020,0	2045,0
30	11,67	1785,0	1801,0	1816.0	1831,0	1845,0	1859,0	1873,0	1900,0	1926,0	1952,0	1978,0	2003,0	2028,0	2053,0
35	1330	1787.0	1804,0	1819.0	1834,0	1849,0	1864,0	1878,0	1906.0	1932,0	1959,0	1965,0	2010,0	2036,0	2061,0
40	1535	1789,0	1806,0	1822,0	1838,0	1853.0	1868,0	1882,0	1911.0	1938,0	1965,0	1991,0	2018,0	2043,0	2069,0
45	17.82	1791,0	1808.0	1825.0	1841,0	1856,0	1872,0	1887,0	1916,0	1944,0	1971,0	1998,0	2024,0	2051,0	2077,0
50	2033	1792,0	1810,0	1827,0	1843,0	1859,0	1875,0	1890,0	1920,0	1949,0	1977,0	2004,0	2031,0	2058,0	2084,0
55	23.10	1792,0	1810.0	1828,0	1845,0	1862.0	1878,0	1894,0	1924,0	1953,0	1982,0	2010,0	2037.0	2064,0	2091,0
60	26,14	1791,0	1811.0	1829,0	1847,0	1864,0	1881,0	1897,0	1928,0	1958,0	1987,0	2015,0	2043.0	2071,0	2098,0
65	29.48	1790.0	1810,0	1829,0	1848,0	1866,0	1883.0	1899,0	1931,0	1962,0	1992,0	2021,0	2049,0	2077.0	2104.0
70	33,12	1788,0	1809,0	1829,0	1848,0	1866,0	1884,0	1901,0	1934,0	1966,0	1996.0	2025,0	2054.0	2083,0	2111.0
75	37,08	1785,0	1807,0	1828,0	1848.0	1867,0	1885,0	1903,0	1937,0	1969,0	2000,0	2030,0	2060,0	2088,0	2117,0
80	41,40	1781.0	1804,0	1826,0	1847,0	1867,0	1886,0	1904,0	1939,0	1972.0	2004,0	2034,0	2064,0	2094,0	2123,0
85	46,08	1776,0	1800,0	1824,0	1845,0	1866,0	1885.0	1904,0	1940,0	1974,0	2007.0	2038,0	2069,0	2099,0	2128.0
90	51,14	1769,0	1796,0	1820,0	1843,0	1864,0	1884.0	1904,0	1941,0	1976,0	2009.0	2042,0	2073,0	2103,0	2133.0
95	56,62	1761,0	1789,0	1815.0	1839,0	1862,0	1883.0	1903,0	1941,0	1977.0	2012.0	2045.0	2077,0	2108,0	2138,0
100	6232	1751.0	1782,0	1809.0	1835,0	1858.0	1880,0	1902,0	1941,0	1978,0	2014.0	2047,0	2080,0	2112,0	2143,0
110	75,75	1722.0	1761,0	1793,0	1822,0	1849,0	1873.0	1896,0	1939,0	1978,0	2016.0	2051.0	2085.0	2118,0	2151,0
120	91,07	1675,0	1729.0	1770,0	1804,0	1834,0	1861,0	1887,0	. 1933,0	1976,0	2016.0	2053,0	2089.0	2124,0	2157,0
1046
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
ки будут работать на других хладагентах, вслед-
ствие длительных сроков работы старых уста-
новок нужно располагать определенным запа-
сом хладагентов категории CFC для их обслу-
живания и дозаправок. Поэтому спрос на эти
хладагенты сможет удовлетвориться только за
счет повторного использования слитых и вос-
становленных продуктов.
То же самое, впрочем, можно утверждать и
в отношении хладагентов категории HCFC, ко-
торые также будут запрещены, правда, через
более длительный период. Было бы желатель-
но выработать привычку восстанавливать и эту
категорию хладагентов, тем более, что их ис-
пользование, и в первую очередь применение
наиболее распространенного среди них хлада-
гента R22, будет допускаться директивными
органами достаточно долго.
Однако проблема слива хладагентов для их
восстановления связана с понятием рентабель-
ности. В самом деле, нельзя требовать от про-
фессионалов выполнения гражданского долга и
реализации комплекса мер по снижению за-
грязненности окружающей среды, полезных
для человечества в целом, без возмещения зат-
рат на эти меры и их финансирования со сто-
роны государства, пусть даже косвенного (на-
пример, путем предоставления налоговых
льгот). Другое решение заключается в том, что-
бы покупка восстановленных хладагентов была
достаточно выгодной1. Операция по сливу хла-
дагентов с их последующим восстановлением
для повторного использования заключается в
извлечении хладагентов из холодильной систе-
мы и накапливании во внешней емкости (мы
уже говорили о специальных сосудах, окрашен-
ных зеленой флюоресцирующей краской в п.
3.2.2), для очистки и повторного использования
или уничтожения2. При этом нужно, чтобы эта
операция была осуществима и выгодна.
1 См. также: “CFC...нужно восстанавливать” (CFC... il
fautrecuperer, Chaud-Froid-Plomberie, 1992, № 532, р.55-58).
2 Определение стандарта NF Е35-421 “Холодильные
системы и тепловые насосы. Характеристики средств сли-
ва, повторного использования и восстановления хладаген-
тов, применяемых в холодильных системах и тепловых на-
сосах”.
Рассмотрим ниже в порядке убывания зна-
чимости различные типы холодильных устано-
вок, использующих хладагенты категории
CFC1.
•	Очень крупные установки с заправкой хла-
дагента более 300 кг
Применяется слив для повторного исполь-
зования в процессе эксплуатации, так как эти
установки в большинстве случаев оборудованы
насосами для перекачки используемого хлад-
агента в запасные цистерны при ремонте уста-
новок с вскрытием контура. При этом повтор-
но используется до 95 % полной заправки, что
обеспечивает рентабельность такой операции.
• Крупные установки с заправкой хладагента
от 20 до 300 кг
Эти установки, как правило, не оснащают-
ся насосами для жидкости, однако располага-
ют сливными вентилями, позволяющими опо-
рожнять холодильный контур с помощью вне-
шних насосов или других устройств, которые
подключаются холодильщиком. Такая операция
обычно не является рентабельной и настоятель-
но требует, чтобы власти для ее выполнения пре-
дусматривали побудительные налоговые льготы.
• Небольшие установки для торгового обору-
дования с заправкой от 2 до 20 кг
Как правило, у них нет сливных вентилей
для жидкости и операция по сливу для них не-
выгодна. Однако налоговые льготы для этих
установок еще действуют.
•	Домашние холодильники и морозильники с
заправкой от ОД до 2 кг
В некоторых городах, таких, как Париж,
приняты специальные меры по сбору хладаген-
тов из таких установок с последующим восста-
новлением этих хладагентов для повторного
использования. Однако коэффициент полезно-
го действия подобных операций очень мал. Тем
не менее во Франции ежегодно разбирается
примерно два миллиона домашних холодиль-
1 См. также статью “Восстановление, барьеры на пути
реализации” (Recuperation, trop d’obstacles pratiques, X Bernier,
Revue Pratique du Froid, 1992, № 755, p.28-31), из которой
мы заимствовали нижеследующий материал.
3.2.8. СЛИВ, ВОССТАНОВЛЕНИЕ, ПОВТОРНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИЛИ УНИЧТОЖЕНИЕ ХЛАДАГЕНТОВ 1047
ников, откуда извлекается около 250 т CFC, к
которым добавляются CFC, содержащиеся в
пенообразующих материалах.
При этом также применяются налоговые
льготы.
Прежде чем повторно использовать, восста-
навливать или уничтожать извлеченный хлада-
гент, его необходимо собрать в специальной
сливной емкости. Эта операция, о которой мы
расскажем ниже, является довольно сложной.
3.2.8.2. Технология слива и сбора
хладагентов
Слив хладагента, т. е. его перелив из холо-
дильного контура в специальный накопитель,
является весьма тонкой процедурой, которую
можно выполнять в жидкой либо в газовой
фазе.
В каждом из этих вариантов возможны раз-
личные решения, наиболее важными из кото-
рых являются следующие1.
• Перелив в жидкой фазе под действием силы
тяжести
Сдвоенный вентиль сливного баллона под-
ключается к установке следующим образом
(рис. 3.2.8-1):
-	вентиль жидкой фазы сливного баллона
или емкости подключается к жидкостному ре-
сиверу в его нижней точке, чтобы баллон нахо-
дился ниже уровня ресивера;
-	вентиль газовой фазы сливного баллона
подключается к газовой полости ресивера в
верхней точке.
В результате жидкость из ресивера будет
стекать в баллон под действием силы тяжести,
а газ из баллона будет передавливаться в реси-
вер.
вентиль
на входе
ресивера "*[
закрыт ।
вентиль —
газовой фазы
жидкой фазы
сливной
баллон
жидкостный
ресивер
вентиль
выхода жидкости
закрыт
Рис 3.2.8-1. Слив в жидкой фазе под действием силы
тяжести
•	Перекачка жидкой фазы насосом
Если сливной баллон не может быть разме-
щен ниже уровня ресивера, перекачку осуще-
ствляют с помощью насоса. Насос устанавли-
вается на магистрали, соединяющей нижнюю
точку ресивера с жидкостным вентилем балло-
на (рис. 3.2.8-2). Насос всегда должен быть за-
лит хладагентом, и во избежание его повреж-
дения нужно следить за тем, чтобы не допус-
кать работы насоса всухую.
•	Передавливание жидкой фазы с помощью
компрессора установки
Принципиальная схема подключения сдво-
енного вентиля сливного баллона к холодиль-
ной установке представлена на рис. 3.2.8-3.
Стрелки на пунктирных линиях схемы показы-
вают направление движения сред в процессе
перекачки. Из схемы видно, что компрессор,
откачивая газовую фазу из сливного баллона,
создает в нем разрежение и наддувает ресивер,
в результате чего жидкая фаза передавливает-
ся из жидкостного ресивера в сливной баллон.
1 Для знакомства с другими вариантами можно обра-
титься к “Карманному справочнику по сливу...” (Vade-Me-
cum de la recuperation...), краткое содержание которого изло-
жено ниже, в п. 4.5.3.4. Что касается технологии их выпол-
нения в каждом конкретном случае, так же как преимуществ
н недостатков каждого из методов слива, рекомендуем об-
ратиться к работе J.Bernier “Заметки холодильщика”
(Itineraire du frigoriste), содержание которой изложено в п.
4.5.3.1.
Рис. 3.2.8-2. Перекачка жидкой фазы насосом
1048
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Рис. 3.2.8-3. Передавливание жидкой фазы с помощью
компрессора установки
•	Перелив жидкой фазы путем охлаждения
сливной емкости
Один из самых простых вариантов, прин-
цип которого заключается в уменьшении дав-
ления в сливной емкости до значения, меньше-
го, чем давление в контуре, за счет охлажде-
ния емкости. Охлаждение может осуществлять-
ся путем помещения емкости либо в бак со
льдом либо в переносную охлаждающую каме-
РУ
•	Перекачка хладагента в газовой фазе
Различные технологии слива хладагента из
установки в жидкой фазе не позволяют полно-
стью удалить его из контура. Так, например,
слив под действием силы тяжести обеспечива-
ет удаление только 94,6 % полной заправки хла-
дагента, если речь идет об R502 (для других
хладагентов процент удаления может быть н
выше), а если перекачка осуществляется за счет
охлаждения сливной емкости до -15 °C, уда-
ляется 98,8 % R22. Чтобы извлечь из установ-
ки остатки хладагента, находящиеся в газовой
фазе, либо осуществить его полное удаление в
газовой фазе, используют опорожняющий аг-
регат, принципиальная схема которого приве-
дена на рис. 3.2.8-4.
Этот агрегат используется также для опо-
рожнения установок, в которых нет жидкостно-
го ресивера, или установок с жидкостным ре-
сивером при небольших значениях их полной
заправки, не превышающих 20 кг. Перекачка
хладагента в газовой фазе требует очень много
времени. Поэтому она используется только для
опорожнения небольших установок либо для
откачки остатков хладагента, находящихся в
газовой фазе, после слива жидкой фазы из
крупных установок. Еще раз подчеркнем, что
любая перекачка хладагента является непрос-
той операцией, требующей соблюдения специ-
альных мер, например использования рычаж-
ных или пружинных весов, позволяющих кон-
тролировать степень заполнения сливной емко-
сти н не допускать ее переполнения. Напоми-
наем, что с учетом масла, которое может содер-
жаться в загрязненном хладагенте, заполнение
сливной емкости не должно превышать 75 %
ее объема.
При перекачке возможны нештатные ситу-
ации (например, разрушение конденсатора или
испарителя в процессе откачки газовой фазы
хладагента, приводящее к его выбросу в атмос-
феру), что требует перед началом операции по
перекачке достаточно подробно продумать все
ее возможные последствия.
Рис. 3.2.8-4. Прин-
ципиальная схема опо-
рожняющего агрегата
3.2.8. СЛИВ, ВОССТАНОВЛЕНИЕ, ПОВТОРНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИЛИ УНИЧТОЖЕНИЕ ХЛАДАГЕНТОВ 1049
3.2.8.3.	Оборудование для слива
и слива /повторного использования
хладагентов*
В п. 3.2.8.1 мы уже уточнили, что согласно
стандарту NF ЕЗ 5-421 под сливом хладагента
из холодильной установки понимается действие
по извлечению хладагента, содержащегося в
холодильной системе, с его накоплением во
внешней емкости для последующего повторного
использования, восстановления или уничтоже-
ния. Само это определение подразумевает су-
ществование трех различных операций: по-
вторного использования, восстановления или
уничтожения хладагента. В том же стандарте
NF Е35-421 эти операции определяются следу-
ющим образом.
Повторное использование означает новую
заправку уже использовавшегося и слитого из
установки хладагента, как правило, в ту же ус-
тановку, из которой он был извлечен. При этом
перед новой заправкой проводят очистку хла-
дагента в целях снижения степени его загряз-
нения. От хладагента отделяют содержащееся
в нем масло, снижают содержание влаги, кис-
лот и твердых частиц, используя при этом раз-
личные фильтрующие устройства, в том числе
одноразовые фильтры-осушители. Этот термин
обычно применяют для операций, которые про-
изводятся либо прямо на месте, либо в мастер-
ской ремонтника.
Восстановление заключается в обработке
слитых хладагентов таким образом, чтобы при-
вести их характеристики в соответствие с ха-
рактеристиками свежих хладагентов, устанав-
ливаемыми требованиями стандарта NF Е29-
795. При этом состав хладагентов системати-
чески подвергается химическому анализу, по-
зволяющему установить, достигнуты требуемые
характеристики или нет. Это означает наличие
таких процедур обработки и последующего хи-
1 См. также: “Агрегаты для перекачки CFC” (Machines
de transfert de CFC, N. Youf, Revue Pratique du Froid, 1990, №
704, p.70-87) и “Агрегаты для слива хладагентов из холо-
дильных установок” (Les apparels de recuperation des fluides
frigorigenes.C. Gillet, Chauffage, Ventilation, Conditionnement,
1993, № 3, p.29-36).
мического анализа, которые могут быть произ-
ведены либо на специальных установках, либо
на заводах, выпускающих хладагенты.
Поскольку подготовка хладагента для по-
вторного использования производится прямо
на месте, можно сделать вывод, что, кроме аг-
регатов, предназначенных исключительно для
опорожнения холодильных установок, должны
существовать и агрегаты, которые в дополнение
к извлечению хладагента из установок осуще-
ствляют также и его подготовку к повторному
использованию. Что касается восстановления
или уничтожения хладагентов, то описание ус-
тановок для выполнения этих функций мы при-
ведем ниже.
На рис. 3.2.8-5 приведена фотография не-
большой передвижной установки, предназна-
ченной только для извлечения хладагентов без
обработки в целях повторного использования.
Извлеченный хладагент затем перекачивается
в сливную емкость в ремонтной мастерской.
Хотя некоторые установки для слива обеспечи-
вают только опорожнение холодильных систем,
представленная передвижная станция содержит
также второй заправочный цилиндр, предвари-
тельно наполняемый новым хладагентом, что
позволяет после промывки холодильной систе-
мы и ее вакуумирования с помощью компрес-
сора производить заправку в нее свежего хла-
дагента.
На рис. 3.2.8-6 показан внешний вид за-
правочно-сливной станции, позволяющей за-
правлять повторно используемый хладагент в
холодильную установку после ее вакуумирова-
ния с помощью двухступенчатого насоса. Этот
агрегат способен осуществлять подготовку сли-
того из установки хладагента к повторному ис-
пользованию, т. е. его фильтрацию н отделение
от него масла. Подготовка хладагента к повтор-
ному использованию проводится без контроля
его чистоты, и этот хладагент должен заливать-
ся обязательно в ту же установку, из которой он
был извлечен. Считается, что подготовленный
для повторного использования хладагент явля-
ется достаточно чистым и не содержит загряз-
нений, которые могут представлять опасность
для вновь заправляемой установки.
1050
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Рис. 3.2.8-5. Передвижная станция заправки и слива хладагентов (модель RE-II, Refco):
I вентиль наполнения заправочного цилицдра; 2 - вентиль высокого давления; 2 А - штуцер подключения заправоч-
ного трубопровода высокого давления; 3 - вентиль напо шения; 4 - вентиль вакуумирования; 5 - вентиль низкого давле-
ния; 5А - штуцер подключения заправочного трубопровода низкого давления; 6 - вентиль вакуумметра; 7 - вентиль воз-
врата масла в компрессор; 8 - вентиль выхлопа загрязненных газов; 9 вентиль заполнения сливного баллона; 9А - шту-
цер подключения заправочного трубопровода; 10 - манометр заправочного цилиндра; 11 - манометр высокого давления;
12 - манометр низкого давления; 13 - вакуумметр; 14 - манометр сливного цилиндра; 15 подогреваемый заправочный
цилиндр; 16 - сливной цилиндр; 17 - маслоотделитель компрессора; 18 - фильтр; 19 маслоотделитель всасывающей
чагистрали; 20 - компрессор; 21- кнопка включения подогрева цилиндрз. 22 - кнопка пуска компрессора; 23 - указатель
уровня масла; 24 - сливная пробка; 25 - реле давления
Гарантией чистоты хладагента может слу-
жить только предшествующая сливу нормаль-
ная работа установки, что подразумевает безус-
ловный запрет на повторное использование
;ладаген. а без его восстановления в случае пе-
регорания обмотки электродвигателя или повто-
ряющихся аварий. Впрочем, нельзя не учиты-
вать и того, что гарантийные обязательства
изготовителя распространяются только на те
компрессоры, которые работают на хладаген-
тах, отвечающих требованиям к характеристи-
кам, регламентированным американским стан-
дартом ARJ700-88.
Заправочно-сливной агрегат с подготовкой
хладагента к повторному использованию, пред-
ставленный на рис. 3.2.8-6, используется для
многих хладагентов: R12 R22, R500, R502,
R114, R13bl nR134a. Он позволяет непрерыв-
но анализировать содержание влаги, кислот и
масла в хладагентах и одновременно обеспечи-
вает автоматическое удаление неконденсирую-
щихся газов.
3.2.8. СЛИВ, ВОССТАНОВЛЕНИЕ, ПОВТОРНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИЛИ УНИЧТОЖЕНИЕ ХЛАДАГЕНТОВ 1051
Рис. 3.2.8-6. Заправочно-сливной агрегат с подготов-
кой слитого хладагента к повторному использованию (мо-
дель Purozone Cigal-50, Galaxair)
Для оценки характеристик сливных и зап-
равочно-сливных агрегатов, в том числе с под-
готовкой хладагента к повторному использова-
нию, существует стандарт1, который в настоя-
щее время носит экспериментальный характер
и в котором описаны характеристики как эта-
1 NF ЕЗ 5-421 “Холодильные системы и тепловые насо-
сы. Характеристики аппаратуры для слива, подготовки к
повторному использованию и восстановления хладагентов,
используемых в холодильных системах и тепловых насосах”.
См. также: “Перекачивающие устройства: характеристики”
(Machines de transfert: les perfotnances, Revue Pratique du Froid,
1992, № 744, p.23-25); “Слив CFC: оборудование для конт-
роля и проверок” (Recuperation des CFC, le material au banc
d’essais, Revue Pratique du Froid, 1992, № 755, p.22-26);
“Синтез результатов проверки характеристик оборудования
для слива CFC и других хладагентов” (Synthcse des resultats
du banc d’essais des performances des materials de recuperation
des CFC et autre: fheorigenes, D.Clodic, Chauffage, Ventilation,
Conditionnement, 1992, № 6/7, p.38-39).
лонных образцов, так и испытательных уст-
ройств. Последние содержат значения расхода
хладагента при сливе, длительности извлече-
ния хладагента в газовой фазе, массы остатков
хладагента, выброса хладагента в атмосферу,
уровня загрязнений, переносимых оборудова-
нием, и, наконец, степени фильтрации хлада-
гента. Проверка степени загрязнения хладаген-
та особенно важна, так как не следует упускать
из виду, что в настоящее время невозможно ни
повторное использование, ни восстановление
хладаге! та, если он по каким-то причинам ока-
зался смешан с другим хладагентом. Это обус-
ловлено тем, что пока мы еще не умеем отде-
лять один хладагент от другого, поэтому сме-
шанные хладагенты подлежат только немедлен-
ному уничтожению.
3.2.8.4.	Восстановление извлеченных
из установки хладагентов
Восстановление хладагентов, как мы уточ-
нили выше, заключается в доведении их харак-
теристик до уровня, соответствующего харак-
теристикам свежих, еще не использовавшихся
хладагентов. Это существенный момент, кото-
рым восстановление отличается от простой под-
готовки к повторному использованию.
При восстановлении хладагента, помимо
оснащения аппаратуры для его подготовки к
повторному использованию соответствующими
средствами (а именно маслоотделителем и
фильтрами), необходимо получить подтвержде-
ние достижения требуемого результата с помо-
щью полного анализа свойств хладагента,
убеждающего, что его характеристики соответ-
ствуют характеристикам свежего хладагента (в
то время как после подготовки к повторному
использованию хладагент считается достаточ-
но чистым для заливки в ту же установку; из
которой он был извлечен). Восстановление от-
личается от подготовки к повторному исполь-
зованию еще двумя моментами: во-первых,
восстановленный хладагент может быть залит
в любую установку' и, во-вторых, по экономи-
ческим соображениям восстановление произво-
дится только для больших количеств хладаген-
та. Этим объясняется то, что поставщики хла-
1052
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
дагентов создали сеть пунктов по опорожнению
установок, имея в виду их последующее вос-
становление.
Разумеется, как мы уже уточняли по поводу
подготовки хладагентов к повторному исполь-
зованию, восстановлению не подлежат хлад-
агенты различных марок, оказавшиеся смешан-
ными в одной емкости, поскольку в настоящее
время мы еще ие умеем разделять на состав-
ные части такие смеси и они должны быть
уничтожены.
Чаще всего уничтожение осуществляется
путем их сжигания с последующей смывкой
продуктов горения, содержащих агрессивные
кислоты. Можно также производить расщепле-
ние хладагентов в специальных реакторах либо
использовать подлежащие уничтожению хлада-
генты категории CFC в некоторых промышлен-
ных технологических процессах, таких, напри-
мер, как дегазация алюминия, выплавляемого
из металлолома.
3.2.8.5.	Литература
Сознавая важность операций по сливу, под-
готовке к повторному использованию, восста-
новлению и уничтожению хлад агентов, мы счи-
таем полезным отослать читателя к специаль-
ной работе, а именно “Карманному справочни-
ку по сливу ...” (Vade-Mecum de la recuperati-
on...), содержание которого представлено в
п.4.5.3.4.
3.3. Холодильные масла
3.3
3.3.1.	Общие положения
3.3.1.1.	Исторический обзор1
Использование смазочных материалов вос-
ходит к очень древним временам. Рисунок на
гробнице египетского фараона Tehuti-Hetip
(1650 г. до нашей эры) показывает, как для об-
легчения скольжения каменных блоков деревян-
ные брусья, по которым они перемещались,
смазывались оливковым маслом. В начале на-
шей эры Плиний составляет список смазочных
материалов животного происхождения.
С развитием промышленности и появлени-
ем в XIX в. обилия различных машин и меха-
низмов потребность в смазочных веществах
резко возросла. В частности, появление меха-
нических холодильных компрессоров потребо-
вало разработки смазочных материалов со спе-
циальными характеристиками.
Во время первой и второй мировых войн,
когда, с одной стороны, появились новые тре-
бования к смазочным материалам, а с другой
стороны, некоторые страны столкнулись с не-
хваткой минерального сырья (нефти), исследо-
вания в этой области стали проводиться более
интенсивно, в результате чего появились пер-
вые синтетические смазки на основе полигли-
колевых соединений.
В дальнейшем, поскольку как количествен-
ные, так и качественные требования к смазкам
продолжали возрастать, исследования, связан-
ные с поиском и созданием новых масел, не
прекращались и привели к разработке новых
синтетических смазок на основе полиальфао-
лефинов или эфиров, характеристики которых
позволяют удовлетворять самым разнообраз-
ным требованиям.
1 Заимствовано из технического бюллетеня компании
Mobil Oil Francais “Синтетические смазки” (Les lubriftants
synthetiques).
З.З.1.2.	Роль холодильного масла
Основной функцией холодильного масла
является снижение трения, которое возникает
между двумя движущимися относительно друг
друга и находящимися в контакте механичес-
кими деталями, такими, как:
-	подшипники качения или скольжения
большинства типов компрессоров - поршне-
вых, винтовых, центробежных или пластинча-
тых;
-	кольца и гильзы цилиндров поршневых
компрессоров, за исключением, разумеется,
компрессоров с сухими поршнями;
-	клапаны большинства компрессоров;
-	винты винтовых компрессоров, если они
смазываются, а также зубчатые зацепления их
синхронизаторов;
-	пластины при контакте их торцов со ста-
тором и боковых поверхностей, скользящих в
пазах роторов, у пластинчатых компрессоров.
К этой основной функции холодильного мас-
ла добавляется еще одна двойная функция: с
одной стороны, повышение герметичности ор-
ганов сжатия, а с другой - частичное содействие
охлаждению некоторых компрессоров. В случае
винтовых компрессоров функция охлаждения
становится одной из основных, поскольку в них
масло, непосредственно смешанное с нагнета-
емыми парами, позволяет снизить температу-
ру последних.
З.З.1.З.	Различные категории
холодильных масел1
Холодильные масла (как, впрочем, масла
вообще) подразделяют на две большие катего-
рии.
1 См. также стандарт NF ISO 6743-3B “Смазка. Про-
мышленные масла и смежная продукция (класс L). Класси-
фикация. Часть ЗВ: Семейство D (газовые и холодильные
компрессоры)”.
1054
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
• Минеральные масла, включающие два семей-
ства:
-	парафиновые масла,
-	нафтеновые масла.
• Синтетические масла, подразделяющиеся на
пять семейств:
- углеводороды (используются в 40 % слу-
чаев), которые включают:
*	полиальфаолефины,
*	ароматические алкилаты,
*	циклоалифатиты,
*	полибутадиены;
-	эфиры (используются в 20 % случаев);
-	полигликоли (в 33 % случаев);
-	эфирные фосфаты (в 5 %);
-	прочие (в 2 %), которые включают:
*	силиконы,
*	силикаты,
*	полифенилэфиры,
*	фторуглероды.
Далее мы увидим, какие характеристики
имеют наиболее распространенные в холодиль-
ной промышленности смазочные масла, а так-
же ознакомимся с их преимуществами и недо-
статками. Заметим, что для упрощения мы раз-
делили масла на две большие категории, хотя
на самом деле некоторые минеральные масла,
так же как и некоторые синтетические, главным
образом очищаемые в процессе гидрокрекин-
га, должны были бы скорее войти в категорию
полусинтетических масел.
3.3.1.4. Производство холодильных
масел
Минеральные масла производятся химичес-
ким способом за счет извлечения из сырой не-
фти (рис. 3.3.1-1).
Сначала нефть подвергается атмосферной
возгонке, при которой отделяются самые лег-
кие фракции. Тяжелые фракции подвергают
вакуумной возгонке, в результате которой по-
лучают несколько фракций с различной вязко-
стью. После дебитуминизации тяжелых фрак-
ций с помощью пропана вначале удаляются
ароматические углеводороды, что обеспечива-
ется обработкой продукта растворителем (на-
пример, фурфуролом), а затем воскообразные
парафины, которые ухудшают смазочные свой-
ства вследствие низкой текучести. Далее тяже-
лые фракции разделяются за счет их обработ-
ки метилэтилкетоном (МЕК).
В отличие от минеральных масел, которые
получают в результате крекинг-процесса, син-
тетические масла производят путем синтеза
одной или двух совершенно определенных мо-
лекул (например, этилена) при строго фикси-
рованных температуре и давлении. Они состо-
ят из молекул, выстроенных таким образом, что
благодаря их структуре масла обладают всеми
Возгонка
в атмосфере
Обработка
водородом
Нефтяное
турбинное
масло
Вакуумная
возгонка
Депарафинизация
растворителей
(МЕК)
Нефтяное
масло
Дебитуминизация
пропаном
Экстракция
растворителя
(фурфурола)
Рис 3.3.1-1. Принципиальная схема производства минеральных масел при очистке сырой нефти (Mobil Oil Francaise)
3.3.2. КАЧЕСТВО И ХАРАКТЕРИСТИКИ МАСЕЛ. ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ
1055
необходимыми свойствами, обеспечивающими
нужные потребителям технические и стоимос-
тные показатели. Так, например, отсутствие
ароматических и нафтеновых компонентов и
наличие разветвленных цепочек приводит к
повышенным значениям вязкости у полиальфа-
олефинов, что расширяет температурный диа-
пазон их использования. Точно так же про-
странственная структура защищает хрупкую
углеродную сердцевину молекул и сообщает
полиэфирным маслам повышенную стойкость
к окислению, а следовательно, увеличивает срок
их службы.
3.3.2. Качество и характеристики
масел. Технические условия
З.З.2.1.	Качество
Основным показателем качества любого
масла вообще является, разумеется, достаточ-
ная смазывающая способность. Однако для
масел, предназначенных для использования в
условиях холодильных установок, добавляют-
ся и другие показатели, которые мы сейчас рас-
смотрим. Эти показатели можно разделить на
две категории. Первая из них включает эксп-
луатационные характеристики, такие, напри-
мер, как вязкость, термическая стабильность,
показатель омыления, точка текучести и т.д., в
то время как ко второй категории относятся так
называемые идентификационные характеристи-
ки: наименование, позволяющее различать мас-
ла с первого взгляда, затем плотность, цвет и
Т.д.
3.3.2.2.	Идентификационные
характеристики
Основной из идентификационных характе-
ристик, позволяющих с первого взгляда разли-
чать масла, является цвет. Известно, например,
что свежее минеральное масло имеет обычно
бледно-желтый цвет. Если это не так, то цвета
свежего масла указываются в проспектах раз-
работчиков со ссылкой на различные способы
проверки. В частности, синтетическое масло
Zerol 150, продаваемое компанией Primagaz, в
соответствии с тестом ASTMD156 имеет цвет,
обозначаемый как Saybolt 17. Когда первона-
чальная окраска масла более или менее резко
меняется и масло темнеет, становясь коричне-
вым, это означает, что данное масло в течение
сравнительно длительного периода уже исполь-
зовалось, а явно черный цвет свидетельствует,
как правило, о перегорании обмотки электро-
двигателя. Изменение окраски масла, за исклю-
чением особых случаев, связанных с перегора-
нием обмотки, говорит о старении масла с те-
чением времени под действием тепла, давле-
ния, различных загрязнений, а также из-за его
окисления на воздухе и в присутствии влаги.
Запах и наличие осадка, как и окраска, по-
зволяют с первого взгляда оценить качество
масла. Наконец, еще одной идентификационной
характеристикой может считаться плотность
масла. В соответствии с тестом ASTMD1298
она замеряется при температуре от 15 до 20 °C.
Как правило, плотность масла должна лежать
в диапазоне от 0,8 до 0,9.
3.3.2.3.	Основные эксплуатационные
характеристики
• Смазывающая способность
Смазывающая способность, которой облада-
ет масло, снижает сухое трение между двумя
перемещающимися относительно друг друга
твердыми поверхностями. Такое трение меж-
ду металлическими деталями различных ма-
шин и механизмов при отсутствии смазки при-
водит к нагреву деталей, появлению задиров на
их поверхностях и, в конечном итоге, к закли-
ниванию трущихся деталей. Наличие смазки
обусловливает замену сухого трения трением
между молекулами смазывающей жидкости.
Приборов, позволяющих измерить смазываю-
щую способность масел, не существует. Одна-
ко существуют методы трибологического1 ана-
лиза, позволяющие изучать предельные значе-
ния сил трения, возникающих, например, при
запуске компрессора в отсутствие и при нали-
чии смазки, которые соответствуют непосред-
1 Трибология (от греч. “tribo” - растираю) - наука о тре-
нии, т.е. наука, изучающая процессы трения и износостой-
кости трущихся деталей.
1056
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
ственному контакту “металл по металлу” для
трущихся деталей.
Наиболее часто для определения характери-
стик процесса трения используется так назы-
ваемый метод Фалекса, заключающийся в сле-
дующем: металлическая игла приводится во
вращательное движение внутри металлических
губок, к которым приложена известная сила,
зажимающая иглу. Во время испытаний опре-
деляется износ двух этих деталей, трущихся
относительно друг друга, в зависимости от
смазки.
В некоторых случаях антикоррозионные до-
бавки на основе фосфора заметно снижают этот
износ, однако, с другой стороны, их наличие
сопровождается уменьшением растворимости
хладагента в смазке, что является недостатком.
Так происходит, например, при смеси хладаген-
та R134a с синтетическими маслами семейства
полиалкиленгликолей (PAG).
• Вязкость1
Вязкость может определяться как свойство
жидкости создавать сопротивление силам де-
формации ее элементарных объемов, в общем
случае при любом относительном движении
этих объемов внутри жидкости. Вязкость явля-
ется реологической2 характеристикой. В стан-
дарте NF Т60-141 в качестве основы для клас-
сификации масел принята международная си-
стема классификации, приведенная в стандар-
те ISO 3448, согласно которой масла различа-
ют в зависимости от их средней вязкости, из-
меренной при температуре 40 °C. Классы вяз-
кости располагаются в определенной последо-
вательности от VG 2 до VG 1500, причем вяз-
кость холодильных масел, как правило, соот-
ветствует классам от VG 15 до VG 100 (табл.
3.3.2-1).
Следовательно, холодильное масло поступа-
ет в продажу с указанием средней вязкости при
1 См. стандарт NF Т 60-141 “Масла индустриальные.
Классификация в зависимости от вязкости”.
2 Реология (от грея, “rheos” - течение, поток) - наука о
деформациях н текучести веществ. Отрасль механики, ко-
торая изучает поведение материалов в зависимости от вяз-
кости, упругости, пластичности и ползучести в процессе их
деформации и появления внутренних напряжений.
Таблица 3.3.2-1
Основные классы масел, используемых
в холодильных машинах
(классификация стандартов NF Т60-141 и ISO 3448)
Класс вяз- кости	Средняя кине- матическая вязкость прн 40°С, мм2/с	Пределы изменения вяз- кости, мм2/с	
		нижний	верхний
VG 15	15	13,5	16,5
VG22	22	19,8	24,2
VG32	32	28,8	35,2
VG46	46	41,4	50,6
VG68	68	61,2	74,2
VG100	100	90,0	110,0
40 °C, что обозначается соответствующим клас-
сом вязкости. Однако этот класс вязкости соот-
ветствует чистому маслу при вполне определен-
ных температуре (40 °C) и давлении (атмосфер-
ное давление).
Вместе с тем для масла, заправленного в
холодильный компрессор, температура и дав-
ление будут очень сильно отличаться от приве-
денных значений, например за очень короткое
время температура может вырасти до 200 °C,
а давление до 10 бар, не считая того, что в мас-
ле будет растворяться часть хладагента. С дру-
гой стороны, на растворимость хладагента в
масле влияют многие факторы, в частности
природа хладагента (например, R22 растворя-
ется хуже, чем R12, но лучше, чем R502), при-
рода масла (синтетическое масло, как правило,
растворяет лучше, чем минеральное), темпера-
тура (при понижении температуры раствори-
мость хладагента в масле возрастает) и, нако-
нец, давление (чем ниже давление, тем мень-
ше хладагента растворяется в масле).
Следовательно, вязкость смесн масло/хлада-
гент непрерывно меняется в зависимости от
значения всех перечисленных выше парамет-
ров в данный момент. Вместе с тем вязкость
смеси должна оставаться достаточно высокой,
чтобы обеспечить наличие непрерывной и до-
статочно толстой смазывающей пленки на тру-
щихся поверхностях. Кроме того, высокая вяз-
кость повышает герметичность между сжима-
ющей деталью компрессора (поршнем или вин-
том) и корпусом камеры сжатия таким образом,
3.3.2. КАЧЕСТВО И ХАРАКТЕРИСТИКИ МАСЕЛ. ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ
1057
Температура,’С
Рис.3.3.2-1. Изменение вязкости двух масел класса VG 32 в смеси с двумя типами хладагента для различного состава
смесей (из статьи “Хладагент HFA134a и компрессорные масла” (Le HFA 134а et les lubrifiants pour compresseurs, D.Amaud,
Revue Pratique du Froid, 1991, № 721, p.6-11))
чтобы поддерживать как можно более высокое
значение объемного КПД.
В качестве примера на рнс. 3.3.2-1 представ-
лен характер изменения вязкости двух масел
класса VG 32 в смеси с хладагентами при раз-
личных составах смесей.
Из рисунка видно, что поправка к коэффи-
циенту вязкости, которая определяется накло-
ном соответствующих кривых, для синтетичес-
кого масла менее значительна, чем для мине-
ральных масел, т. е. вязкость синтетических
масел менее чувствительна к изменению тем-
пературы. Это замечание весьма важно, по-
скольку с учетом данного обстоятельства при-
ходим к выводу, что при замене хладагента R12
на R134a можно использовать синтетическое
масло с немного меньшей вязкостью, чем у ис-
пользуемых в настоящее время с R12 минераль-
ных масел.
Из табл. 3.3.2-2 видно, как меняется вяз-
кость трех типов масел одного и того же клас-
са VG 32 прн повышении температуры от 40
до 100 °C.
На рис. 3.3.2-2 показано изменение вязкос-
ти чистого масла, а также вязкости смесей с
хладагентами R22 и R502 минерального масла
и синтетического масла, поступающего в про-
дажу под маркой “Zephron 150”.
Что касается рис. 3.3.2-3, то с его помощью
можно определить массовый процент R22, ра-
створяющегося в масле, в зависимости от тем-
пературы и давления, а также соответствующую
этому проценту кинематическую вязкость сме-
си. Такие номограммы существуют и для дру-
гих хладагентов в смеси с другими маслами.
• Химическая стабильность
Химическая стабильность холодильного
масла во времени является залогом нормаль-
ной работы компрессора. Она зависит от двух
основных факторов: температуры н природы
используемого хладагента.
Говоря о термической стабильности, следу-
ет иметь в виду, что температура среды в зоне
Таблица 3.3.2-2
Сравнение характеристик трех типов масел
(PAG - полиалкиленгликолевое масло)
Характери- стика	PAG	Синтетиче- ское	Минераль- ное
Вязкость при 40°С при 100°С	32,0 6,43	31,6 5,42	32,0 4,45
Раствори- мость воды при 25°С, ppm	27 000	1 600	
Удельное сопротивле- ние при 25°С, Ом/см	10’	Ю1’	ю1"
1058
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
IIIIIIIHI tniiiiniiiinimiiiinimiMiiimiiiimmiiiiiiiiiiinmiiiiiiiHiiiiii miuiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii iiiiiiiiiiiiiiiiuiiiiiiiiiiHiwntiii
I HiiiiimiitiimiiiiiiiiiiHiiHiimiiii MntHimiiiiiHiimiiimiiiiiiiiiiiiiiiiiitiiittiniiiiiiiiniiiiiiimiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiuimni
чистое масло
luiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiitiiiiiiiii iiiiiiiiiiiiH.-itimiiuiiii iiHiiiinuiiiiiiii iihi iiiiiiiiiiiHitiiiiiitiiiiitHNtiiKiiiiiiHiiiiinrHNiHiiiM
iiiiiiiiiiiiiiiiiiniiHiiHii mniiiiiiiuiiiitiiiiiih 'iiiimiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiHiiiiiiiiiii mu inniiitiiiii) iiniiiiiiiiHiniiiimiinHHiH
iiiiiiiiiniitimiimmiiiiiiimiHnmmiinumn.'uimiiiumimiiHiiminiiitiiiiimDimiiiiiiimiiiiiiiiuimiiimMmimiumiiiiHi
iiiiiiiiiiiiiHiiniiiiiiiiiiiiiiiiiimiiiiiiiiiiiiiiinith'iiiiiiiiiiiiiiiiiiiHiiiiiuiiiiiiiiiiiiiiiiiiitiHiiHiiiiiiimiiiiiiuiimiiiiitim hihiiih
111Н11»ИН11Н»1111»1ИП1Ы1Н^^^>\ПИиДПьМН;НП11!1Ш11111Н1»1!Н11111111НиНП!1ППЖПИНПННП1тНПННН1Ш11Г1Л
...............................................................................................................
liiHiiiiiiiiiiiiiiMiiHiimiiiiiiimmtmiiiiiiiiiiiiiiiiinmiiiiiimiiniih miinmmiHitiiiiiiiiiiiHiiiiiiiiiiiiiuiniiiiHiiiiiiiiiiiiiiiuii
......——........................................	 > •jiiHiimiiiiiHHiHtiiiiiiliiiiiHHiHHiniMh 'MiitHiiiuiiiiiiiiiiiiHiHiiiiinMiiiHiiitiiHi'Hin
.......„..,.,..,„липиит(1п(||Н||ИИ1|1т1 .•«iHjiitiiiiiiiiiHiiiitiiHHfHHIIItllWniHUfwn
...............................•iiiiiimiiiiflhnu^iHiiuiiiiiiiiwHmnim. «iiiiimiiHiiiHiiiiiiiRiiHiNiiiiiruiHimiini
масло
минеральное М|ШШИТ


ill l. lil.i.t.l.	it	will...... .. amaanaaiaaaaaaaai iaaaarawaHMiaa»a>a«aaa>Maa«naanll
........	..ti.iiiiitr.tii.iiiiiMiiii.il..	it. a a 4aaaHHaniaaaiaaiMawaaHiaaiimiM«aMiaiM«iaaia4iaMa
iiiiiiiiiiiiiiiitii<iiiiHtiiiiiiiiiii<iiiiiiiiitmiitiiiiHii'<iiiiiiituMiiI*..<ilHiiirit.nwtlHi><iiiiiiiirmiitmi<iiiiiiiiMmiitiiH«ilHlHrmi
iiiiiiiitiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiifitiiiiiiHiiiiiimHiii* iHiitiiiiH’.aHiwHHiiiiHiiiiiiiiiiniiimHiiiiiiiiiiiHiiiiniiiiiiiHiHinimniiHiiiM
liiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiHiHiHiiiitiiiHimiirrtHiiiiii'HiHfWiiniHinuiiiiiiiiiiMMimitHMuiiiiHiiitHiiiiuiiwiiitiiiimiiwiiHi
llin*i»^2””,,,t',,>1,,””**,*1»”t>UlHltUlW.HHHI>,.IWMUIIHllHillltl»u»llinmiiiii|Muitui>niiimiimimiiinimniiiiiiiiiHiuii
io!
“Zephron" 150
.....................................................
I iiiiiiiiiifiiiiinii iiiiitiiiiiiiniiiitiiiiiiniiniimiiifiiiiiiiiiiiHiiiHiitiiiNiiiiiiiiiiiitiiiiiiiiiiriiiiiiiiiiiiiimintiiiitiiiiiniiiiiiiiiiitNi
HiiiHiiHiiiiiiiiiiiiiHiiiiiiiiHiiiiiiiiiiriHiiHiiiiiiiiiiiiiiii iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiHiniiiHiiiiiiiiH iiirtiiiiiiiiiiiiHiHiHiimiiiifiitMiimmn
oiiiiiitHaiiiitiiiiiiiiiniiiiiiiiiiiiiaiiiinHiHiluaaaiiiHimiiimiaitiiiiiiiiiiiiHMiiHtiainiiMinHiaeaiiiiniaiBinHiaMiiaiHiiaHiMaiatan
iiiiimMiiiiiiiiiiiHtiiiiriHiiintiiiHiiiiiiniimiiiiimiiiHiiimiHiiiiiiitiHimHiHHiimniuiHtiiiiiiiiiiiiimiiiiitmiiiiniHnnHiNM
Ш1И(И111|1Ш1Ш1(Ш1Ш11ШИШ11111Ш11ШН<НН11Ш1Ш1ШП1ШН1Ш11тИ111ИНПТ*И»«1Н(11ШП1Н1|»Н11111|111ЦЦШШМШПГИ11
iiiiiiiiiiiiuiiiiiiniiiiiiiiiiiiiiuHiiiiiiiiiuitMuiiiiiiiiimiiiiiiiiiiiimiiiiiiiiiiiulnHMHHuiuuiuuiiiuiiniiuiiiiniHHmmmiiRHi
iiiiiiiiiiiiiuuiiiniiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiimiiiiimniiiiiiiiuiiuiiiiiiiiiuniiiuHiiiuiinflmHiiuintttiniiimiiHiiiiitiiimiimimiitto
1ЙШ11Ш<1ШП111111Н1ШШ11|ЦШШ11ШН1«НИ1111111Ш11И1ШН»11Ш1ПН№НГО1НЯ1ПМ1»Ш11т1№1^1Ш11М1»И1М1ЙШОТ
.30	.20
Температура, °C
Рис. 3.3.2-2. Изменение вязкости
чистого масла, минерального масла в
смеси с R22 и R502 и синтетического
масла “Zephron 150” также в смеси с
R22 и R502 при температуре испарения
-30 °C (Du Pont de Nemours/Primagaz)
1 стокс (Ст)=10‘4 м2/с или 1 санти-
стокс=1мм2/с
нагнетательных клапанов компрессора может
достигать 175 °C. Хотя в течение одного цикла
время нахождения среды при такой температу-
ре очень незначительно, однако в общей слож-
ности за весь срок эксплуатации оно может до-
стигать многосуточных значений. Поэтому про-
верка термической стабильности масел, назы-
ваемая тестом Elsey, производится в течение
168 часов, т. е. времени, соответствующего пол-
ному сроку службы масла при нормальных ус-
ловиях работы.
Стойкость масла при воздействии на него
хладагента также является очень важным по-
казателем, так как в случае химической реак-
ции масла с хладагентами могут образовывать-
ся нежелательные соединения, оказывающие
вредное воздействие на нормальную работу ус-
тановки, в чем мы сможем убедиться ниже.
Поэтому стойкость масла проверяется экспери-
ментально путем его выдержки в течение 96
часов при температуре +250° в атмосфере па-
ров хладагента с избытком воздуха при давле-
нии, соответствующем температуре хладаген-
та +40 °C.
Среди соединений, которые могут образовы-
ваться вследствие химических реакций между
маслом и хладагентом, назовем прежде всего
такие продукты полимеризации, как отработан-
ная смазка (шлам), вызывающая закупорку
масляных канавок компрессора, и политура, от-
кладывающаяся на металлических поверхнос-
тях, в частности на тарелях клапанов, которые
в результате могут залипать и не открываться
так, как нужно.
При понижении температуры смесь масла
и хладагента может образовывать воскообраз-
ные частицы, вследствие чего возможны раз-
ного рода аномалии, начиная от заедания под-
вижных частей регуляторов и заканчивая пол-
ной закупоркой трубопровода.
3.3.2. КАЧЕСТВО И ХАРАКТЕРИСТИКИ МАСЕЛ. ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ
1059
Рис. 3.3.2-3. Номограмма расчета вязкости минераль-
ного масла в зависимости от давления, температуры и про-
цента (по массе) растворенного хладагента R22
выделяющиеся из раствора масла и R12 при
понижении температуры смеси до точки ее ки-
пения при атмосферном давлении, т. е. пример-
но до -29 °C. Эти нерастворимые элементы1 в
первую очередь представляют собой различные
типы парафинов, температура плавления кото-
рых меняется в широких пределах. Если мас-
ла богаты смолами, эти смолы также в неболь-
ших количествах могут образовывать нераство-
римые частицы. Хладагенты, растворенные в
масле, при их охлаждении действуют как коа-
гулянты (осаждающие вещества) для содержа-
щихся в маслах парафинов, что приводит к упо-
минавшейся выше закупорке трактов. Перечис-
ленные обстоятельства заставили ввести поня-
тие точки коагуляции (температуры образова-
ния хлопьев), т. е. температуры, при достиже-
нии которой в стандартной смеси R12 и масла
появляются твердые воскообразные включения
в виде небольших хлопьев.
Еще одной причиной химической неста-
бильности масла может оказаться присутствие
в контуре остатков кислорода, обусловленное
недостаточным уровнем вакуумирования конту-
ра перед заправкой. В результате окисления
масло меняет цвет от бледно-желтого до корич-
невого или даже черного. Сопротивляемость
масла окислению измеряют, нагрев его до тем-
пературы 115°С и выдерживая при этой темпе-
ратуре в закрытом сосуде с погруженной в мас-
ло медной спиралью. Цвет масла и измерение
коэффициента электрической мощности указы-
вают на стойкость масла к окислению.
• Способность к поглощению влаги (гигроско-
пичность)2
Содержание влаги в масле выражается в мг/
кг (или ppm). Если иметь в виду те предосто-
рожности, которые предпринимаются для сни-
жения следов влаги перед заправкой холодиль-
ной установки, то становится ясно, что исполь-
Существует тест, позволяющий с помощью
хладагента R12 выявлять частицы, не раство-
ряющиеся в данном хладагенте. Такими час-
тицами являются составные элементы масла,
1	См. стандарт NF Т60-157 “Нефтепродукты. Содержа-
ние нерастворимых веществ в маслах в процессе эксплуа-
тации”.
2	См. стандарты NF Т60-113 “Нефтепродукты. Опреде-
ление содержания влаги. Метод возгонки” н NF Т60-154
“Нефтепродукты. Содержание воды. Метод Карла Фишера”.
1060
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
зуемое масло должно содержать как можно
меньше влаги, чтобы при соединении масла с
хладагентом с учетом остаточного содержания
влаги после вакуумирования контура полное
содержание воды в установке оставалось ниже
допустимых пределов.
В разд. 3.3.6 мы увидим, какие меры сле-
дует принимать при заправке масла или его за-
мене, чтобы предотвратить любое случайное
проникновение влаги в холодильную систему.
Определение содержания влаги в холодиль-
ных маслах обычно производится по методу
Карла Фишера, однако существуют и другие,
более общие методы, например азеотропное
связывание диметилбензолом.
•	Содержание золы
Содержание золы в масле соответствует сум-
ме массы шлаков, остающихся после полного
сжигания масла. Минеральное масло, будучи
чистым органическим веществом, обыкновен-
но сгорает без остатка, поэтому количество
золы, образующееся при его сжигании, позво-
ляет измерять количество содержащихся в мас-
ле примесей.
Практически воспламененная и медленно
сжигаемая пробная порция масла дает углерод-
содержащие шлаки, которые прокаливаются в
печи при 775 °C до полного сгорания углеро-
да.
•	Температура вспышки1
Температура вспышки определяется как
минимальное значение температуры, которую
необходимо сообщить маслу, чтобы выделяю-
щиеся масляные пары самопроизвольно вспых-
нули в присутствии открытого пламени. Подъем
температуры масла производится в нормальных
условиях, т. е. в открытом тигле при давлении
1013 мбар. Точка вспышки холодильного мас-
ла представляет собой показатель, позволяю-
щий оценивать густоту масла и его склонность
к выбросу из компрессора. Заметим, что если
после достижения температуры вспышки про-
должать нагрев масла в открытом тигле, то вре-
мя горения паров будет все увеличиваться, пока,
наконец, не достигнет 5 с. Температура, при
достижении которой пламя на поверхности мас-
ла держится не менее 5 с. после воспламене-
ния, называется температурой зажигания. Раз-
ница между температурой вспышки и темпера-
турой зажигания в общем случае может менять-
ся от 5 до 60 К в зависимости от вязкости.
•	Точка текучести1
Точка текучести определяется как мини-
мальная температура, при которой масло сохра-
няет текучесть при охлаждении в нормальных
условиях в U-образной трубке. Точка текучес-
ти измеряется в °C для скорости подъема мас-
ла в U-образной трубке, равной 10 мм/мин.
• Показатель омыления (число омыления)
Числом омыления называют количество
гидроокиси калия КОН в миллиграммах, про-
реагировавшее с одним граммом вещества.
Образец вещества растворяют в метилэтилаце-
тоне и нагревают, размешивая в течение 30 ми-
нут в присутствии избытка гидроокиси калия,
растворенной в спирте. После этого остаток
иепрореагировавшей гидроокиси калия титру-
ют соляной кислотой. Число омыления позво-
ляет определять содержание в масле легко омы-
ляющихся элементов. Любое увеличение чис-
ла омыления в процессе эксплуатации свиде-
тельствует об изменении состава масла.
•	Показатель кислотности (кислотное число)
Показателем кислотности или просто кис-
лотным числом называют количество щелочи
в миллиграммах (как правило, гидроокиси ка-
лия КОН), необходимое для нейтрализации
кислот, содержащихся в одном грамме масла.
Это число зависит от общего количества
кислотных продуктов, содержащихся в масле,
и выражается кислотным числом TAN (Total
Acid Number). Ойо меняется в зависимости от
типа масла и срока его эксплуатации. Высокое
значение кислотного числа указывает в общем
случае на перегрев или окисление масла. При-
сутствие кислот в масле может также указывать
1 См. стандарт NF Т60-103 “Нефтепродукты. Темпера-
тура вспышки смазок и горючих масел в закрытой ретор-
те”.
2 См. стандарт NF Т60-105 “Нефтепродукты. Опреде-
ление температуры помутнения и точки текучести смазоч-
ных масел, горючих масел и дизельного топлива”.
3.3.2. КАЧЕСТВО И ХАРАКТЕРИСТИКИ МАСЕЛ. ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ
1061
на разложение хладагента. Когда в контуре хо-
лодильной установки появляются кислоты, то
прежде всего они воздействуют на медные де-
тали, т. е. в первую очередь на обмотку элект-
родвигателей герметичных и полугерметичных
компрессоров. Частицы меди при этом могут
перемещаться с одних деталей на другие и в
конце концов оседать на некоторых металличес-
ких поверхностях, например подшипниках, ко-
торые в результате быстро выходят из строя.
Это явление называют “омеднением”1, и легко
понять важность периодических проверок кис-
лотности масел в целях предотвращения воз-
действия кислот на обмотку в самом начале
процесса.
•	Явление пенообразования
При длительной остановке компрессора мас-
ло, содержащееся в его картере, насыщается
хладагентом, и во время очередного запуска
компрессора резкое падение давления в карте-
ре и рост температуры приводят к выделению
хладагента из масла, сопровождающемуся бо-
лее или менее значительным вспениванием
последнего.
Образование пены порождает две пробле-
мы. Во-первых, пена разрушает масляную
пленку в подшипниках, препятствуя их каче-
ственной смазке. Во-вторых, происходит интен-
сивный выброс масла из картера в холодиль-
ный контур, что, в свою очередь, вызывает в
числе прочего ухудшение теплообмена в мес-
тах, где есть опасность его оседания (например,
в испарителе). Кроме того, если масла в карте-
ре становится меньше, чем необходимо, это
ухудшает условия смазки компрессора, что со-
здает опасность его преждевременного износа.
Определение способности масла к пенооб-
разованию осуществляется различными спосо-
бами: барботажным, в процессе которого дан-
ный хладагент прокачивается через слой мас-
ла определенной толщины, или прямым испы-
танием компрессора на вспенивание масла в его
картере с наблюдением за уровнем масла пу-
тем заглядывания в картер.
1 В англоязычной литературе это явление обозначают
понятием “copper plating”.
Для масел, склонных к интенсивному пено-
образованию, существуют различные присад-
ки, позволяющие снизить эту способность, од-
нако самым оптимальным решением, предотв-
ращающим вспенивание, является использова-
ние электронагревателей, которые предназначе-
ны для поддержания температуры масла в кар-
тере на уровне, достаточно высоком, чтобы пре-
дотвратить растворение в нем хладагента. Ра-
зумеется, даже в этом случае следует стараться
использовать масло с низкой способностью к
пенообразованию.
•	Смешиваемость и растворимость масёл и
хладагентов	/
Вначале уточним, что в данном случае сме-
шиваемость означает образование однородной
среды из масла и жидкого хладагенту а под
растворимостью понимается насыщение масла
хладагентом в паровой фазе.
Смешиваемость зависит от природы хлада-
гента, типа масла и его температуры и вязкос-
ти, а растворимость, кроме перечисленных фак-
торов, еще и от давления (закон Генри). Зна-
ние степени смешиваемости масла с хладаген-
том очень важно, поскольку от нее зависит, хо-
рошо или плохо масло будет возвращаться в
компрессор и, исходя из этого, достаточной или
несовершенной будет его смазка.
С некоторыми хладагентами масло смеши-
вается полностью, например с Rll, R12, R21,
R113, R500. При этом смесь представляет со-
бой однородную среду, которая полностью воз-
вращается в компрессор, обеспечивая его нор-
мальную смазку
С другими хладагентами масло смешивает-
ся только частично (R22, R13B1, R114, R152a,
R501, R502), при этом смешиваемость зависит
от типа хладагента и температуры. На рис.
3.3.2-4 в качестве примера показана кривая
смешиваемости R22 с минеральным маслом.
В зонах, где смесь представляет собой од-
нородную жидкость, проблем с возвратом мас-
ла не возникает. В то же время в зоне, распо-
ложенной под кривой, смесь не является гомо-
генной средой и состоит из двух несмешиваю-
щихся жидкостей. Иначе говоря, в данной зоне
имеется недостаточная смешиваемость, что
1062
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Рис. 3.3.2-4. Диаграмма фазо-
вых состояний (или кривая преде-
лов смешиваемости) R22 с мине-
ральным маслом (Du Pont de Ne-
mours/Primagaz)
может привести к ухудшению условий смазки
компрессора. Именно для такой зоны, напри-
мер, в залитом испарителе можно зафиксиро-
вать наличие двухслойной смеси из масла и
хладагента, при этом в нижнем, более тяжелом
слое содержание соответствует значению, оп-
ределяемому кривой пределов смешиваемости,
в то время как верхний слой содержит в основ-
ном масло и гораздо меньше хладагента, созда-
вая тем самым проблемы с испарением хлада-
гента и затрудняя регулярный и непрерывный
возврат масла в компрессор.
Диаграмма на рис. 3.3.2-4 позволяет утвер-
ждать, что при низких температурах испарения
достаточно очень малых концентраций масла,
чтобы образовалась гетерогенная смесь двух
жидкостей (при -30 °C такая смесь будет обра-
зовываться при содержании масла около 3%).
Однако в некоторых случаях можно иметь не-
достаточную смешиваемость и при высоких
температурах. Это происходит, когда непра-
вильный выбор масла обусловливает существо-
вание в картере несмешивающейся среды из
слоя хладагента внизу и масла вверху, в резуль-
тате чего масляный насос вместо масла будет
всасывать хладагент с низким содержанием
масла и тем самым ухудшать условия смазки
компрессора.
Некоторые хладагенты, такие, какЮЗ, R14,
R115, R503, очень плохо смешиваются с мас-
лом, а что касается R717 (аммиака), то у него
смешиваемость с маслом практически нулевая.
В этом последнем случае необходимо предус-
матривать соответствующим образом располо-
3.3.2. КАЧЕСТВО И ХАРАКТЕРИСТИКИ МАСЕЛ. ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ
1063
женные точки возврата масла в компрессор. В
других случаях следует использовать такие мас-
ла, которые не приводят к образованию двух-
слойных смесей в рабочем диапазоне установ-
ки.
Понятие растворимости имеет важное зна-
чение для компрессоров, предназначенных к
использованию в составе тепловых насосов,
поскольку в них давление и температура нагне-
тания достигают довольно высоких значений.
В связи с этим следует отметить, что раствори-
мость хладагентов (кроме аммиака) в полиаль-
фаолефиновых маслах хуже, чем в минераль-
ных и, тем более, чем в диалкилбензеновых
маслах.
3.3.2.4.	Дополнительные
эксплуатационные характеристики
масел
З.З.2.4.1.	Пределы рабочих температур
Предельные значения рабочих температур
различных категорий холодильных масел пред-
ставлены на рис. 3.3.2-5.
3.3.2.4.2.	Сравнение свойств
Сравнение свойств минеральных и синте-
тических масел приведено в табл. 3.3.2-3.
3.3.2.4.3.	Поведение прокладок
при контакте со смазкой
Проблема совместимости прокладок и сма-
зок является довольно актуальной, поскольку
любая прокладка предназначена для обеспече-
ния герметичности, и используемые масла не
должны, с одной стороны, разрушать материал
прокладок, а с другой стороны каким-либо об-
разом менять свойства этого материала, позво-
ляющие ему выполнять свою функцию. Воздей-
ствие смазок на прокладки может вызвать сле-
дующие последствия:
-	вздутие прокладок (разбухание) в резуль-
тате поглощения масла материалом прокладки,
приводящего к потере ею жесткости;
-	сморщивание прокладок, которое являет-
ся следствием извлечения из прокладки смазоч-
ным материалом пластифицирующих и анти-
окислительных добавок.
Мине; » ' масло
-60 -50 -40 -30 -20 -ю
Температура, *С
Л-------1-----1------1-----1------1
95	150	205	260	315	370
в зависимости
от пускового момента
непрерывная
работа
работа
с перерывами
Рис. 3.3.2-5. Пределы рабочих температур масел различных категорий (Mobil Oil Frangaise)
35—1369
1064
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Таблица 3.3.2-3
Сравнение основных свойств минеральных н синтетических масел (Mobil Oil Francais)
Свойства	Минеральные масла	Синтетические масла					
		Синтетические углево- дороды		Органические эфиры		Поли! ликоли	Эфиры фос- форной ки- слоты
		РАО	Ароматиче- ские алки- латы	Днэтило- вые эфиры	Полиэфиры		
Текучесть при низкой температу- ре	Посредствен- ная	Хорошая	Хорошая	Хорошая	Хорошая	Хорошая	Приемлемая
Вязкость при вы- сокой температуре	Приемлемая	Хорошая	Приемле- мая	Хорошая	Хорошая	Очень хоро- шая	Посредст- венная
Стойкость к окис- лению при высо- кой температуре	Приемлемая	Очень хорошая	Хорошая	Хорошая	Превосход- ная	Хорошая	Приемлемая
Совместимость с минеральными маслами		Превос- ходная	Превосход- ная	Хорошая	Приемлемая	Посредст- венная	Приемлемая
Стойкость к испа- рению	Приемлемая	Превос- ходная	Хорошая	Превос- ходная	Превосход- ная	Хорошая	Хорошая
Совместимость с прокладками и обычными крас- ками	Превосходная	Превос- ходная	Превосход- ная	Хорошая	Приемлемая	Хорошая	Приемлемая
Стойкость к гид- ролизу	Превосходная	Превос- ходная	Превосход- ная	Приемле- мая	Приемлемая	Очень хоро- шая	Приемлемая
Возможность растворения при- садок	Превосходная	Хорошая	Превосход- ная	Очень хорошая	Очень хоро- шая	Приемлемая	Хорошая
Способность к разложению мик- роорганизмами	11осредствен- иая	Посредст- венная	Посредст- венная	Хорошая	Хорошая	Сильно ме- няющаяся	Посредст- венная
Безвредность	Хорошая	Хорошая	Хорошая	Хорошая	Хорошая	Хорошая	Посредст- венная
В табл. 3.3.2-4 приведен список материалов
прокладок с указанием степени их совместимо-
сти с различными категориями масел.
3.3.3.	Технические условия
на отдельные холодильные масла
В табл. 3.3.3-1 читатель сможет найти об-
щие технические условия на различные холо-
дильные масла, а в табл. 3.3.3-2 - специаль-
ные технические условия на синтетические хо-
лодильные масла категории алкилбензенов.
3.3.4.	Критерии выбора
холодильных масел, преимущества
и недостатки различных категорий
4
Выбор холодильного масла зависит от раз-
личных факторов, главными среди которых яв-
ляются тип компрессора, используемый хлада-
гент и условия работы. Для поршневых комп-
рессоров используют специальные масла с вяз-
костью по ISO от VG 32 до VG 100, в то время
как для турбокомпрессоров предпочтительнее
использовать масла с вязкостью от VG 32 до
VG 68. Для винтовых компрессоров главное -
обеспечить достаточную вязкость для смазки
подшипников качения, в связи с чем следует
использовать специальные масла. При выборе
холодильного масла необходимо также учиты-
вать категорию используемого хладагента в свя-
зи с тем, что на этот выбор будут оказывать вли-
яние такие важные понятия, как смешиваемость
и растворимость, о которых мы уже говорили
в п. 3.3.2.3. Наконец, следует принимать в рас-
чет температуру испарения и особенно тип ис-
3.3.5. НОВОЕ ПОКОЛЕНИЕ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАСЕЛ ДЛЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТЫХ ХЛАДАГЕНТОВ
1065
Таблица 3.3.2-4
Совместимость материала прокладок с различными категориями масел (Mobil Oil Francaise)
Материал		Минераль- ные масла	Полиальфа- олефины	Ароматические алкилаты	Полигликоли	Органиче- ские эфиры	Фосфатные эфиры
Натуральная резина	NR	•	•	•	•	•	•
Изопреи	IR	•	•	•	++	•	•
Акрилонитрил- бугадиен	NBR	+++	++	+	+	++	•
Стирол-бутадиен	SBR	•	•	•	+++	•	+
Хлоропрен	CR	+	+4-	•	•	•	•
Бутил	IIR	•	•	•	+	+	+++
Силикон	VMQ	+	4-+	•	++	+++	-к
Фторсиликон	FVMQ	+++	4-4-4-	•	+++	+++	+
Фторуглерод	FPM	+++	4-4-4-	+++	+++	+++	+ 4
Полиакрилат	АСМ	+4-	4-4-	+	•	++	•
Хлорсернистый полиэтилен	CSM	4-	+	•	•	•	•
Этилен-пропилен	EPDM	•	•	•	+++	•	+^+
Полиуретан	EU	4-4-	4-4-	О	+	+4-	-1
Политетрафтор- этилен (тефлон)	PFTE	4-4-4-	+ 4-4-	++	+++	+ ++	4 4-
Полисернистый этилен	Т	4-4-4-	+++	+	•	++	+
Совместимость: +++ - превосходная; ++ - хорошая; + - средняя; • - плохая.
парителя. Действительно, если испаритель ра-
ботает с перегревом, понятие частичной сме-
шиваемости масла с некоторыми хладагентами,
такими, как R22 или R502, утрачивает свою
значимость. Однако для затопленных испари-
телей, в которых скорость циркуляции среды не-
большая, смешиваемость хладагента с маслом
выходит на первый план. В заключение пред-
лагаем читателю обратиться к табл. 3.3.4-1, в
которой перечислены преимущества и недостат-
ки различных категорий холодильных масел.
3.3.5.	Новое поколение холодильных
масел для экологически чистых
хладагентов
В п. 3.2.4.2 мы увидели, что хладагенты се-
мейств CFC и HCFC по прошествии более или
менее длительного периода времени будут зап-
рещены к использованию по соображениям эко-
логической безопасности. Вместе с тем эти хла-
дагенты применяются очень давно и за время
их эксплуатации для каждого из них были со-
зданы холодильные масла, которые полностью
соответствуют характеристикам хладагентов,
так как их свойства за много лет работы непре-
рывно улучшались и к настоящему времени
достигли уровня, обеспечивающего высокие
значения характеристик производительности
установок.
Очевидно, что постепенное исчезновение
старых хладагентов и появление новых, семей-
ства HFC, заставляет вести разработку новых
масел, которые точно так же должны полнос-
тью отвечать требованиям со стороны экологи-
чески чистых хладагентов.
Таким образом, исследования, проводимые
в настоящее время, должны быть направлены
на создание новых масел, которые, ко всему
прочему, сами должны быть экологически чи-
стыми, т. е. не загрязнять почву и атмосферу, в
частности за счет как можно более высокой сте-
пени разлагаемости. Такие вещества, в случае
1066
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Общие технические условия на холодильные масла
Таблица 3.3.3-1
Изготовитель	Марка	Тип	Класс вязкости VG no ISO”	Температура помутнения, °C	Точка текучести,°C	Температура воспламенения в открытом тигле типа Cleveland, °C	Группа использо- вания2)
			DIN 51519	ISO 3015	DIN 51568	ISO 2592	DIN 51503
Минеральные масла							
		E	22	-45	-37	165	КА
		EE	32	-52	-38	160	КА/КС
BV-Aral	Alura	EE	46	-43	-32	180	КА/КС
		EE	68	-36	-25	180	КА/КС
		EE	100	-.35	•- 19	220	КА/КС
		LPT22	22	-51	-34	186	КА
ВР	Energei	LPT-F46	(54)	-33	•-24	180	КА/КС
		LPT68	68	-39	-25	186	КА/КС
Esso	Zerice	22	22	-51	-38	180	КА
		R58	(54)	-39	-25	185	КА
		KLT	22	-48	-40	159	КА
Fuchs	Reruso	KM	32	-40	-33	162	КА/КС
		KS	(53)	-30	-24	174	КА/КС
		KES	100	-21	-17	186	КА/КС
	Gargoyle	C Heavy	46	-36	-28	194	КА
	Arctic.	300	(57)	-36	-23	215	КА
	Oil	Extra Heavy	68	-35	-25	208	КА
Mobil-Oil	Flowrex	E	22	-45	-34	195	КА
	Huiles	F	(51)	-41	-26	201	КА/КС
	frigoritiques						
		3434	22	51	-43	160	КА
	Huile	46	46	-36	-28	175	КА
		68	68	-33	-24	190	КА
Shell	Clavus	G32	32	-45	-34	190	КА/КС
		G46	46	-39	-29	195	КА/КС
		G68	68	-36	-25	205	КА/КС
		G100	too	-30	-20	215	КА/КС
		WF22	22	-51	-40	166	КА/КС
		WF32	32	-48	-35	177	КА/КС
Texaco	Capella	WF 46	46	-42	-33	182	КА/КС
		WF 68	68	-37	-24	204	КА/КС
		WF100	100	-34	-17	221	КА/КС
Частично синтетические масла							
Fuchs	Reruso	HP 5	32	-42	-34	174	КС
Полусннгетические масла							
ВР	Energol	LPT 32	32	-45	-29	175	КС
Esso	Zerice	R46	46	-42	-25	175	КС
		R68	68	-39	-25	185	КС
Fuchs	Reniso	KMH	46	-33	-29	174	КС
SheU	Huile	22-12	(40)	-36	-27	180	КС
Синтетические масла							
Dupont	Zephron	150	32	<80	-45	177	КС
Shett	Huile V	7054	(57)	-30	-22	180	КА
Esso	Zerice	R68	68	-33	-20	186	КС
		R100	100	-30	-15	196	КС
		SP5	46	-36	-28	177	КС
		SP7	68	-33	-24	188	КС
		PG 68	68	-36	-26	240	КС
Fuchs	Reniso	PG 150	150	-33	-23	258	КС
		OL 68	68	-48	-40	240	КА/КС
		OL100	100	-48	-36	-240	КА/КС
		OL150	150	-42	-30	-250	КА/КС
		SHC 224	32	-58	-50	245	КА/КС
		SHC 226	68	-55	-42	245	КА/КС
Mobil Oil	Gargoyle	SHC 228	100	-52	-40	250	КА/КС
	Arctic	SHC 229	150	-50	-35	260	КА/КС
		SHC 230	220	-44	-27	270	КА/КС
		SHC 234	460	-43	-20	285	КА/КС
Bayer AG	Fhiisil	S55K	32	<-100	<-100	> 150	КС
Классы вязкости в скобках соответствуют значениям средней вязкости при 40 °C, не регламентированным международным
стандартом ISO
2)	Группа КА соответствует маслам, предназначенным для холодильных установок, работающих на любых хладагентах, кроме
аммиака, в то время как масла группы КС предназначены для установок, работающих на аммиаке.
3.3.6. ХИММОТОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СВОЙСТВ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАСЕЛ
1067
Таблица 3.3.3-2
Специальные технические условия на холодильные масла Zerol 150 и Zerol 300 (Petrosynthese/Primagaz)
Характеристика	Способы определения	Типовые значения величин	
		ZEROL 150	ZEROL300
Цвет по шкале Saybolt	ASTMD 156	17	17
Плотность прн 20 °C	ASTMD 1298	0,868	0,868
Кинематическая вязкость при 40 °C, сСт (мм2/с)	ASTMD 445	30	60
Кинематическая вязкость при 50 °C, сСт (мм2/с)	ASTMD 445	18	36
Температура вспышки, °C	ASTMD 92	170	170
Возгонка 5 % при температуре, °C 95 % при температуре, °C	ASTMD 86	330 335	
Точка текучести, °C	ASTMD 97	-39	-35
Кислотное число, мг КОН/г	DIN 51558	0,01	0,01
Содержание воды, ppm при перевозке в автоцистерне при перевозке в бочках	ASTMD 1744 ASTMD 1744	30 45	30 45
Температура образования хлопьев при контакте с R12, °C		-73	<-55°C
Совместимость с R12	ESLEY TEST		
% R22 после 14 дней при 175 °C	ASHRAE-97	0,05	0,10
их появления, могли бы по праву называться
экосмазками.
Для примера можно назвать хладагент
HFC134a. Проведенные эксперименты показа-
ли, что в настоящее время наиболее подходя-
щими для него маслами представляются, с од-
ной стороны, различные полиалкиленгликоли
(объединенные общей аббревиатурой PAG),
получаемые при полимеризации спиртов с
окислами этилена и пропилена, и, с другой сто-
роны, эфиры на основе многоатомных спиртов
или неопентила.
3.3.6.	Химмотологический анализ
свойств холодильных масел
В составе каждой холодильной системы пре-
дусмотрены сигнализирующие о возникнове-
нии неисправностей в ее функционировании
устройства, в результате срабатывания которых,
как правило, приходится останавливать систе-
му и производить соответствующий ремонт или
устранение причины неисправности. Вместе с
тем ситуации, приводящие к возникновению
неисправностей, а иногда и к отключению ус-
тановки, что всегда приводит к убыткам, а ча-
сто и к дорогостоящему ремонту, можно пре-
дупредить. С этой целью рекомендуется пери-
одически проводить химический (а точнее, хим-
мотологический) анализ масла, залитого в ус-
танови, который выполняет функции превен-
тивного тестирования, так как получаемые в
процессе анализа сведения дают объективную
характеристику текущего состояния установки.
Действительно, на основании результатов
анализа, если они свидетельствуют о наличии
угрозы возникновения дефекта (например, по-
казывают присутствие в масле металлических
частиц), можно немедленно принять соответ-
ствующие меры для устранения такой угрозы,
что в большинстве случаев позволяет избежать
расходов на ремонт или замену деталей и до
минимума свести время отключения “подозри-
тельного” компрессора.
Чтобы определить частные характеристики
холодильного масла, можно осуществить экс-
пресс-анализ, называемый проверкой на кис-
лотность. Для этого требуется колба с раство-
рителем и нейтрализатором, в нее наливают
проверяемое масло и наблюдают за изменени-
ем первоначальной окраски смеси, находящей-
ся в колбе, интенсивность которой зависит от
содержания кислоты в анализируемом масле.
Сравнение полученной окраски с имеющейся
эталонной окраской позволяет качественно оце-
нить степень загрязнения масла кислотами.
1068
3. .АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Таблица 3.3.4-1
Основные преимущества и недостатки различных типов холодильных масел и особенности выбора масел
компании Mobil Oil Frangais (Gargoyle Arctic et Glygoyle)
Типы масел	Преимущества	Недостатки
Минеральные масла		
Минеральные нафте- новые	Низкая точка текучести	Присутствие воскообразных веществ
Gargoyle Arctic Oil 155 и 300	Большой диапазон областей использования	Низкая вязкость. Средняя термостойкость (свыше 100 °C для поршневых компрессоров). Рекомендуются к использованию до -30 °C
Минеральные пара- финовые	Хорошие показатели вязкости. Плохо растворяют хладагенты, в результа- те чего вязкость почти не меняется. Более дешевые и гораздо более распро- страненные, чем нафтеновые масла	Не рекомендуются к использованию с плохо смешиваемыми хладагентами в затопленных испарителях. Для снижения точки текучести требуется введе- ние присадок
Синтетические масла		
Диалкилбензеновые синтетические холо- дильные масла ВС	Хорошая смешиваемость с R22 и R502 при низких температурах (ниже -25 °C). Довольно хорошая совместимость с мине- ральными маслами	Низкая вязкость. Средняя термостойкость. Хорошо растворяют хладагенты (особенно R12, R114)
Нефтебензеновые (полусинтетические)	Смешиваемость промежуточная между минеральными нафтеновыми маслами и алкилатбензенами	Посредственная вязкость. Средняя термостойкость
Полигликолевые (син- тетические) Mobil Glygoyle 22 et 30	Высокая вязкость. Очень плохо растворяют хладагенты и углеводороды	Смешиваемость с хладагентами меняется в зави- симости от типа полигликоля. Опасность коррозии прн попадании влаги. Несовместимость с другими маслами.
Синтетические (РАО + алкилбензен) Gargoyle Arctic SHC 326	Лучшая смешиваемость по сравнению с чистыми РАО. Способность растворять хладагенты про- межуточная между РАО и алхилбензена- ми. Совместимость с обычными прокладками. Низкая точка текучести. Высокая вязкость. Большой диапазон областей использова- ния	При низких температурах (ниже -60 °C) ста- бильность смесей не изучена
Синтетические угле- водороды (РАО)	Очень низкая точка текучести. Очень высокая вязкость	При отрицательных температурах не смешива- ются с R22 и R5O2 (недостаток, существенный только для затопленных испарителей)
Gargoyle Arctic SHC 224 226 228 229 230 234	Используются при очень низких температурах (до -100 °C). Слабо растворяют хладагенты. Низкая летучесть. Превосходная термостойкость. Полное отсутствие воскообразных и парафиновых соединений	
3.3.6. ХИММОТОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СВОЙСТВ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАСЕЛ
1069
Другой вид экспресс-анализа может быть
выполнен без отбора масла из контура. С по-
мощью акустических и виброизмерительных
приборов1 можно определить в данной точке
холодильного контура концентрацию масла, его
вязкость и плотность. Вместе с тем полный ана-
лиз холодильного масла требует сложной аппа-
ратуры и может быть выполнен только специа-
листами. Такой анализ состоит из двух основ-
ных этапов, первым из которых является отбор
пробы, а вторым - собственно анализ этой про-
бы.
А) Технология отбора пробы масла для анали-
за2
Регулярность отбора проб устанавливается
таким образом, чтобы обеспечить получение
действительной картины состояния установки
и его развития во времени. Следует брать про-
бу только горячего масла, после того как уста-
новка проработала не меньше 15 минут.
Нельзя отбирать пробу свежего масла сразу
после его замены или после значительного до-
лива. Проба отбирается всегда в одной и той
же точке холодильного контура и всегда одним
и тем же способом.
Рекомендуемая производителями масла ча-
стота отбора проб предусматривает следующую
периодичность: если установка только что вве-
дена в эксплуатацию после сборки или ремон-
та, то через 1 месяц после начала работы, да-
лее через каждые 3 месяца при непрерывной
работе установки (24 часа в сутки), или через
каждые 4 месяца, если установка работает с
перерывами, или 1 раз в сезон, если работа ус-
тановки носит сезонный характер. Отбор про-
бы производится сразу после выключения ком-
прессора. Масло, отбираемое для пробы, дол-
жно заливаться в чистую свежую емкость. Пе-
1 Читатели, заинтересовавшиеся этим вопросом, могут
обратиться за дополнительными сведениями в Американс-
кое общество инженеров по отоплению, охлаждению и кон-
диционированию воздуха (ASHRAE), Publication Sales
Departament,1791,Tullie Cirele,USA, Fax 404/321-5478.
2 Этот материал заимствован из статьи “Предупредить
раньше, чем потребуется лечить” (Prevenir plutot que guerir,
C.Marioton, Revue Pratique du Froid, 1987, № 654, p.39—43).
ред тем как отправлять пробу масла на анализ,
следует убедиться, что этикетка с характерис-
тикой пробы заполнена правильно. При первом
отборе пробы ее следует снабдить выпиской из
паспорта установки.
а)	Использование для взятия пробы сливного
крана
Сливной кран должен быть расположен так,
чтобы слитое через него масло могло дать
объективное представление о всем масле, на-
ходящемся в контуре, поэтому:
-	кран должен находиться перед фильтром,
а не после него. Нельзя устанавливать сливной
кран в контуре охлаждения или на магистрали
отбора давления масла;
-	перед отбором пробы кран должен быть
тщательно очищен и пролит таким количеством
масла, которое исключает возможность попа-
дания в пробу масляного отстоя из крана и лю-
бого возможного внешнего загрязнения.
б)	Использование для взятия пробы отверстия
заливки масла или технологического патруб-
ка
Пробу можно забрать с помощью следую-
щих приспособлений:
-	пипетки с грушей или сильфоном,
-	всасывающего шприца;
-	всасывающего насоса с ресивером;
-	вакуумного насоса из картера.
Для этого конец пластмассовой трубки нуж-
но вставить в отверстие и погрузить в картер
на такую глубину, чтобы этот конец находился
на расстоянии примерно 7 см от днища карте-
ра; никогда не следует брать пробу масла со дна
картера.
Для отбора пробы всегда следует брать чи-
стую новую трубку; никогда не используйте по-
вторно трубку, бывшую в употреблении.
Не допускайте попадания масла в корпус
насосов или грушу пипетки. Если это все же
произойдет, тщательно промойте оборудование.
Взятую пробу тотчас же слейте в специальный
сосуд, как правило доставленный из лаборато-
рии. Дайте выйти газу, содержащемуся в мас-
ле, и герметично закупорите сосуд.
1070
3. АГРЕГАТЫ, УЗЛЫ, ЭЛЕМЕНТЫ И РАСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
в)	Использование для взятия пробы сливной
пробки компрессора
Тщательно очистите и протрите поверхность
вокруг пробки. Слейте немного масла во избе-
жание возможного загрязнения наружными ча-
стицами. Не ждите, пока сольется большая
часть масла, прежде чем вы возьмете пробу.
Примечание. О любых отклонениях, заме-
ченных оператором во время взятия пробы, сле-
дует сообщать в лабораторию.
Б) Анализ
При проведении химмотологического анали-
за масел определяются их основные физико-хи-
мические свойства, а именно: влажность, вяз-
кость, кислотное число и электрическая проч-
ность, кроме того, осуществляется спектромет-
рический анализ.
Для определения влажности1 масла исполь-
зуется метод, называемый методом Karl Fischer.
Он позволяет выявить следы влаги начиная с
концентрации примерно 1 ppm (одна миллион-
ная часть). Присутствие влаги является факто-
ром, способствующим чрезмерному износу сте-
нок цилиндров, клапанов н поршней, и при со-
держании влаги, превышающем 25 ppm, сле-
дует проявить беспокойство и принять надле-
жащие меры.
Кислотное число определяется количеством
реактива (едкого калия) в миллиграммах, не-
обходимого для нейтрализации кислоты, содер-
жащейся в одном грамме масла. Оно выража-
ется полным кислотным числом, обозначаемым
аббревиатурой TAN (Total Acid Number), повы-
шенное значение которого, как правило, указы-
вает на перегрев или окисление масла либо на
разложение хладагента. Повышенная кислот-
ность масла приводит к разрушению лаковой
элекгроизоляции обмоток электродвигателей
герметичных и полугерметичных (разъемных)
компрессоров.
Качество электрической изоляции для ком-
прессоров этих типов проверяется также опре-
делением электрической прочности масла.
Спектрометрический анализ проводится для
определения количества посторонних частиц,
находящихся в масле и имеющих размеры ме-
нее 3 мкм. Он осуществляется путем нагрева
образца масла до очень высокой температуры
с помощью аргоновой плазмы, создаваемой
электрической дугой. Возвращение образца в
нормальное состояние освобождает фотоны с
определенной длиной волны, соответствующий
поток которых измеряется посредством опти-
ческой системы. Спектрометрический анализ
позволяет также определить количество двад-
цати элементов, которые могут присутствовать
в масле, таких, как медь, хром, молибден и др.,
что дает возможность сделать вывод о степени
износа внутренних деталей контура. Например,
присутствие меди может означать износ под-
шипников, в то время как повышенное содер-
жание хрома часто указывает на значительный
износ поршневых колец.
Спектрофотометрия излучения атомов плаз-
мы позволяет также обнаружить присутствие
присадок к маслу (например, фосфора, препят-
ствующего износу) или различных загрязнений
(частиц песка, абразивных крошек и т.д.). В
общем случае принято считать, что заключение
договора на проведение химмотологического
анализа масла выгодно для любых компрес-
сорных агрегатов с номинальной мощностью,
равной 3 кВт и выше, если стоимость догово-
ра на периодический анализ в течение 7 лет не
превышает 50 % стоимости замены агрегата.
1 Напомним, что причиной проникновения влаги в хо-
лодильную систему может быть неправильное обращение с
маслом при его замене или сливе, поэтому данные опера-
ции следует проводить с соблюдением необходимых предо-
сторожностей, которые, в частности, изложены в части 124
“Руководства по монтажу и обслуживанию холодильного
оборудования” (Manuel de refrigeration et d’entretien, ed.
Primagaz).
4
Сборка, сдача в эксплуатацию, эксплуатация
и техническое обслуживание холодильной
установки
Рекламации, претензии, отраслевые правила,
стандарты и нормы, литература
4.1.	Сборка холодильной установки.................... 1073
4.2.	Испытания перед сдачей в эксплуатацию и приемка
холодильной установки................................. 1100
4.3.	Эксплуатация холодильной установки, обнаружение
неисправностей, действия при несчастных случаях и травмах. 1106
4.4.	Техническое обслуживание и управление работой
холодильной установки............................... 1120
4.5.	Рекламации и претензии, отраслевые правила, стандарты
и нормы, дополнительная литература................... ИЗО
4.1. Сборка холодильной установки
4.1
4.1.1.	Общие положения
Отдельные холодильные системы или уста-
новки поставляются с завода-изготовителя пол-
ностью готовыми к использованию, и для того,
чтобы они начали работать, не требуется ни-
какого вмешательства со стороны специалистов
по монтажу оборудования. Это, например, бы-
товые кондиционеры, агрегаты по производству
охлажденной воды, домашние холодильники и
т.п. - установки, все параметры которых рас-
считаны в конструкторском бюро завода-изго-
товителя, а все узлы и системы собраны прямо
на заводе.
Однако в большинстве случаев особеннос-
ти размещения холодильной системы в месте
ее установки, предполагаемое назначение или
другие обстоятельства требуют разработки спе-
циальной холодильной установки. Тогда перед
конструкторским бюро, производящим расчеты,
встает задача, заключающаяся в выборе типа
и производительности различных частей (на-
пример, конденсатор с водяным или воздуш-
ным охлаждением и его производительность,
компрессор герметичный, полугерметичный
или открытый, поршневой, винтовой или еще
какой-то, его производительность и т.д.), опре-
делении длин и диаметров соответствующих
трубопроводов, образующих холодильный кон-
тур, разработке необходимой системы регули-
рования и т.д.
После того как определены характеристики
всех элементов установки, конструкторское
бюро или подрядная организация готовит ра-
бочие чертежи, на которых уточняется разме-
щение различных элементов (компрессоров,
которые могут располагаться в машинном зале,
градирни и т.д.), материал и диаметры трубо-
проводов. Далее специалисты-монтажники со-
бирают установку из ее разнородных и разроз-
ненных составных частей.
Работа монтажника крайне важна, посколь-
ку именно его техническое мастерство и про-
фессиональная добросовестность будут опреде-
лять степень совершенства установки в двух
основных аспектах:
-	с одной стороны, с точки зрения удовлет-
ворения интересов Генерального заказчика, т е.
обеспечения нормальной работы установки;
-	с другой стороны, с точки зрения соблю-
дения интересов человечества в целом, т. е. от-
сутствия вредного воздействия установки на
природу и ее гармоничной интеграции с окру-
жающей средой.
Если первый аспект составляет основу ре-
зультата производственной деятельности любо-
го монтажника, то второй затрагивает прежде
всего работу монтажника-холодильщика, кото-
рый вынужден в дополнение к первому аспек-
ту выполнять миссию защитника интересов об-
щества.
Этот двойственный характер профессии
монтажника-холодильщика заставляет его, сле-
довательно, постоянно сочетать физический
труд с размышлениями, в результате чего преж-
де простой монтажник-холодильщик сегодня
все больше становится инженером-монтаж-
ником по сборке холодильных установок. Од-
нако даже при условии наличия прекрасной
профессиональной подготовки и большого опы-
та практической работы монтажника не снима-
ется требование безупречности проекта холо-
дильной установки, которую ему предстоит со-
бирать, поэтому значительная доля ответствен-
ности за нормальную со всех точек зрения ра-
боту установки ложится на сотрудников конст-
рукторского бюро, поскольку именно они дол-
жны спроектировать минимально возможные
длины трубопроводов, продумать рациональное
размещение фундаментов для различных агре-
гатов и предусмотреть вибропоглощающие ус-
1074
4. СБОРКА, СДАЧА В ЭКСПЛУАТАЦИЮ И ОБСЛУЖИВАНИЕ ХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
тройства, препятствующие разрушению комму-
никаций.
Взаимная значимость задач проектировщи-
ка и инженера-монтажника привела к разработ-
ке комплекса отраслевых правил, стандартов и
норм в области проектирования, сборки и экс-
плуатации холодильного оборудования, таких,
как Положение по эксплуатации холодильных
установок CECOMAF1, Перечень правил про-
ектирования, разработки, сборки и техническо-
го обслуживания установок искусственного кли-
мата и холодильного оборудования, а также
подготовки кадров в этой области, регламенти-
рованный стандартом NF Е35-400. Ниже мы
еще будем говорить об этом, но прежде дадим
обзор основного оборудования, используемого
при монтаже холодильной установки.
4.1.2.	Аппаратура и оборудование
инженера-монтажника
холодильных систем
“Профессия холодильщика вдобавок к очень
специфическим технологиям производства хо-
лода и электротехники использует ряд техноло-
гий, так или иначе связанных со строитель-
ством, которые требуют от холодильщика спо-
собности быстро переквалифицироваться в сан-
техника, водопроводчика, каменщика, экскава-
торщика, иногда верхолаза, работающего иа
крышах зданий, а очень часто работать, как
крысы, в подвалах или на задних дворах про-
дуктовых магазинов. Технический прогресс за-
ставляет его даже наслаждаться прелестями
электроники и информатики. Легко представить
себе, каким длинным должен быть перечень
оборудования и необходимых принадлежностей
для оснащения монтажной площадки или для
быстрого и точного выявления причины неис-
правности в пятницу вечером”.
Именно так выразились в Revue Pratique du
Froid специалисты производственно-торгового
отдела по оборудованию для монтажа и обслу-
живания холодильных систем2, и мы ие смог-
1 Европейский комитет предприятий по производству
холодильного оборудования. - Примеч. пер.
2 См. библиографическую ссылку в табл. 4.1.2-1.
ли бы сами иайти лучшего введения к этому
разделу. Номенклатура аппаратуры и необходи-
мого любому инженеру-монтажнику холодиль-
ных систем оборудования действительно огром-
на, и в табл. 4.1.2-1 отобраны только некото-
рые образцы этого оборудования, которые зас-
луживают отдельных пояснений.
4.1.2.1.	Агрегаты для вакуумирования,
заправки и промывки
На рис. 4.1.2-1 представлена модель двух-
ступенчатого вакуумного насоса с производи-
тельностью 58 л/мин (3,5 м3/ч), который обес-
печивает вакуум на уровне 0,05 мбар. Могц-,
ность приводного двигателя 0,3 кВт, полная
масса 14 кг.
Как и все насосы, вакуумный насос работа-
ет нормально только при выполнении двух ус-
ловий:
-	чтобы используемое масло соответствова-
ло предусмотренному изготовителем насоса и
было чистым, а его заправка отвечала задан-
ным пределам;
-	чтобы окружающая температура была до-
статочно высокой (для представленной модели,
например, не ниже 8 °C).
Заправочная станция (рис. 4.1.2-2) являет-
ся переносной, что позволяет использовать ее
прямо на месте ремонта холодильной установ-
ки. Она обеспечивает вакуумирование и заправ-
ку небольших бытовых холодильников, моро-
зильников, автономных прилавков-витрин, бы-
товых установок искусственного климата и т.п.
Она оборудована всеми необходимыми приспо-
соблениями для обеспечения заправки: вакуум-
метром, манометрами высокого и низкого дав-
лений с масляным наполнением; подогревае-
мым цилиндром; гибкими шлангами для сли-
ва и наполнения установки.
Цилиндр отградуирован на три хладагента:
R12, R22 и R502, кроме того в комплект стан-
ции входит несколько цилиндров различной
емкости от 550 до 4400 г.
В связи с решениями Копенгагенской кон-
ференции о постепенном запрете использова-
ния и снятии с производства хладагентов ка-
тегории CFC, таких, например, как R12, в на-
4.1.2. АППАРАТУРА И ОБОРУДОВАНИЕ ИНЖЕНЕРА-МОНТАЖНИКА ХОЛОДИЛЬНЫХ СИСТЕМ
1075
Таблица 4.1.2-1
Перечень аппаратуры и базового оборудования инженера-монтажника холодильных систем
(разработан компанией Cofriset и опубликован в Revue Pratique du Froid, 1991, №732)
Наименование	Бытовые холо- дильники	Торговое холодильное оборудование и кондиционеры	Промышленное холо- дильное оборудование и кондиционеры
Приборы и оборудование для вакуумирования и контроля			
1-ступенчатый вакуумный насос, 30 л/мин	®		
2-ступенчатый вакуумный насос, 116 л/мин		®	X
2-ступенчатый вакуумный насос, 232 л/мин			®
Заправочный цилиндр, 1100 г	®		
Заправочный цилиндр, 2200 г	X	®	
Электронные заправочные весы	®	®	®
4-ходовой коллектор с манометрами и гибкими шлангами	®	®	®
Вакуумметр с трубкой Бурдона	®	®	X
Вакуумметр электронный		X	®
Заправочно-вакуумирующая станция с насосом и заправочным цилиндром	®		
Заправочно-вакуумирующая станция с насосом, заправочным цилиндром и электронным вакуумметром		®	®
Электронный теченскатель	®	®	®
Галогенный теченскатель	®	®	X
Пульверизатор	X	X	
Цифровой термометр со съемными датчиками	X	®	®
Цифровой термогигрометр		X	®
Ручной анемометр		X	®
Электронный анемометр		X	®
Самописец, 1 об/24 часа, 2 датчика	®	X	X
Психрометр		X	X
Многоканальный цифровой термометр		®	®
Электронный указатель уровня		X	X
Автогенный сварочный агрегат	X	®	
Универсальный тестер	X	X	X
Трансформаторные токоизмернтельные клещи	X	X	X
Универсальный цифроаналоговый измерительный прибор	®	®	®
Проволока для чистки капилляров	®	X	
Промывочный пистолет		X	X
Насос для промывки R11		X	X
Агрегат для слива R12			
Агрегат для слива R12/22/502/134а			
Ручной инструмент			
Вальцовка от 3/16 до 5/8"	®	®	
Вальцовка с расширителем от 1/8 до 3/4"	X		
Устройство для гибки труб 1/4, 5/16, 3/8"			
- 1/4"	X		
- 3/8"	X		
- 1/2"		®	
- 5/8"		®	
- 3/4"			
- 7/8"		X	
Труборез от 1/8 до 5/8"	®	X	
- от 1/8 до 5/8"	®	X	
-от 1/8 до 1 1/8"	X	®	
- от 3/8 до 2 5/8"		X	
Ключ с трещоткой	®		
Набор ключей с трещотками в коробке		®	
Набор расширителей от 5/16 до 1 5/8"		X	X
Струбцина	®	®	
Клещи обжимные		X	
Гребенка для чистки оребрения	X		
Масляный насос		®	®
® - обязательное оборудование, x - дополнительное.
1076
4. СБОРКА, СДАЧА В ЭКСПЛУАТАЦИЮ И ОБСЛУЖИВАНИЕ ХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
Рис. 4.1.2-1. Двухступенчатый вакуумный насос (модель RD4, Refco):
А - всасывающий патрубок; В - выхлопная заглушка; D - фильтр; Е - вход охлаждающего воздуха; F- выход воздуха;
G - табличка с указанием типа используемого масла; Н - пробка отверстия заливки масла; I - указатель уровня масла; К -
пробка отверстия слива масла; - табличка с параметрами иасоса; О направление вращения двигателя; S - обратный
клапан; Т - всасывающий патрубок; U - выхлопной вентиль; X - выключатель; У - алектрокабель; Z - ручка; а=350 мм;
4=174 мм
стоящее время разработчики приступили к про-
даже оборудования для работы с заменителя-
ми хладагентов категории CFC. В результате
появилась возможность заправлять многие ус-
тановки либо старыми хладагентами, если они
имеются в наличии, либо новыми, заменяющи-
ми старые хладагентами категории HFC. В ча-
стности, для автомобильных кондиционеров
можно использовать одни и те же заправочные
станции при их заправке как старым хладаген-
том R12, так и его заменителем R134a.
Поскольку эти два хладагента ни в коем слу-
чае смешивать нельзя, на рынке появились
сдвоенные заправочные станции, содержащие
два заправочных устройства (рис. 4.1.2-3).
Заправка установки хладагентом может так-
же производиться путем взвешивания дозы зап-
равки на специальных весах (рис. 4.1.2-4).
Такие весы позволяют производить заправ-
ку массовой дозы прямо из баллона с хлада-
гентом и не требуют заправочного цилиндра, в
котором дозировка хладагента производится
объемным способом, при этом объем меняется
в зависимости от природы хладагента и окру-
жающей температуры. Электронный дозатор
обеспечивает непрерывный контроль за коли-
чеством залитого в установку хладагента с точ-
ностью до 10 г. Предназначенный для исполь-
зования прямо на монтажной площадке, он
может работать с баллонами, масса которых
вместе с хладагентом доходит до 30 кг.
Если холодильный контур загрязнен (пере-
горание обмотки электродвигателя, химические
реакции окисления, образование окислов в
сварных или паяных соединениях), он подле-
жит тщательной промывке, исключающей лю-
бые следы загрязнений. Соответствующая очи-
стка необходима также перед вводом в эксплу-
атацию вновь собранной установки. В течение
длительного времени промывка и очистка хо-
лодильных контуров производилась хлорсодер-
жащими растворителями, такими, как три-
хлорэтилен или четыреххлористый углерод.
Однако эти вещества обладают рядом недостат-
ков (агрессивны по отношению к материалу
прокладок и электроизоляции двигателей, не-
совместимы с хладагентами и т.д.). Поэтому по-
зднее их заменили иа продукт R11, вводимый
в установку под давлением с помощью насос-
ной подачи ( рис. 4.1.2-5).
Вследствие решений Копенгагенской конфе-
ренции, требующих быстрого снижения объе-
мов использования хладагентов категории CFC,
возникает необходимость сбора применяемого
4.1.2 АППАРАТУРА И ОБОРУДОВАНИЕ ИНЖЕНЕРА-МОНТАЖНИКА ХОЛОДИЛЬНЫХ СИСТЕМ
1077
Рис. 4.1.2-2. Переносная заправочная станция (модель 10705, Refco).
Наиболее важные элементы: 1 рама; 2 - мановакуумметр; 7 - предохранительный клапан; 10 указатель уровня
масла; 11 пробка отверстия слива масла; 14 - одноступенчатый вакуумный насос; 33 смотровое окно; 34 манометр
низкого давления. 15 - манометр высокого давления; 36 - заправочный цилиндр; 39 клапан Шредера (ниппель); 41
манометр высоко! о давления заправочного цилиндра. 43 предохранительный клапан
для примычки холодильных установок продук-
та R11 в специальном приемнике. Следователь-
но, давление подачи R11 з контур должно быть
выше давления в приемнике, куда будет сли-
ваться хладагент Далее баллон со слитым хла-
дагентом должен возвращаться поставщику для
восстановления.
Слитый хладагент можно повторно исполь-
зовать в той же самой установке, однако для
этого необходимо располагать агрегатом слива
и подготовки к повторному использованию (см.
рис 3.2 8-6)
Любая промывка холодильного контура дол-
жна проводиться с соблюдением ряда правил,
главные из которых заключаются в следую-
щем'
- разобрать контур на несколько частей, очи-
стку которых легче производить по от кльнос-
ти;
1 См. статью “Очистка холодильной установки иа
R134a” (Nettoyage d'une ^installation frigorifique au R 134a,
Cl. Marioton, Revue Pratique du Froid, 1993. №767, p. 21-23).
1078
4. СБОРКА, СДАЧА В ЭКСПЛУАТАЦИЮ И ОБСЛУЖИВАНИЕ ХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
Рис. 4.1.2-3. Сдвоенные заправочные станции, специально предназначенные для оснащения автомобильных пунктов
технического обслуживания (модель 11600 Refco):
слева - вид спереди, справа - вид сзади
-	обязательно перекрыть запорные вентили
компрессора или убрать его из установки неза-
висимо от того, пригоден он к использованию
или неисправен;
-	подать хладагент под давлением в жид-
кой фазе в промываемые части с таким расче-
том, чтобы целиком заполнить их внутренний
объем;
-	пролить промывочный хладагент через
промываемые части в направлении, обратном
направлению движения хладагента при работе
установки, чтобы облегчить удаление отдель-
ных загрязнителей, искусственно создав при
этом небольшие гидроудары за счет быстрого
открытия и закрытия вентиля приемного бал-
лона.
Органы регулирования, так же как капилля-
ры, терморегулирующис вентили и т.п., долж-
ны промываться каждый в отдельности.
Исправный компрессор, удаленный из уста-
новки после закрытия запорных вентилей, пе-
ред новым монтажом должен быть также про-
мыт. Для этого следует слить масло, дав ему
полностью стечь, продуть компрессор сухим
азотом и пролить под давлением в направлении
от низкого давления (всасывания) к высокому
давлению (нагнетанию) тем же хладагентом, на
котором будет работать установка. Когда уже
4.1.2. АППАРАТУРА И ОБОРУДОВАНИЕ ИНЖЕНЕРА-МОНТАЖНИКА ХОЛОДИЛЬНЫХ СИСТЕМ
1079
Рис. 4.1.2-4. Электронные заправочные весы для взве-
шивания дозы заправки хладагента с цифровым табло, на-
зываемые также электронным дозатором (Robinair)
можно будет говорить о достаточной чистоте
внутренних полостей компрессора, его следует
отвакуумировать через всасывающий и нагне-
тательный патрубки одновременно, заправить
свежим маслом, защищая внутренности от кон-
такта с окружающим воздухом, и наддуть до
давления выше атмосферного парами предназ-
наченного к использованию в установке хлад-
агента. Затем компрессор нужно включить на
короткое время, обеспечив перепуск хладаген-
та из нагнетательного патрубка во всасываю-
щий, чтобы заполнить маслом систему смазки.
При проведении работ по промывке элемен-
тов, узлов и агрегатов холодильного контура
необходимо строго соблюдать правила техни
ки безопасности и производственной гигиены:
рабочие места должны хорошо проветривать-
ся; если работа проводится с хладагентами,
пары которых тяжелее воздуха (например,
R114а), у самого пола также следует предусмот-
Рис. 4.1.2-5. Насосный агрегат для промывки холо-
дильных установок (модель 92030 Robinair)
реть вентиляционные отверстия; работу необ-
ходимо выполнять в защитных очках и перчат-
ках. Запрещается смешивать некоторые хлада-
генты, например R22, R134a, со сжатым воз-
духом.
Еще одной необходимой принадлежностью
холодильщика является переносной коллектор,
который, благодаря нескольким патрубкам, вре-
занным в него и оснащенным вентилями, на-
бору гибких шлангов и манометрам высокого
и низкого давления, позволяет подключать ком-
прессор холодильной установки к вакуумному
насосу, баллону с хладагентом затравочной
станции и т.п. Некоторые модели коллекторов,
кроме того, оснащены мановакуумметром, по-
зволяющим определять глубину вакуума во вре-
мя вакуумирования. Один из образцов такого
коллектора и способы его подключения пока-
заны на рис. 4.1.2-6. Этот коллектор имеет 4
патрубка и 4 вентиля.
108(1
4 СБ< )PI< V СДАЧ \ В ЖС1ГЛУАТАЦИЮ И ОБСЛУЖИВАНИЕ ХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
• Для продувки гибких шлашов
А. С, D открыты
В закрыт (1 ибкий ни lain №2 поддав
лением)
1,3,4 подсоединены к коллектору, как
показано на схеме, но противополож-
ные концы свободны
2 подсоединен, как показано на схе-
ме
В открыть, для того чтобы начать
продувку
• Для контроля за давлением в кон-
туре
С и D закрыты
А и В огкрыты до упора
1 и 3 подсоединены, как показано на
схеме
Н н L отвернуть до упора, затем за-
вернуть на 1'2 оборота Наблюдать за
давлением
• Для продувки контура
Аи В закрыты
С и D открыты
1 и 3 подсоединены, как показано на
схеме
4 подсоединен одним концом к кол-
лектору, как показано на схеме, другой
конец свободен
А открыть в начале наружной про-
дувки (через гибкий шланг 4)
• Для заправки хладагента в контур
через всасывающую магистраль
А, В, D закрыты
С - открыт
1, 2, 3 подсоединены, как показано
на схеме
Н отвернуть до упора, потом завер-
нуть на 1/2 оборота
L отвернуть до половины
В медленно открывать, регулируя
расход хлада! ен га
• Для заправки масла через всасы
вающую магистраль контура
А, В. D - закрыты
С - открыт
1 - подключен, как показано на схеме
2 - подключен одним концом к коллек-
тору. как показано на схеме, а другим
концом к резервуару с маслом
Н закрыть до упора
L закрыть до упора
В медленно открывать, регулируя
расход масла
• Для вакуумирования и заправки
контура
А и В закрыты
С и D открыты
1 и 3 подсоединены, как показано на
схеме
Н и L - отвернуть до упора, затем за-
вернуть на 1/2 оборота
Примечание. Если манометры показы-
вают наличие остаточного давления,
перед началом вакуумирования про-
дуть KOHiyp.
А - открыт
Н и L открыты наполовину
2 и 4 подсоединены, как показано на
схеме
• Запустить насос и завершить ваку-
умирование
А закрыть, потом остановить насос
Н отвернуть до упора, затем завернуть
на 1/2 оборота
D закрыт
В медленно открывать, регулируя рас-
ход хладагента
Рис. 4.1.2-6. Пример переносною манометрического коллектора и принципиальные схемы его возможных подключе-
ний (I J.S.Reco)
4.1.2. АППАРАТУРА И ОБОРУДОВАНИЕ ИНЖЕНЕРА-МОНТАЖНИКА ХОЛОДИЛЬНЫХ СИСТЕМ
1081
Рис. 4 I 2-7 ’ 1лек (ропая-шиик для пайки холодильного
оборудования (модель Lectra-TorcE Eobinair)
Рис. 4.1.2-8 Кислородно-ацетиленовый (автогенный)
сварочный агрегат (модель 13260, Refco)
4.1.2.2.	Сварочная и паяльная
аппаратура
При выполнении сварочных работ необхо-
димо располагать сварочным или паяльным
агрегатом1, который может быть выполнен в
различных вариантах.
Для трубопроводов небо тыпих диаметров
вместо сварки предпочтительнее испольювать
пайку. Например, в случае пайки твердым се-
ребряным припоем трубок диаметром до 20 мм
или пайки мягким мельхиоровым припоем тру-
бок диаметром 40 мм можно применять про-
пановые горелки или электропаяльник (рис.
4.1.2-7).
Последний агрегат имеет ряд преимущест
можно плавно регулировать температуру на-
гревательных клещей, нет опасности нехватки
газа или случайного повреждения пластмассо-
вых деталей, краски либо других элементов,
находящихся вблизи от места пайки, так как
открытое пламя в зоне электродов отсутствует.
Для трубопроводов более значительных ди-
аметров используют сварочный агрегат с кис-
лородно-ацетиленовой горелкой (рис. 4.1.2-8).
Как видно из названия агрегата, в его со-
став входят баллоны со сжатым кислородом и
ацетиленом, которые, перед тем как переме-
шаться в соответствующих пропорциях в газо-
вой горелке, дросселируются каждый в своем
редукторе.
4.1.2.З.	Измерительная аппаратура
Измерительные приборы, которые непос-
редственно относятся к холодильной технике,
это манометры, термометры, психрометры,
анемометры н т.п. Эти приборы были описаны
в разд. 2.6. Добавим к ним электронный мано-
вакууммстр - очень удобный прибор, который
1 Напомним, что сваркой называют операцию по не-
разъемному соединению двух деталей одной и той же при-
роды, обеспечивающую плавный переход между соединяе-
мыми деталями за счет сил межмолекуляриого сцепления
материала деталей иа их стыке, где образуется сварной шов.
В отличие от сварки соединение деталей пайкой не требует
изменения их агрегатного состояния, а обеспечивается с по-
мощью расплавляемого припоя, смачивающего поверхнос-
ти соединяемых деталей.
1082
4. СБОРКА, СДАЧА В ЭКСПЛУАТАЦИЮ И ОБСЛУЖИВАНИЕ ХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
Рис. 4.1.2-9. Электронный мановакуумметр с диапазо-
ном измерения от атмосферного давления до 0,15 мбап
(модель DV-150, Refco)
мгновенно указывает уровень вакуума в уста-
новке с помощью соответствующего светодио-
да, загорающегося, в зависимости от уровня
давления, в определенном месте шкалы, про-
градуированной в единицах давления (рис
4.1.2-9).
4.1.2.4.	Аппаратура для обнаружения
утечек хладагента
Прежде чем рассматривать различные при-
боры для обнаружения утечек, которые пред-
ставляют собой аппаратуру, совершенно необ-
ходимую в арсенале любого холодильщика, ска-
жем несколько слов об основных признаках,
которые (за исключением характерного запаха
некоторых из них, особенно аммиака) позво-
ляют подозревать утечку хладагента.
Первое замечание, которое предстоит сде-
лать, состоит в том, что утечка хладагента при-
водит - для установок, давление внутри кото-
рых выше атмосферного, - к снижению вели-
чины заправки. Если установка оснащена жид-
костным ресивером с указателем уровня, то по
его показаниям можно будет легко заметить
падение уровня.
Другим признаком утечек может служить то
обстоятельство, что компрессор при их нали-
чии будет гораздо реже останавливаться, а в
некоторых случаях может даже работать непре-
рывно. В самом деле, легко понять, что при
меньшем количестве хладагента заданную хо-
лодопроизводительность можно обеспечить
только за счет повышения длительности рабо-
ты компрессора. Такая ситуация может легко
привести к повреждению компрессора вслед-
ствие перегрева. Однако в составе любой уста-
новки всегда предусматриваются предохрани-
тельные устройства, поэтому компрессор будет
остановлен, что заставит предположить неис-
правность, причину которой нужно будет най-
ти.
Наконец, в результате утечки может сильно
упасть температура испарителя, хотя это может
быть обусловлено также плохой работой термо-
ретулирующего вентиля. Чтобы исключить не-
желательные последствия утечек, всегда при-
водящих к значительным потерям как с точки
зрения затрат времени на поиск названных уте-
чек, так и с точки зрения ущерба, обусловлен-
ного необходимостью ремонта и вызванными
этим ремонтом эксплуатационными потерями,
рекомендуется регулярно убеждаться в отсут-
ствии утечек. Делать это нужно даже с учетом
того, что в соответствии с решениями Копен-
гагенской конференции неизбежно сильное сни-
жение вероятности появления утечек вследствие
чрезвычайно жестких методов контроля, кото-
рые должны быть использованы как при сбор-
ке новых установок, так и при любом ремонте
существующих установок.
Холодильщик располагает многочисленны-
ми возможностями для обнаружения утечек,
начиная от самых простых (например, методом
обмыливания) и заканчивая самыми сложны-
ми (использование электронной аппаратуры'
Наиболее простым из всех методов, пригодным
к использованию для любых хладагентов в ус-
ловиях, когда давление в холодильной установ-
ке выше атмосферного, является погружение
сомнительной части установки в воду по при-
меру проколотой камеры велосипеда, с той
лишь разницей, что холодильная установка не
может быть разобрана. Поэтому бак с водой,
или кювету, или какую-либо другую емкость
нужно доставить к установке и приспособить
таким образом, чтобы погрузить в нее “подо-
зрительную” часть установки.
Такой метод используется редко, посколыу
для его применения нужно, чтобы соответству-
4.1.2. АППАРАТУРА И ОБОРУДОВАНИЕ ИНЖЕНЕРА-МОНТАЖНИКА ХОЛОДИЛЬНЫХ СИСТЕМ
1083
ющая часть установки имела подходящую фор-
му, например колено или изгиб, обращенный
книзу, однако результат всегда точен.
Второй метод, тоже дос таточно простой, но
более удобный, заключается в том, чтобы на-
нести на трубопровод или любую другую часть
установки слой соответствующего вещества, в
качестве которого может выступать сильно кон-
центрированный мыльный раствор или специ-
альную жидкость типа Prestobul (компания De-
hon). Немедленное появление пузырей позво-
ляет установить место утечки. Такой метод об-
наружения утечек также пригоден для любых
хладагентов, содержащихся в установках под
давлением выше атмосферного.
В частном случае с аммиаком присутствие
характерного едкого запаха часто является пер-
вым признаком, заставляющим опасаться утеч-
ки. Поиск точного места утечки может быть
выполнен либо одним из двух описанных выше
способов, либо с помощью предварительно по-
дожженной серной палочки. В присутствии па-
ров аммиака эта палочка будет выделять белый
дым, тем сильнее сгущающийся, чем ближе го-
рящая серная палочка подносится к месту утеч-
ки.
Обнаружение аммиака может производить-
ся также с помощью специальной бумаги, про-
питанной фенолфталеином или лакмусом, ко-
торая меняет свой цвет в присутствии паров
аммиака. Например, лакмусовая бумага под
воздействием аммиака меняет цвет с красного
на голубой.
Еще одним способом обнаружения утечек,
можно сказать автоматическим, является ис-
пользование добавляемого в хладагент индика-
тора утечек типа Dytel (компания Primagaz),
который приобретает красную окраску в смеси
с хладагентом. При наличии утечек на поверх-
ности трубопроводов, агрегатов или узлов по-
являются красные пятна, что позволяет очень
легко локализовать место ремонта. После ре-
монта красные следы удаляются тряпкой.
Обнаружение утечек с помощью индикато-
ра представляв т собой очень простой и эффек-
тивный способ используемый для таких хла-
дагентов, как R22 и R502, разумеется, когда ус-
тановка находится под избыточным давлением.
Однако в любом случае необходимо получить
согласие изготовителя компрессора и поставщи-
ков масла и хладагента на применение такого
способа
Вместе с тем это очень медленная проце-
дура, которая может использоваться только тог-
да, когда хладагент в контуре содержит по мень-
шей мере 0.1 % масла по массе, в противном
случае индикатор будет накапливаться в испа-
рителе. Следовательно, этот способ не эффек-
тивен, если установка оснащена маслоотдели-
телем, который полностью исключает смеши-
вание масла с хладагентом в контуре, точно так
же, как в низкогемператтрн-; (менее 45°С) си-
стемах, где циркуляция масла часто пробле-
матична.
Помимо описанных выше способов обнару-
жения утечек, существуют различные аппара-
турные методы, использующие такие приборы,
как галоидные лампы, ультрафиолетовые детек-
торы, электронные детекторы и т.п. На рис.
4.1.2-10 представлен образец галоидной лам-
пы, называемой также галогенным факелом.
Она используется в установках, в которых дав-
ление выше атмосферного, для обнаружения
утечек невоспламеняющихся хладагентов^ та-
Рис.4.1.2-10. Га юидная лампа (модель 16850. Refco)
1084
л СБОРКА, СДАЧА В ЭКСПЛУАТАЦИЮ И ОВС ЛУЖИВАНИР ХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
ких, как Rll, R12, R13, R13B1 R22, RU3.
R114, R500, R502, R5O3.
В состав галоидной лампы входит баллон с
газом (как правило, это пропан, но может быть
и ацетилен, и даже пары денатурата) и горелка
на гибком шланге. Когда горелка зажигается,
факел на ее конце подсасывает в пламя окру-
жающий его газ Подводя конец шланга к тру-
бопроводам или другим частям установки, утеч
ку можно обнаружит! по следующему при ша-
ку. Пары хлорсодержащего х ладагента, находя
щиеся в зоне, утечки, подсасываются в пламя
и, нагрегые этим пламенем, проходят чере-'
медную нить, закрепленную на конце горелки,
образуя галоидное соединение меди (называе-
мое также галоидом меди, откуда и название
лампы) и окрашивая ранее бесцветное пламя в
зеленый цвет
Галоидная лампа является простым, но до-
с гаточно точным инструментом для обнаруже
чия даже небольших утечек, однако по сообра-
жениям безопасно», ги она не может быть ис-
пользована с воспламеняющимися хладагента
ми (например, R134a) и аммиаком.
Обнаружение утечек хладагента может так-
же осуществляться пугем визуализации процес-
са флуоресценции специальных юбавок к хла-
дагенту в у тьтрафиолеговом свете. Такой метод
основан на испо. п> ювании комбинации лампы,
и злучаюшей ультрафиолетовый свет, со спсци-
Рис. 4.1.2-11. Улырэфиолетовая лампа для обнаруже
пня угечек за счет свечения индикаторного 1аза в ее лучах
(модель Spectroline, Acal-Auriema)
альными добавками к хладагента Лампа излу-
чает ультрафиолетовый пучок света высокой
интенсивности, который возбуждает свечение
индикаторного газа, введенного в контур и в
случае утечек истекающего наружу вместе с
хладагентом.
Тип индикаторного газа зависит от марки
применяемого в установке хладагента и, разу-
меется, от типа масла. Для разных групп хла-
дагентов применяются различные индикатор-
ные газы (один цля R12. R22 и R502, другой
для R134a и т.д.), используемые в зависимости
от категории масла и температуры испарения
(ниже или выше -30 °C) Индикаторный газ
должен хорошо смешиваться с различными
хладагентами и быть нейтральным по отноше-
нию к материалам, используемым в конструк-
ции установки
Одним из ультрафиолетовых приборов, по-
зволяющих с превосходной точностью выяв-
лять места самых незначителоных утечек, яв-
ляется лампа Spectroline (рис. 4 1.2-11). Неко-
торые модели этой лампы могут использовать-
ся при наличии трансформатора, который по-
казан на упомянутом рисунке однако большин-
ство из них оборудовано трансформатором,
вмонтированным в рукоят ку что создает допол-
нительные удобства при использовании лампы
Данный прибор может также применяться
для обнаружения утечек аммиака, однако коли-
чество 1 водимого индикаторного газа при этом
следует удвоить. Для других > ладагенто! (на-
пример. R142b), как и дтя соответствующих
масел, следует использовать иные индикатор
ные газы.
Существуют также более сложные приборы
в частное ги электронные тетекгоры утечек, не-
которые модели которых оборудованы микро-
насосами. Преимущество прибора с микрона-
сосом зак тючаются в том, что при возникно-
вении утечки насос успевает всосать хладагент
вытекающий из контура, прежде, чем он рас-
сосется в окружающей среде, особенно если
место утечки обдувается вентилятором конден-
сатора либо испарителя или если в этой зоне
существсет мощный естественный поток воз-
духа.
4.1.2. АППАРАТУРА И ОБОРУДОВАНИЕ ИНЖЕНЕРА-МОНТАЖНИКА ХОЛОДИЛЬНЫХ СИСТЕМ
1085
Рис. 4.1.2-12. Электронный теченскатель для хладаген-
тов CFC, HCFC и HFC (модель TIF5650, U.S. Reco)
Прибор, представленный на рис 4.1.2-12,
позволяет выявлять утечки как хладагентов ка-
тегорий CFC и HCFC, так и абсолютно не заг-
рязняющих атмосферу хладагентов HFC (на-
пример, R134а) Светодиод прибора вспыхива-
ет при минима. л>ний концентрации хладагента
в атмосфере, и чем больше его содержание, тем
чаще происходит мигание светодиода.
Прибор, изображенный на рис. 4.1.2-13,
представляет собой другой тип тсчеискателя,
работа которого основана на принципе иониза-
ции газа, находящегося между двумя электро-
дами. В результате ионизации между анодом и
катодом, нагретым до высокой температуры,
проходит ток, величина которого зависит от
концентрации хладагента. Вследствие прохож-
дения тока включается звуковой сигнал различ-
ной интенсивности и одновременно на табло
высвечивается значение величины утечек
такой прибор может оснащаться микрона-
сосом и предназначен для поиска утечек CFC
(R12 или R502, например), HCFC (R22 или
Рис. 4.1.2-13. Ионизационный теченскатель для хлад-
агентов CFC, HCFC и HFC (модель CPS L-790a, U.S.Reco)
R123), а также HFC (R134a) В последи м слу-
чае прибор позволяет выявлять утечки, которые
в сумме составили бы не более 15 г хладагента
в год.
4.1.2.5.	Инструменты для работы
с трубами
Мы не будем детально рассматривать ни
назначение, ни правила работы с инструмента-
ми, используемыми монтажниками холодиль-
ного оборудования, а ограничимся лишь пере-
числением наиболее важных из них, поясняя
это перечисление соответствующими иллюст-
рациями.
Труборез (рис. 4.1.2-14) позволяет очень
чис го отрезал^ куски трубы в отличие от ножов-
ки по металлу, при использовании которой ни-
когда не удается получить гладкий торец и обя-
зательно приходится удалять заусенцы с помо-
щью специального приспособления, часто пред-
1086
4 СБОРКА, СДАЧА В ЭКСПЛУАТАЦИЮ И ОБСЛУЖИВАНИЕ ХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
Рис. 4.1 2-17. Набор труборасширителей с оправкой
(модель 12479, Robinair)
Рис. 4.1.2-14. Труборез (модель ТС-1020, U. S. Reco)
Рис.4.1.2-15. Приспособление для снятия заусенцев с
торнов труб (модель 208-F, Reco)
Рис. 4.1.2-16. Вальцовка (модель 203-FA, Reco)
ставляющего собой просто кусок стали, заост-
ренный в форме ножа и входящий в комплект
трубореза. Вместе с тем существуют также от-
дельно поставляемые приспособления для за-
чистки торцов труб, изготовленные в виде ко-
нуса (рис. 4.1.2-15).
Вальцовка (рис. 4.1.2-16) предназначена для
развальцовки концов труб под ниппельное резь-
бовое соединение (см. рис. 3.1.6-1), так же как
труборасширитель с оправкой (рис. 4.1.2-17).
Рис. 4.1.2-18. Ручной мини-трубогиб для труб диамет-
ром до 16 мм (Refco)
4.1.2. АППАРАТУРА И ОБОРУДОВАНИЕ ИНЖЕНЕРА-МОНТАЖНИКА ХОЛОДИЛЬНЫХ СИСТЕМ
1087
Рис. 4.1.2-19. Пережимные клещи (мо-
дель 14281, Refco)
Для сгибания труб используют инструмент,
называемый трубогибом. Принцип его работы
один и тот же, но исполнение и размеры зави-
сят от диаметра и материала (сталь, медь или
алюминий) сгибаемых труб. На рис. 4.1.2-18
представлен вариант ручного трубогиба, очень
удобного в работе с трубками малого диамет-
ра.
Для герметичной закупорки труб малых ди-
аметров используют пережимные клещи, по-
добные изображенным на. рис. 4.1 2-19. Для
труб больших диаметров существуют пневма-
тические пережимные клещи.
4.1.2.6.	Прочие инструменты
Очевидно, что приведенный перечень обо-
рудования и инструментов, используемых при
сборке, эксплуатации и ремонте холодильных
систем, не полон. И хотя рассмотреть все ин-
струменты мы ие сможем, назовем еще неко?
торые принадлежности и вспомогательные ма-
териалы, постоянно нужные в работе, а имен-
но: гибочные пружины, ниппельные быстро-
разъемные соединения, гребенки для чистки
оребрения, смотровые зеркала, к ночи с трещот-
ками, проволоку для чистки трубок, сальнико-
вые набивки и многое другое.
Существуют также наборы инструментов,
инструментальные сумки и чемоданы, содержа-
щие более или менее значительное количество
различных инструментов, необходимых холо-
дильщику (рис. 4.1.2-20).
4.1.2.7.	Электроизмерительные
приборы1
Нарушения в работе холодильной установ-
ки могут произойти из-за электрической неис-
правности. И поскольку обязанностью любого
специалиста холодильщика является прежде
всего поиск неисправностей, он должен рас-
смотреть все возможные варианты, даже если
они касаются смежных областей техники, та-
ких, как электротехника. Для этого на рынке
имеются специальные электроизмерительные
приборы, наиболее важный из которых - токо-
измерительные (трансформаторные) клещи.
Современные токоизмерительные клещи пред-
ставляют собой высокоточный электронный
прибор, позволяющий, как правило, измерять
силу электрического тока в амперах. Однако
большинство токоизмерительных клещей явля-
ются универсальными измерительными прибо-
рами, которые могут служить закже и для из-
мерения напряжения (в вольтах) и электричес-
кого сопротивления (в омах).
Современные токоизмерительные клещи
оснащены цифровым табло на жидких кристал-
лах, вместе с тем существуют и классические
1 См. работу “Новые электрические схемы. Применение
в холодильной технике” (Nouveaux schemas electriques,
application frigorifiques, J. Estrem), содержание которой при-
ведено в п. 4.5.3.2.
1088
4. СБОРКА, СДАЧА В ЭКСПЛУАТАЦИЮ И ОБСЛУЖИВАНИЕ ХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
Рис. 4.1.2-20. Пример набора торцовых ключей (слева, модель R-6725 МК) и инструментальной ь ладки холодильщи-
ка (справа, модель М5-3, Refco)
Г нездо
для крепления
гибкого контакта
при измерениях
напряжения
и сопротивления
Винт корректировки
и установки нуля
5 диапазонов
для вольт (сгт О
до 1250) и 1
диапазон для Ом
Деления вольт-
амперной шкалы
Рычаг
Гнездо для неподвижного для клещей
контакта
Прочный
прсгтивоуд а рн ы й
корпус
Переключатель
диапазонов измерения (6x2)
Шкала
сопротивлении
красного цвета
с шагом
0,2 Ом
Кнопка установки нуля
шкалы сопротивлений
Шкала сопротивлений
красного цвета
Зеркальная полоска
для устранения параллакса
Сменная 4-диапаэонноая
шкала
Небьющееся стекло
Неподвижный
контакт
Гибкий контакт
с плавким
предохран ител ем
(длина 91 см)
5 диапазонов
для вольт
и ампер
(одновременно)
Рис. 4.2.1-21. Токоизмерительные клещи с обычным циферблатом (модель TIF 1250, U. S. Reco)
4.1.2. АППАРАТУРА И ОБОРУДОВАНИЕ ИНЖЕНЕРА-МОНТАЖНИКА ХОЛОДИЛЬНЫХ СИСТЕМ
1089
приборы со шкалой и указательной стре ткои
(рис. 4.1.2-21).
Использование токоизмсрительных клещей
в режиме омметра позволяет:
-	проверить косвенным путем сопротивле-
ние обмоток щекгродвиггтелей компрессора,
вентилятора и других узлов на соответствие
техническим условиям разработчика
-	обнаружить замыкание на массу в обмот-
ке электродвигателя;
-	установить принадлежность клемм элек-
тродвигателя к пусковой и ходовой обмоткам
путем измерения их сопротивлений;
-	выявить короткозамкнутые обмотки,
-	проверить контакты реле или контактора,
имея в виду обнаружение их коррозии или ус-
тановление подгоревших контактов.
Использование токоизмерительных клещей
в режиме вольтметра позволяет:
-	проверить напряжение на клеммах элект-
родвигателя. имея в виду определение возмож-
ной разбалансировки фаз,
-	выявить линейную и нулевую фазы, а так-
же заземляющий провод;
Рис 4.1.2-22 Двойные токоизмерительные клещи для
использования на пусковом механизме герметичного или
полугерметичного компрессора (модель TIF-8000, U. S.
Reco)
-	проверить правильность заземления элек-
трических систем;
-	проверить плавкие предохранители,
-	обнаружить забросы напряжения илн
блуждающие токи.
Использование токоизмерительных клещей
в режиме амперметра позволяет:
-	проверить силу пускового тока.
-	проверить электрические системы запус-
каемые по нарастающей
-	отрегулировать разгрузку при запусках с
нарастанием по времени;
-	проверить первичную обмотку в транс-
форматоре тока;
-	отличил. соединение звездой от соедине-
ния треугольником;
-	проверить разбалансировку фаз;
-	проверить силу тока застопоренного роте -
ра на соответствие цанным, указанным на кор-
пусе двигателя.
Основные токоизмсритегьные клещи мотут
быть допе шены вторыми клещами, использу-
емыми в качестве анализирующего устройства.
Прибор, представленный на пис 4.1.2-22,
содержит микроЭВМ, которая позволяет осуще-
ствить несколько дополнительных проверок с
появлением различных указаний на табло, на-
пример: “Окисление июляции” (Insulation-
Acid), если изоляция повреждена кислотой,
“Снежная шуба” (Frozen) в случае покрытия
Рис. 4.1.2 23. Ипдикаюр напряжения (модель ТТ-100,
Kefco)
1090
4. СБОРКА, СДАЧА В ЭКСПЛУАТАЦИЮ И ОБСЛУЖИВАНИЕ ХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
Рис. 4.1.2-24. Электронный тахометр (модель РТ-770,
Refco)
деталей слоем инея, “Плохо” (Bad), если по-
вреждена изоляция обмоток, и т.д.
Другими электроизмерительными прибора-
ми, которые могут представлять интерес для
ХОЛОДИЛЬЩИКа, HBJmются
- индикатор напряжения (рис. 4.1.2-23), ко-
торый излучает звуковой сигнал в присутствии
проводника с током. Следуя с этим индикато-
ром вдоль проводника, можно легки обнару-
жить места, где ток не проходит;
- тахометр (рис 4.1.2-24), с помощью ко-
торого можно измерить число оборотов враща-
ющихся деталей.
4.1.2.8. Инструменты
для теплоизоляционных работ
Монтажнику холодильного оборудования
часто приходится иметь дело с установкой теп-
лоизоляции на отдельных участках трубопро-
водов, вентилях или каких-либо других элемен-
тах холодильного контура, хотя, строго говоря
это не является основным видом его профес-
сиональной деятельности. При выполнении та-
ких работ ему необходимо иметь некоторые
простые инструменты и приспособления, часть
которых представлена на рис. 4.1.2-25.
4.1.3.	Контроль герметичности
холодильного контура, опрессовка
Сразу по окончании сборки холодильной
установки перед проведением теплоизоляцион-
ных работ в холодильный контур необходимо
подать давление, проверить его герметичность,
а в некоторых случаях выдержать под вакуу-
мом. Последнее испытание, т. е. выдержка под
вакуумом, необходимо для установок, у которых
во время работы давление всасывания может
Рис. 4.1.2-25. Основные инст-
рументы для выполнения тепло-
изоляционных работ (Armstrong):
1 - складной метр; 2 - разме-
точный мелок; 3 — шариковая руч-
ка со специальным красителем
для разметки; 4 - циркуль; 5 -
кронциркуль; 6 - металлическая
линейка; 7 - нож с коротким лез-
вием; 8 - нож с длинным лезвием;
9 гочи.гьный брусок; 10 — специ-
альный резак. 11 - ножницы кри-
вые; 12 - кисти с же гким и корот-
ким волосом; 13 шпатель глад-
кий; 14 - трубки с заостренными
краями для прорубания отверстий
(вырубки прокладок) наиболее
часто встречающихся диаметров
4.1.3. КОНТРОЛЬ ГЕРМЕТИЧНОСТИ ХОЛОДИЛЬНОГО КОНТУРА ОПРЕССОВКА
1091
падать ниже атмосферного, а также для уста-
новок, из контура которых перед заправкой хла-
дагента должна быть полностью удалена вла-
га, что всегда требуется для установок, работа-
ющих на хладагентах категорий CFC и HFA
(т.е. HCFC и HFC).
Перед опрессовкой установки (подачей в
контур избыточного давления, превышающего
номинальное рабочее давление) необходимо
предварительно удалить все агрегаты, узлы и
приборы, чувствительные к повышению давле-
ния (например, предохранительные клапаны),
и на их место установить заглушки. Разумеет-
ся, как только испытания герметичности будут
закончены, снятые приборы следует вернуть на
место.
Опрессовку холодильной установки, которая
должна будет работать на хладагентах, относя-
щихся к одной из категорий типа CFC, HCFC
или HFC, следует выполнять с помощью без-
водной среды, как правило сухого азота. Конеч-
но, априори кажется, что проще всего было бы
осуществить такую опрессовку с помощью сжа-
того воздуха, однако он всегда будет содержать
какое-то количество влаги, которое попадет вме-
сте с ним внутрь контура и которое затем по-
требуется удалять. Эксперименты показывают,
что дополнительное время, затрачиваемое на
работу по удалению влаги, попадающей в кон-
тур вместе со сжатым воздухом, и стоимость
этой работы превышают затраты на приобре-
тение сухого азота.
Вместе с тем абсолютно необходимо удос-
товериться, что доставленный азот сертифици-
рован как обезвоженный. В продажу поступа-
ют баллоны с азотом, степень сухости которого
колеблется от 99,99 % (т. е. 30 частей воды на
миллион частей азота по объему, или 30 ppm)
до 99,9995 % (т. е. 2 ppm). Если берется азот
с содержанием влаги 30 ppm, находящийся в
50-литровом баллоне при давлении 200 бар,
легко подсчитать, что общее количество воды
в нем составит 1,5 г . Поскольку при темпера-
туре окружающей среды 20 °C в 1 м3 внутрен-
него объема холодильного контура установки
может содержаться самое большее 17,5 г воды,
а при повышении окружающей температуры до
25 °C это содержание доходит до 25 г (без уче-
та влаги, которая может находиться на внутрен-
них стенках контура в виде конденсата или ос-
татков от предыдущих опрессовок), становит-
ся понятным, что далеко не всегда может воз-
никнуть необходимость работать с более сухим
азотом.
Давление опрессовки холодильного контура
зависит от величины максимального рабочего
давления установки. Это давление неодинако-
во в контурах высокого и низкого давления,
поэтому давление опрессовки также будет раз-
личным для нагнетательных и всасывающих
магистралей. Однако, если в установке предус-
мотрена система оттаивания испарителя горя-
чим газом, давление опрессовки для обеих ча-
стей установки будет одним и тем же, равным
давлению опрессовки нагнетательных магист-
ралей.
Установки, предназначенные для работы на
аммиаке, могут опрессовываться обычным азо-
том, т. е. не подвергавшимся специальной об-
работке для снижения в нем содержания вла-
ги, поскольку присутствие влаги в таких уста-
новках не будет нарушать их нормальную ра-
боту.
При обычной окружающей температуре дав-
ление в баллоне с азотом находится в пределах
от 180 до 200 бар, поэтому во избежание раз-
рушения установки это давление должно быть
снижено с помощью редуктора. Установленный
на редукторе манометр обеспечит регулировку
давления опрессовки в пределах величины, пре-
дусмотренной для соответствующей части кон-
тура.
Подъем давления опрессовки контура при
испытаниях осуществляется, как правило, сту-
пенями, с одновременным контролем герметич-
ности характерных точек, таких, как сварные
швы, места пайки, фланцы, уплотнения и др.
Иногда могут потребоваться специальные ме-
тоды исследования герметичности, например
рентгенографический контроль сварных швов1.
1 См. следующие статьи: “Рентгенографический конт-
роль сварных швов. Усилительные экраны” (Controle
radiographique des soudures. Les ecrans renforcateurs, P.Ruault,
Gaz d'Aujourd'hui, sept. 1984, p.267-269, oct. 1984, p. 308-
316) и “Рентгенографический контроль сварных швов. Рас-
шифровка снимков” (Controle radiographique des soudures. La
lecture des cliches, P.Ruault, Caz d'Aujourd'hui, avr. 1985,
p. 115-126).
1092
4. СБОРКА, СДАЧА В ЭКСПЛУАТАЦИЮ И ОБСЛУЖИВАНИЕ ХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
Контроль герметичности холодильного кон-
тура проводится одновременно с опрессовкой.
Хотя теоретически контроль можно осуществ-
лять, как только давление в контуре станет
выше атмосферного, предпочтительнее делать
это, когда давление достигнет заданного значе-
ния давления опрессовки.
В этот момент на наиболее уязвимые в
смысле негерметичности места, такие, как свар-
ные швы, паяные соединения и стыки, следует
сразу же с помощью кисти или пульверизатора
нанести соответствующее вещество, позволяю-
щее обнаружить негерметичность. Появление
пузырей обеспечивает нахождение негерметич-
ных мест.
Если позволяет чистота окружающего воз-
духа. обнаружение утечек может производить-
ся с помощью ультрафиолетовых, электронных
или ионизационных течеискателей. о которых
мы говорили в п. 4.1.2.4. Для этого следует
предварительно ввести в контур опрессовыва-
емой холодильной установки некоторое количе-
ство хладагента, исключая хладагенты катего-
рии CFC по соображениям защиты окружаю-
щей среды от загрязнения.
Как правило, для этих целей используют
хладагент R22, наддувая его парами контур ус-
тановки до давления, составляющего пример-
но 10 % от давления опрессовки, после чего за
счет добавки азота доводят давление в контуре
до заданного.
Если установка должна будет работать на
аммиаке, то в контур вместо R22 вводят пары
аммиака в таком же количестве, как указано
выше, после чего также с помощью азота до-
водят давление опрессовки до заданного. Заме-
нять азот сжатым воздухом нельзя, так как
смесь аммиака с воздухом в пределах концент-
раций аммиака от 15,5 до 27 % по объему яв-
ляется взрывоопасной, что в случае утечек мо-
жет привести к взрыву. Даже когда внутреннее
давление после опрессовки будет понижено до
атмосферного, в таких установках во избежа-
ние опасности взрыва не допускается проведе-
ние никаких сварочных работ до тех пор, пока
установка не будет продута азотом.
Если в течение 24 часов контрольный ма-
нометр показывает одно и то же давление оп-
рессовки, установка может рассматриваться как
герметичная и после ее продувки и удаления
газовой смеси, которой производилась опрес-
совка, можно начинать вакуумирование конту-
ра.
Не следует, однако, упускать из виду, что по
окончании 24-часового испытания вследствие
возможного повышения окружающей темпера-
туры давление, показываемое манометром, мо-
жет возрасти даже при наличии негерметично-
сти, и наоборот, при понижении окружающей
температуры давление, показываемое маномет-
ром, может упасть, даже если установка абсо-
лютно герметична1.
4.1.4.	Вакуумирование
Сразу по окончании опрессовки и контроля
герметичности перед проведением теплоизоля-
ционных работ все установки, предназначенные
для работы на хладагентах категорий CFC,
HCFC и HFC, следует отвакуумировать. Эта
операция преследует цель не только удалить из
установки находящийся в ней воздух и остат-
ки газа после опрессовки (нахождение установ-
ки в течение некоторого времени под вакуумом
позволяет одновременно контролировать ее гер-
метичность), но в первую очередь и главным
образом понизить содержание влаги в контуре
до предельно допустимой величины во избежа-
ние образования льда (который может, напри-
мер, закупорить терморегулирующий вентиль),
коррозии и т.д.
Для холодильных установок, работающих
иа аммиаке, проводить вакуумирование для
обезвоживания контура бесполезно, потому что
наличие влаги в них не может повредить нор-
мальной работе. Аммиак способен поглощать
влагу в большом количестве с образованием
более или менее концентрированных водных
растворов, единственным последствием появ-
1 По этому поводу см. пример, приведенный в п. 4.1.1
“Контроль герметичности холодильного контура” книги
“Практическое руководство по холодильным установкам”
(Pratique des installations frigorifiques, H. Noack, R. Seidel,
PYC Ed. 2'ed., 1991).
4 1.4. ВАКУУМИРОВАНИЕ
109А
Рис 4.1 4-1. Парциальное давление паров воды в на-
сыщенном влажном воздухе в зависимости от температуры
ления которых будет определенное снижение
холодопроизводительности1.
Принцип обезвоживания холодильной уста-
новки путем вакуумирования заключается в
том, чтобы испарить влагу, содержащуюся в
контуре, и затем с помощью вакуумного насо-
са удалить образовавшиеся пары воды. Для того
чтобы при обычной температуре вода перешла
из жидкого состояния в газообразное, необхо-
димо значительное снижение давления. На рис.
4.1.4-1 показано, как меняется парциальное
давление паров воды в насыщенном влажном
воздухе в зависимости от температуры. Из этого
рисунка видно, что для кипения воды при тем-
пературе, например, +20 °C нужно понизить
давление до величины менее 23 мбар. Испаре-
ние воды происходит тем интенсивнее, чем
больше разность между соответствующим зна-
чением давления насыщенных паров воды при
данной температуре и давлением внутри холо-
дильного контура.
Иначе говоря, если температура окружаю-
щей среды равна +20 °C, время, необходимое
для того, чтобы вода, содержащаяся в холодиль-
1 Во избежание слишком сильного падения холодопро-
изводительности содержание воды в такой холодильной ус-
тановке не должно превышать 2 - 3%.
ном контуре, испарилась, при давлении 10 мбар
будет меньше, чем при давлении 15 мбар. Кри-
вая на рис. 4.1.4-1 показывает, что при окру-
жающей температуре, равной или ниже 0 °C.
для испарения воды, содержащейся в конту-
ре, нужно снизить давление в нем примерно
до 6 мбар. Поскольку при такой температу-
ре вода замерзает, происходит ее сублимация
(см. п. 1.3.3.2.3). Достигаемый в контуре ва-
куум должен обеспечивать снижение содержа-
ния влаги до 10 ppm. что требует поддержания
вакуума в нем на уровне от 1,3 до 0,6 мбар в
течение определенного промежутка времени.
Соответствующее значение точки росы (или,
если угодно, температуры кипения воды) при
этом располагается между 17,5 и 25 °C. Если
такое вакуумирование производится при нор-
мальной окружающей температуре, го. следо-
вательно, обеспечивается практически полное
обезвоживание холодильного контура Для не-
больших холодильных установок вакуумирова-
ние доводят до уровня 5 мбар и, выдержав кон-
тур при этом давлении в течение некоторого
времени, наддувают его парами хладагента до
давления, равного атмосферному, после чего
вновь вакуумируют установку.
После трехкрат ного повторения цикла "ва-
куумирование наддув" установка считается
полностью обезвоженной, сети по окончании
последнего вакуумирования в ней не отмечает-
ся никакого подъема давления в течение 2-3
часов.
Такой способ вакуумирования позволяет
снизить время, необходимое для обезвоживания
контура, однако с точки зрения охраны окружа-
ющей среды у него есть существенный недоста-
ток, поскольку в течение длительного времени
было принято между двумя последовательны-
ми вакуумированиями наддувать контур хлада-
гентом R12, относящимся к категории CFC, ко-
торый при очередном вакуумировании выбра-
сывался в атмосферу. В настоящее время, при-
меняя этот способ, откачиваемый из контура
хладагент необходимо собирать в специальную
емкость, даже если он принадлежит к катего-
рии HCFC.
Другой способ заключается в вакуумирова-
нии установки таким образом, чтобы обеспе-
1094
4. СБОРКА, СДАЧА В ЭКСПЛУАТАЦИЮ И ОБСЛУЖИВАНИЕ ХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
нить глубокий вакуум. Этот вариант использу-
ется всегда, когда речь вдет о крупных установ-
ках, и далее мы расскажем о нем подробнее.
Для вакуумирования используют либо откры-
тый компрессор, либо, что еще лучше, доста-
точно мощный вакуумный насос, оборудован-
ный по мере возможности устройством, кото-
рое называют газовым балластом1 *. Для вакуу-
мирования ни в коем случае нельзя использо-
вать компрессор установки, поскольку отсут-
ствие низкотемпературного хладагента не по-
зволит обеспечить нормальное охлаждение об-
мотки электродвигателя, что приведет к ее бы-
строму разрушению.
При использовании вакуумного насоса ре-
комендуется включить его на некоторое время
перед началом собственно вакуумирования, что-
бы насос проработал с закрытым вентилем вса-
сывания до тех пор, пока не станет достаточно
горячим. Как только вакуум достигнет пример-
но 6,6 мбар, соответствующих температуре, при
которой вода из жидкого состояния переходит
в газообразное, т.е. около +2 °C, можно считать,
что разность между' этой температурой и окру-
жающей температурой +20 °C будет достаточ-
ной для испарения всей влаги в контуре (ввиду
того, что при испарении влаги у окружающего
воздуха отбирается скрытая теплота испарения,
эта разность температур должна быть достаточ-
но большой, чтобы процесс испарения не затя-
гивался во времени). Если в течение 2-3 ча-
сов после достижения желаемой глубины ваку-
ума и остановки воздушного насоса давление
в контуре не растет, можно считать, что степень
обезвоживания контура вполне удовлетвори-
тельна.
В предыдущем примере мы в качестве дос-
таточной разности температур приняли 18 К
(20-2). Легко понять, что если бы окружающая
температура была +25 °C, то для обеспечения
1 Газовый балласт представляет собой определенный
объем газа, вводимый в насос до того, как в нем начнется
цикл сжатия. Его наличие позволяет несколько снизить сте-
пень сжатия, чтобы пары воды, находящиеся в сжимаемом
воздухе, не были сжаты до давления насыщения и, как след-
ствие, ие конденсировались. Вместе с тем глубина достига-
емого при этом вакуума снижается.
той же разности нам надо было бы достичь глу-
бины вакуума, соответствующей давлению на-
сыщенных паров воды при +7 °C (25-7=18), т е.
потребовалось бы только 10 мбар (см. рис.
4.1.4-1). Отсюда видно, что, по возможности,
следует проводить вакуумирование при более
высокой температуре окружающей среды, в ко-
торой находится установка, обеспечивая ее по-
вышение, например, с помощью вентилятора,
обдувающего установку потоком горячего воз-
духа. При этом, конечно, глубина вакуума бу-
дет оставаться такой же, как и в случае низкой
температуры, т. е. не 10, а 6,6 мбар. В резуль-
тате скорость обезвоживания повысится, по-
скольку разность температур увеличится и со-
ставит 25-2=23 К, а следовательно, возрастет
и количество тепла, подводимого к влаге для
ее испарения. Для больших холодильных уста-
новок метод тройного вакуумирования, череду-
ющегося с наддувом контура парами хладаген-
та, не подходит, так как потребуется большое
количество хладагента, вводимого для надду-
ва, а это обойдется слишком дорого, тем более
что извлекаемый из установки при каждом ва-
куумировании хладагент придется потом вос-
станавливать. В этом случае используют ваку-
умный насос с газовым балластом. Производи-
тельность насоса, в зависимости от размеров
установки, должна составлять от 10 до 60 м3/ч
при глубине вакуума около 0,4 мбар.
При вакуумировании больших установок
особое внимание следует уделять всасывающей
магистрали между' вакуумным насосом и холо-
дильной установкой. Хотя изготовители, как
правило, поставляют вакуумные насосы с ко-
роткими шлангами большого диаметра, неред-
ко монтажники устанавливают вакуумный на-
сос слишком далеко от вакуумируемой установ-
ки, в результате чего появляется необходимость
использовать длинные шланги, почти всегда в
этих случаях слишком малого диаметра. При-
нимая во внимание то обстоятельство, что
вследствие низкого абсолютного давления в ус-
тановке потери давления в этих шлангах будут
очень высокими, мы неизбежно получим гораз-
до большую длительность процесса вакуумиро-
вания по сравнению с правильно подобранны-
4.1.4. ВАКУУМИРОВАНИЕ
1095
ми размерами шлангов, т. е. короткими и боль-
шого диаметра.
Глубина вакуума, которой необходимо дос-
тичь, как правило, составляет порядка 1 мбар,
а время, требующееся для достижения этой глу-
бины, зависит от внутреннего объема установ-
ки, количества присутствующей в ней влаги,
окружающей температуры и, разумеется, про-
изводительности насоса. Мы уже видели, что
продолжительность вакуумирования может
быть снижена за счет повышения окружающей
температуры. Однако это не всегда возможно,
так как некоторые большие установки занима-
ют слишком большое пространство. Можно
было бы подогревать отдельные части установ-
ки (например, накрывая части, находящиеся
вне помещения, тентом), однако такое решение
обычно оказывается неэффективным, посколь-
ку влага, которая испарится в этом случае внут-
ри какой-то части контура, чуть дальше почти
всегда будет вновь конденсироваться. Опти-
мальным выходом из этой ситуации будет либо
нагрев всей установки сразу, если это возмож-
но, либо подогрев какого-то изолированного
участка контура с его одновременным вакууми-
рованием и последующим переходом к друго-
му изолированному участку. При этом, однако,
следует помнить, что во избежание опасности
локального повреждения установки ни в коем
случае не следует подогревать ее отдельные уча-
стки открытым пламенем (например, горелкой
автогена).
При вакуумировании в большинстве случа-
ев с достижением определенной глубины ваку-
ума падение давления прекращается и в тече-
ние какого-то времени давление держится по-
стоянным, как будто насос прекратил откачку,
т. е. на кривой падения давления появляется
ступенька. Для окружающей температуры +20
°C эта ступенька соответствует падению давле-
ния до уровня примерно 23 мбар, который со-
ответствует давлению насыщенных паров воды
при этой температуре и приводит к началу ки-
пения влаги в контуре. Протяженность этой сту-
пеньки будет тем меньше, чем меньше воды со-
держится в контуре. Отсюда понятна важность
тех мер, которые следует предпринять при сбор-
ке установки, чтобы до минимума снизить про-
никновение влаги внутрь контура (например, до
последнего момента оставляя заглушки на кон-
цах труб).
Как только желаемый вакуум (а это, как уже
уточнялось, около 1 мбар) будет достигнут, сле-
дует сразу же закрыть вентиль между вакуум-
ным насосом и установкой. После этого необ-
ходимо внимательно следить за показаниями
мановакуумметра, которые позволят опреде-
лить, полностью ли обезвожен холодильный
контур и можно ли считать установку вполне
герметичной. В результате наблюдений за по-
казаниями мановакуумметра необходимо пост-
роить зависимость изменения давления в кон-
туре от времени. Как можно видеть из рис.
4.1.4-2, характер кривой, отражающей эту за-
висимость, может иметь 5 вариантов.
•	В случае изменения давления во времени
по типу кривых А и В, которые очень близки к
прямым линиям, можно утверждать, что уста-
новка негерметична, причем степень негерме-
тичности тем больше, чем круче наклон кри-
вой. В последнем случае глубокий вакуум на
уровне 1 мбар может быть достигнут только с
помощью вакуумного насоса высокой произво-
дительности. Отсюда можно заключить, что,
если при средней производительности вакуум-
ного насоса давление в контуре не снижается
до 1 мбар, значит, установка негерметична.
Однако возможно, что производительность ва-
куумного насоса просто недостаточна или он
неисправен. В этих двух случаях, хотя установ-
ка негерметична, она была отвакуумирована
вполне удовлетворительно. Несмотря на это,
нужно вновь повторить процедуру наддува для
поиска негерметичности.
•	В случае изменения давления по типу кри-
вых С и D вначале, в течение первых часов,
отмечают быстрый подъем давления до уров-
ня, соответствующего давлению насыщенных
паров воды при окружающей температуре, на-
пример при 10 °C, до давления около 12,5 мбар.
Далее возможен один из двух вариантов. Пер-
вый: установка была плохо обезвожена и, кро-
ме того, негерметична. В этом случае рост дав-
ления продолжается, но по прошествии первых
36—1369
1096
4. СБОРКА, СДАЧА В ЭКСПЛУАТАЦИЮ И ОБСЛУЖИВАНИЕ ХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
шести часов с момента окончания вакуумиро-
вания темп роста заметно снижается - это слу-
чай кривой типа С. Второй вариант: установка
содержит влагу, но вполне герметична. В этом
случае по прошествии примерно шести часов
с момента окончания вакуумирования рост дав-
ления прекращается н само давление стабили-
зируется на уровне, примерно соответствующем
парциальному давлению паров воды при тем-
пературе окружающей среды. Характер поведе-
ния давления в контуре для этого варианта со-
ответствует кривой D, что должно заставить
монтажника вновь начать вакуумирование в
целях более полного удаления влаги, тогда как
вариант С требует повторить опрессовку кон-
тура и только после обнаружения и устранения
негерметичности вновь приступить к вакууми-
рованию.
• Наконец, возможен вариант кривой типа
Е, когда вначале отмечают очень незначитель-
ный рост давления в течение первых шести ча-
сов наблюдения, а далее в течение 24 часов (что
составит общее время наблюдения 30 часов)
давление возрастает не более чем на 0,5 мбар.
Такой характер изменения давления по време-
ни после окончания вакуумирования говорит о
том, что установка полностью обезвожена и со-
вершенно герметична. Эксперименты показали,
что получение такой кривой вполне достижи-
мо и что незначительный рост давления на 0,5
мбар никоим образом не зависит от размеров
установки, а определяется в той или иной сте-
пени тщательностью, с которой монтажник со-
брал холодильный контур.
Все вышесказанное касается холодильных
установок, работающих на хладагентах катего-
рий CFC, HCFC или HFC.
Обезвоживание установок, работающих на
аммиаке, как мы уже отмечали, проводить бес-
полезно. Однако это не означает, что они не
нуждаются в вакуумировании. Действительно,
эта последняя операция направлена на удале-
ние воздуха, содержащегося внутри холодиль-
ной установки, с тем, чтобы потом заправить
ее аммиаком.
Рис. 4.1.4-2. Кривые время/изменение давления в контуре холодильной установки, позволяющие судить о качестве
сборки и вакуумирования контура.
А - установка изначально полностью обезвожена, но имеет значительную негерметичность;
В - установка изначально полностью обезвожена, но степень герметичности невысока;
С - установка плохо обезвожена и недостаточно герметична;
D - установка вполне герметична, ио плохо обезвожена;
Е - установка полностью обезвожена и совершеиио герметична
4.1.5. ЗАПРАВКА ХЛАДАГЕНТА
1097
Возвращаясь немного назад, вспомним пра-
вила работы с установками, использующими
аммиак. Как только результаты испытаний ам-
миачной установки на герметичность будут при-
знаны удовлетворительными, применяемую для
этих испытаний смесь азота и аммиака следу-
ет медленно стравить из установки, ио не в ат-
мосферу, а в воду, например, с помощью труб-
ки, конец которой нужно погрузить в сосуд с
водой, поглощающей аммиак.
После того как давление в контуре установ-
ки упадет до атмосферного, можно начинать ее
вагдумирование. Разумеется, поскольку здесь не
идет речь об извлечении влаги из холодильно-
го контура (хотя часть влаги неизбежно удаля-
ется), нет необходимости понижать давление в
контуре до уровня около 1 мбар, как в случае
установок, использующих хладагенты катего-
рий CFC, HCFC и HFC. В целом можно удов-
летвориться такой глубиной вакуума, при кото-
рой давление в контуре не более чем на 6 мбар
будет превышать давление насыщенных паров
воды при температуре окружающей среды.
Если принять эту температуру равной +20 °C,
то соответствующее давление насыщенных па-
ров воды составит 23 мбар, следовательно,
можно ограничиться такой глубиной вакуума,
при которой абсолютное давление в контуре ус-
тановки будет около 23+6=29 мбар.
- При вакуумировании аммиачных установок
также не рекомендуется использовать собствен-
ный компрессор установки, а лучше применить
соответствующий вакуумный насос, не содер-
жащий никаких внутренних деталей из брон-
зы. Если такой насос достать не удается, необ-
ходимо постоянно контролировать температуру
конца сжатия, немедленно останавливать ком-
прессор, как только эта температура слишком
вырастет, и не запускать его до тех пор, пока
оиа вновь не опустится до приемлемой вели-
чины.
Независимо от типа хладагента, используе-
мого в установке, в случае, если ее сдача в экс-
плуатацию не будет производиться немедлен-
но, в нее нужно залить такое количество хла-
дагента, которое необходимо, чтобы давление
в контуре достигло величины чуть больше ат-
мосферного. Таким образом можно избежать
проникновения влажного воздуха в контур до
начала эксплуатации.
При проведении на холодильной установке
ремонтных работ внутрь контура часто попада-
ет влага, которую потом очень трудно удалить.
Вдобавок к этому более легкое, чем вода, мас-
ло покрывает каждую капельку влаги тонкой
пленкой, которая потом препятствует ее испа-
рению. Точно так же действуют масло и смаз-
ка, применявшиеся при сборке установки или
при изготовлении таких агрегатов холодильной
установки, как конденсаторы или испарители.
Тем самым они еще больше снижают возмож-
ность обезвоживания установки путем испаре-
ния влаги. Остатки влаги в этом случае могут
быть удалены не вакуумированием, а только с
помощью фильтров-осушителей. Поэтому пос-
ле любого вскрытия холодильного контура ус-
тановок, использующих любые хладагенты,
кроме аммиака, необходимо немедленно поме-
нять входящие в их состав фильтры-осушите-
ли.
4.1.5. Заправка хладагента
Заправка холодильной установки хладаген-
том производится через предусмотренные для
этой цели заправочные вентили. В качестве
иих могут использоваться либо вентили ком-
прессоров с соответствующим штуцером (см.
п. 3.1.5.1.4), либо специальные вентили. Хлад-
агент заправляется в установку, как правило, в
жидком состоянии через жидкостный трубопро-
вод. Однако небольшие установки, которые
содержат мало хладагента, часто заправляют-
ся хладагентом в газовой фазе через всасы-
вающую магистраль. В установках, работаю-
щих с перегревом, заправочный вентиль чаще
всего установлен на жидкостной магистрали
между жидкостным ресивером и терморегули-
рующим вентилем, точнее, перед осушителем
таким образом, чтобы задержать возможные
следы влаги, которые могут находиться в хла-
дагенте. Для установок с затопленными испа-
рителями заправочный вентиль может нахо-
диться либо там же, где он располагается в ус-
тановках, работающих с перегревом, либо меж-
1098
4. СБОРКА, СДАЧА В ЭКСПЛУАТАЦИЮ И ОБСЛУЖИВАНИЕ ХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
ду терморегулирующим вентилем и отделите-
лем жидкости. В последнем случае целесооб-
разно устанавливать перед заправочным венти-
лем осушитель. Для холодильных установок,
работающих на аммиаке, осушитель не требу-
ется.
Заполнение холодильной установки хлад-
агентом может производиться либо напрямую
из баллона с хладагентом, либо с помощью за-
правочного цилиндра, предварительно заполня-
емого (например, в мастерской) хладагентом в
количестве, точно соответствующем необходи-
мому для заправки установки, причем величи-
на заправки обычно указана на маркировочной
табличке установки.
Если заправка производится из баллона или
заправочного цилиндра, сначала гибкий шланг
от вентиля баллона или цилиндра подсоединя-
ют к заправочному вентилю или патрубку,
специально предусмотренному для этой цели на
вентиле компрессора. Затем, прежде чем зак-
ручивать до отказа гайку на соединении гибко-
го шланга с заправочным вентилем, из гибко-
го шланга удалящт содержащийся в нем воздух,
чтобы он не попал внутрь холодильного конту-
ра. Для этого достаточно на мгновение открыть
вентиль баллона или цилиндра, после чего тот-
час же до отказа завернуть гайку.
Если установка заполняется хладагентом в
газовой фазе и при этом для заправки исполь-
зуется баллон с хладагентом (обычно это дела-
ется для небольших установок), баллон следу-
ет перевернуть днищем вверх, поскольку, как
правило, он содержит только простой вентиль
с одним проходом (для паров). Если же разме-
ры установки значительны, то во избежание
слишком долгой процедуры заправки, как мы
уже уточнили выше, хладагент заливают в ус-
тановку в жидком состоянии и баллон, который
в этом случае почти всегда оснащен двухходо-
вым вентилем (для жидкости и пара), остается
стоять на днище.
Когда установка заправляется из баллона с
хладагентом, необходимо постоянно контроли-
ровать количество хладагента, заливаемое в
установку, с тем чтобы оно в точности соответ-
ствовало массе хладагента, указанной на мар-
кировочной табличке установки. Для этой цели
используют специальные весы (типа электрон-
ного дозатора, см. рис. 4.1.2-4), которые позво-
ляют заливать в установку строго необходимое
количество хладагента.
Если для заправки используется заправоч-
ный цилиндр, то в него предварительно зали-
вают только то количество хладагента, которое
необходимо для заправки данной установки. На
рис. 4.1.2-2 была представлена переносная за-
правочная станция, достоинством которой яв-
ляется ее удобство в обращении и легкость.
Монтажник в своей мастерской заливает в за-
правочный цилиндр станции нужный объем
хладагента, который он определяет благодаря
градуировке, имеющейся на стенках цилиндра
или специальном уровнемере (как правило, пре-
дусмотрено несколько градуировочных шкал,
позволяющих использовать станцию для за-
правки различных хладагентов), и таким обра-
зом избавляется от необходимости доставлять
к установке большой баллон с хладагентом.
Система, состоящая из заправочного цилин-
дра и вауумного насоса, очень удобна для ре-
монта прямо на месте небольших холодильных
шкафов и бытовых холодильников. Разумеется,
заправочные цилиндры поступают в продажу
и отдельно от вакуумного насоса.
При заправке установки из баллона может
наступить момент, когда давление в баллоне и
в установке уравняется. Для того чтобы продол-
жить перелив хладагента из баллона в установ-
ку, нужно немного повысить давление в балло-
не. Сделать это можно, помещая баллон в ван-
ну с теплой водой, т. е. при температуре около
40 °C, ни в коем случае не выше. Тем более,
что по соображениям безопасности нельзя на-
гревать баллон газовой горелкой или любым
другим способом, который может привести к
местному перегреву. Подогрев с помощью теп-
лой воды может быть заменен опоясыванием
баллона электронагревательным шнуром, одна-
ко настройку нагрева такого пояса, позволяю-
щую поддерживать желаемую температуру дан-
ного баллона, можно определить только экспе-
риментально. Что касается заправочных цилин-
дров, то они всегда оборудуются небольшим
4.1.5. ЗАПРАВКА ХЛАДАГЕНТА
1099
электронагревателем, в точности соответству-
ющим надлежащим потребностям.
В установках, оснащенных одним или не-
сколькими конденсаторами с водяным охлаж-
дением, на стадии их заполнения хладагентом
можно не прекращать циркуляцию охлаждаю-
щей воды в конденсаторах, с тем чтобы путем
понижения температуры этой воды создать за-
пас хладагента внутри конденсатора или жид-
костного ресивера.
Как только необходимое количество хлада-
гента заправлено, включают компрессор и ожи-
дают выхода установки на установившийся ре-
жим работы. После этого внимательно наблю-
дают за показаниями манометров всасывания
и нагнетания, указателем уровня масла комп-
рессора и смотровым стеклом, установленным
на жидкостной магистрали.
Если установка заправлена нормально, в
смотровом стекле можно наблюдать поток жид-
кого хладагента без каких-либо нарушений его
сплошности, и только когда открывается термо-
регулирующий вентиль, можно заметить про-
хождение небольших пузырьков, которые очень
быстро исчезают.
Напротив, при недозаправке хладагента в
смотровом стекле будет наблюдаться непрерыв-
ное прохождение пузырей. В этом случае нуж-
но дозаправить установку, вначале перекрыв
запорный вентиль, установленный на конден-
саторе или жидкостном ресивере, а затем от-
крыв вентиль обслуживания баллона с хлад-
агентом или заправочного цилиндра. Компрес-
сор при этом продолжает всасывать хладагент
из испарителя и направлять его в жидкостный
ресивер. В течение данной операции нельзя
упускать из виду ни нагнетательный манометр,
ни указатель уровня на жидкостном ресивере.
Для нормальной работы установки нужно,
чтобы ее жидкостный ресивер был заполнен в
общем случае на одну треть жидким хладаген-
том, причем заполнение испарителя в этот мо-
мент должно соответствовать оптимальному,
т.е. для предусмотренной температуры испаре-
ния температура всасывающего трубопровода
на выходе из испарителя не должна превышать
значение, которое отвечает давлению испаре-
ния, показываемому манометром низкого дав-
ления, с учетом величины перегрева (как пра-
вило, от 5 до 7 К). Вопреки распространенно-
му мнению покрытие инеем всасывающего тру-
бопровода не является показателем (особенно
для низкотемпературных установок), по кото-
рому можно безошибочно судить о нормаль-
ности заправки установки.
При вводе в эксплуатацию новой установ-
ки, до тех пор пока она не выйдет на устано-
вившийся температурный режим, не следует
менять настройку терморегулирующего венти-
ля, поскольку его настройка на заданный пере-
грев выполнена на заводе-изготовителе в зави-
симости от предусмотренной равновесной тем-
пературы испарителя.
Вместе с тем, если после выхода системы
на установившийся режим работы перегрев на
всасывающей магистрали окажется слишком
высоким или слишком низким, о чем можно
судить на основании простого сравнения тем-
пературы всасывания с температурой, соответ-
ствующей показаниям манометра низкого дав-
ления, следует изменить настройку терморегу-
лирующего вентиля в нужном направлении.
4.2. Испытания перед сдачей в эксплуатацию и приемка
холодильной установки
4.2
4.2.1.	Значимость определения
взаимоотношений между
различными участниками процесса
создания и сдачи в эксплуатацию
холодильной установки
Сборка холодильной установки, как мы ви-
дели, заключается в соединении в одно целое
ее различных агрегатов, узлов и элементов со-
гласно рабочей документации. Однако по окон-
чании сборки нельзя утверждать, что установ-
ка будет нормально работать, т. е. в первую оче-
редь обеспечивать ту холодопроизводитель-
ность, которая действительно отвечает нуждам
клиента, или, иначе говоря, Генерального заказ-
чика. Отсюда понятна необходимость проведе-
ния ее испытаний.
Может случиться так, что результаты испы-
таний окажутся неудовлетворительными и нуж-
но будет, разумеется, искать причину. Как раз
на этом этапе н могут начаться первые трудно-
сти. В самом деле, представим себе, что при
испытаниях оказалось невозможно достичь
желаемой холодопроизводительности. Тогда
следует попытаться определить, почему это
происходит и на ком лежит ответственность за
ошибку.
Если, например, подозрение падает на ком-
прессор, сразу же возможны следующие вари-
анты:
-	заводской дефект (ответственность изго-
товителя);
-	ошибка при выборе компрессора (ответ-
ственность проектной организации);
-	неправильная сборка, например недоза-
правка хладагента (ответственность монтажни-
ка).
Но, может быть, Генеральный заказчик сам,
указывая требуемую холодопроизводитель-
ность, по какой-либо причине привел ошибоч-
ные данные или проектировщики допустили
просчет при определении теплового баланса.
Кроме того, дефицит холодопроизводительно-
сти может быть обусловлен и тем, что специа-
лизированная строительная организация, вы-
полнявшая теплоизоляционные работы, исполь-
зовала теплоизолирующие плиты с более вы-
сокой, чем предусмотрено техническим задани-
ем, теплопроводностью. Таким образом, на на-
шем примере мы убедились, что невозможность
достижения требуемой холодопроизводительно-
сти может явиться следствием многих причин,
в основе которых лежат ошибки изготовителя,
проектировщика, Генерального заказчика, мон-
тажных и строительных организаций и т.д.
В данном случае мы предположили, что не-
исправность обнаружилась в процессе испыта-
ний после сборки, т. е. еще до сдачи холодиль-
ной установки Генеральному заказчику. Разуме-
ется, она может проявиться и позже, после того
как установка принята заказчиком без замеча-
ний. Например, холодопроизводительность мо-
жет внезапно упасть после нескольких месяцев
вполне безупречной работы вследствие значи-
тельных утечек хладагента.
В этом случае ни одной из организаций, о
которых мы говорили выше, за исключением
(возможным, но вовсе не обязательным) мон-
тажной организации, не может быть поставле-
но в вину такое событие.
Когда аномалии в работе установки выяв-
ляются в процессе испытаний или после них,
не всегда есть возможность быстро установить
организацию, ответственную за эти аномалии,
кроме того, “виновный” не всегда означает дей-
ствительно “отвечающий за отклонение от нор-
мы”, тем более что остальные организации,
причастные к созданию холодильной установ-
ки, являются одновременно и судьями и ответ-
чиками. В этом случае возникает необходи-
4.2.2. ОБЩИЕ ОТРАСЛЕВЫЕ УСЛОВИЯ ПРОДАЖИ ОБОРУДОВАНИЯ
1101
мость привлечения независимых экспертов,
которые смогут решить вопрос либо по взаим-
ной договоренности, либо на юридической ос-
нове (см. п. 4.5.1.).
Но даже если эксперту удастся сформулиро-
вать свое заключение при отсутствии предва-
рительного соглашения между организациями,
участвовавшими в создании установки, с усло-
виями устранения аномалий может создаться
практически безвыходная ситуация.
Представим, например, такой вариант, ког-
да Генеральный заказчик напрямую сообщил
изготовителю параметры агрегата, которые он
желает иметь. Вообразим далее, что после сбор-
ки установки выяснилось несоответствие меж-
ду этими параметрами и требованиями к уста-
новке в целом. На кого следует возложить вину
за ошибку? На Генерального заказчика, который
сообщил изготовителю ошибочные данные, или
на изготовителя, который не должен был согла-
шаться подбирать, а затем продавать оборудо-
вание на основе параметров, сообщенных ему
неспециалистом?
Во избежание таких и подобных им возмож-
ных конфликтов существуют различные дого-
ворные документы, важнейшими среди которых
являются:
-	общие отраслевые условия продажи воз-
духодувного и воздухопроводного, теплообмен-
ного и холодильного оборудования, которые ус-
танавливают отношения между продавцами и
покупателями (как правило, монтажными орга-
низациями, но иногда и напрямую Генераль-
ным заказчиком), подробно изложенные в п.
4.2.2;
- акты приемки, имеющие двойное значе-
ние: с одной стороны, они являются докумен-
тами, в которых Генеральный заказчик заявля-
ет о приемке изделия с замечаниями или без
них, что одновременно освобождает поставщи-
ка от ответственности за дальнейшую судьбу
изделия, за исключением того, что касается за-
мечаний, и, с другой стороны, они устанавли-
вают официальную дату вступления в силу га-
рантийных обязательств. Более подробно об
актах приемки мы поговорим в п. 4.2.3.
4.2.2.	Общие отраслевые условия
продажи воздуходувного,
воздухопроводного, теплообменного
и холодильного оборудования
Эти условия представляют собой комплект
специальных документов, издаваемых Unicli-
ma1 (отраслевым Союзом по искусственному
климату), в которых, в частности, уточняются
следующие моменты:
- в п. “Проектирование, чертежи и докумен-
ты” говорится, что чертежи и документы по-
ставляются бесплатно, если они имеют отноше-
ние к заказываемому оборудованию, в против-
ном случае затраты продавца на проектно-изыс-
кательские работы подлежат возмещению;
- в п. “Предложения. Заказы” указано, что
если подбор предлагаемого оборудования про-
изведен поставщиком на основе сведений, со-
общенных потребителем, поставщик не несет
никакой ответственности за ошибки, которые
могут явиться следствием неверных, неточных
или неполных сведений;
- в п. “Сборка, ввод в эксплуатацию и ис-
пытания” подчеркивается, что:
*	условия, определяющие процедуру
сборки и ввода в эксплуатацию, должны
быть предметом соглашения всех сторон,
причастных к этой процедуре;
*	приемочные испытания являются обя-
занностью продавца в той мере, в какой они
четко оговорены контрактом; в противном
случае они относятся на счет покупателя;
*	если гарантированные рабочие пара-
метры с учетом допусков, предусмотренных
действующими стандартами, не достигну-
ты, продавец должен тотчас же устранить
отмеченные в ходе испытаний дефекты, при-
чём затраты на возможные повторные ис-
пытания относятся на его счет;
- в п. “Гарантии” перечисляются гарантий-
ные пределы, продолжительность действия и
начало отсчета гарантийного срока, обязанно-
сти покупателя, разновидности осуществления
1 39-41, nie Louisblanc, 92400, Courbevoie, France, Tel.
(1)47-17-62-92.
1102
4. СБОРКА, СДАЧА В ЭКСПЛУАТАЦИЮ И ОБСЛУЖИВАНИЕ ХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
гарантийных обязательств, порядок возмеще-
ния убытков, а также гарантии относительно
рабочих параметров,
- в п. “Правила приемки” отмечается, что
при приемке в эксплуатацию установки долж-
но быть принято решение о ее полной или час-
тичной приемке. На основании результатов при-
емки должен быть составлен двусторонний акт,
в котором указываются возможные замечания
со стороны покупателя. При отсутствии акта
приемка будет считаться состоявшейся в случае
частичного или полного использования уста-
новки покупателем либо, самое позднее, после
извещения о возможности ввода установки в
эксплуатацию, оформленного продавцом.
4.2.3. Правила приемки
холодильной установки:
приемочные испытания и акт
приемки
Сразу по окончании сборки и заправки хо-
лодильной установки, т. е. с момента, когда
монтажник считает, что она готова к работе,
встает вопрос о ее приемке.
В статье, озаглавленной “Приемка работ в
холодильной промышленности”1, автор пишет:
“Приемка работ является наиболее важным и
острым моментом в области холодильной про-
мышленности, кондиционирования и теплоизо-
ляционных покрытий. И Генеральный заказчик,
и монтажники должны знать, что приемка яв-
ляется обязательным этапом. Она должна про-
изводиться в момент сдачи в эксплуатацию пе-
ред передачей прав на владение сооружением
Генеральному заказчику. Последствия эксплу-
атации системы, приемка которой официально
не оформлена, могут оказаться крайне плачев-
ными. Приемки “де факто” в глазах закона не
существует, и отчет, составленный М. Spinetta2
1 “La reception des travaux dans 1 ’Industrie frigorifique” (Ch.
Fontanel, Revue Pratique du Froid, 1989, № 684, p. 82-85).
2 Закон, носящий его имя, установил обязательное стра-
хование для Генерального заказчика (имущественное стра-
хование, которое позволяет в первую очередь быстро полу-
чить возмещение убытков) при выполнении всех инженер-
но-технических работ.
в январе 1987 г, убедительно доказывает, что
суды разделяют эту точку зрения.
Однако, несмотря на имеющееся законода-
тельство, его недостатки порой создают для
всех участников инженерно-технических работ
еще большие затруднения. Единственными,
кого это устраивает, являются страховые ком-
пании, так как при отсутствии официальной
приемки их гарантии не действуют”.
Этот текст настолько недвусмыслен, что мы
больше не будем настаивать на важности акта
приемки.
4.2.3.1.	Акт приемки1
В статье, упомянутой несколькими строчка-
ми выше, Ch. Fontanel уточняет также, что “при-
емка является действием, при котором Гене-
ральный заказчик заявляет, что он принимает
сооружение с замечаниями или без них. Она не
содержит предварительной фазы и, однажды
произведенная, ие подлежит пересмотру. При-
емка освобождает исполнителя от всех договор-
ных и прочих обязательств. Дата приемки яв-
ляется точкой отсчета для определения време-
ни действия ответственности и гарантий, уста-
новленных статьями 1792, 1792.2, 1792.3,
1792.6 и 2270 Гражданского кодекса. Факт при-
емки устанавливается либо по согласованию
между заинтересованными сторонами, либо,
при отсутствии между ними согласия, в судеб-
ном порядке. В любом случае она является про-
цессом, фиксируемым в двустороннем поряд-
ке”.
На практике приемка работ производится в
присутствии Генерального заказчика или его
уполномоченного - в качестве которого может
выступать проектная организация - и ответ-
ственного представителя монтажной организа-
ции. В частности, она проводится для дости-
жения таких целей, как:
-	экспериментальное подтверждение соот-
ветствия достигнутых характеристик (в том
1 См. также стандарт NF Р03-001 “Частные договоры.
Типовые требования. Общие административные требования
к условиям строительных работ, выполняемых по частным
договорам”.
4.2.3. ПРАВИЛА ПРИЕМКИ ХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ: ПРИЕМОЧНЫЕ ИСПЫТАНИЯ И АКТ ПРИЕМКИ 1103
числе холодопроизводительности) заданным
(см. п. 4.2.3.2);
-	подтверждение и документальное оформ-
ление того, что все предусмотренное оборудо-
вание имеется в наличии и правильно установ-
лено;
-	уточнение различных замечаний, сформу-
лированных Генеральным заказчиком (а также
службами техники безопасности).
Акт приемки должен быть подписан обеи-
ми сторонами и содержать упоминание о сро-
ке, предоставляемом исполнителю для устра-
нения замечаний или отмеченных недостатков.
4.2.3.2.	Определение
холодопроизводительности
при проведении приемо-сдаточных
испытаний
Среди многочисленных испытаний, прово-
димых в процессе приемки холодильной уста-
новки, наиболее важными являются те, в ходе
которых подтверждается ее эффективная холо-
допроизводительность. Расчет холодопроизво-
дительности по результатам испытаний может
осуществляться двумя различными способами:
по внутренним параметрам холодильной уста-
новки и по внешним параметрам охлаждаемой
среды.
Расчет по внутренним параметрам исполь-
зуется во всех случаях и заключается, в пер-
вую очередь, в измерении массового расхода
хладагента. Для установок, оснащенных кон-
денсаторами с водяным охлаждением, опреде-
ление массового расхода хладагента может так-
же выполняться косвенным путем. На основа-
нии полученного значения массового расхода
хладагента легко подсчитать холодопроизводи-
тельность установки.
Расчет по внешним параметрам использу-
ется:
- для охладителей жидкости и заключает-
ся:
*	либо в измерении массового расхода
жидкости и степени ее охлаждения сразу
после выхода на установившийся режим;
*	либо в измерении тепловой мощности
(паров, горячей воды или электроэнергии),
необходимой для аннулирования достигну-
той холодопроизводительности;
*	либо в охлаждении строго фиксирован-
ного количества жидкости;
- для охладителей воздуха и заключается:
*	либо в измерении массового расхода
проходящего через установку воздуха и па-
дения его температуры (поглощенное тепло)
и изменения его влажности (скрытая тепло-
та испарения);
*	либо в одновременном с охлаждением
нагреве охлаждаемого помещения с помощью
нагревательных элементов, работающих по
принципу естественной конвекции и подогре-
ваемых паром, горячей водой или электро-
энергией, с измерением тепловой мощнос-
ти, необходимой для поддержания темпера-
туры окружающей среды в помещении на
первоначальном уровне;
- для установок по производству льда и за-
ключается в измерении массы льда, произво-
димого сразу после достижения установивше-
гося режима работы.
В любом случае полученное значение явля-
ется полезной холодопроизводительностью, ко-
торая достигается установкой.
По мере возможности производительность
холодильной установки должна определяться в
тех условиях, для работы в которых она пре-
дусмотрена.
Для определения массового расхода хлад-
агента (или среды хладоносителя) вначале из-
меряют с помощью соответствующих датчиков
объемный расход. Лучше всего для измерения
объемного расхода подходят датчики с оваль-
ными колесами, турбинные расходомеры, ди-
афрагмы, сопла, трубки Прандтля, анемомет-
ры и мерные сосуды (см. разд. 2.6.5). После это-
го массовый расход определяют по формуле
mff=p'Vff кг/с’
где р - плотность хладагента на входе в расхо-
домер, кг/м3;
V~- объемный расход хладагента, м3/с.
Плотность хладагента приведена в серии
таблиц 3.2.7-5а, 3.2.7-6а н т.д., а также 3.2.7-
56, 3.2.7-66 и т.д. (величина, обратная удель-
ному объему).
1104
4. СБОРКА, СДАЧА В ЭКСПЛУАТАЦИЮ И ОБСЛУЖИВАНИЕ ХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
Когда определение массового расхода хлад-
агента производится косвенным методом исхо-
дя из мощности конденсатора, вначале нужно
измерить массовый расход охлаждающей воды
и разность между ее температурами на входе и
на выходе, а также давление конденсации и
температуру хладагента на входе и на выходе.
Мощность конденсатора при этом рассчитыва-
ется по формуле
Q -	- h~).
Но, с другой стороны, она равна
Qc=mer-Cer ‘ег>
Следовательно,
mAh-- h-) = m-c(t - t ),
v jj,e ff,s' er er v er,s er,e'9
t. e.
mff= mer'Cer
ter,s ter,e
где Шд.- массовый расход хладагента, кг/с;
тег- массовый расход охлаждающей воды,
кг/с;
сег- средняя удельная теплоемкость охлаж-
дающей воды, кДж/(кг-К);
t - температура охлаждающей воды на
выходе, °C;
tere - температура охлаждающей воды на
входе, °C;
й^е- энтальпия хладагента на входе в кон-
денсатор, кДж/кг (см. серию таблиц 3.2.7-5а,
3.2.7-6а и т.д. и 3.2.7-5в, 3.2.7- 6в и т.д.);
hgs - энтальпия хладагента на выходе из
конденсатора, кДж/кг (см. серию тех же таб-
лиц).
4.2.З.2.1.	Определение полной
холодопроизводительности на основе
значений массового расхода хладагента
Для расчета полной холодопроизводитель-
ности необходимо знать, кроме массового рас-
хода хладагента, его энтальпию на входе в тер-
морегулирующий вентиль и во всасывающем
патрубке компрессора.
Значения энтальпий определяются по дан-
ным серии таблиц 3.2.7-5а, 3.2.7-6а и т.д. и
3.2.7-5в, 3.2.7-бв и т.д. после измерения тем-
ператур н давлений в указанных выше местах.
Полная холодопроизводительность рассчи-
тывается по формуле
Qo,Г mff^hrh2\ кВт,
где Шд- массовый расход хладагента, кг/с;
й] - энтальпия хладагента в паровой фазе
во всасывающем патрубке компрессора, кДж/
кг;
й2 - энтальпия хладагента в жидкой фазе на
входе в терморегулирующий вентиль, кДж/кг.
4.2.3.2.2.	Определение полезной
холодопроизводительности охладителей
жидкости
Определение полезной холодопроизводи-
тельности исходя из массового расхода охлаж-
даемой жидкости и ее охлаждения сразу после
выхода на установившийся режим является
очень надежным методом. Полезная холодопро-
изводительность рассчитывается по формуле
£0.м= т1с^~
где т{ - массовый расход охлаждаемой жидко-
сти, кг/с;
с; - средняя удельная теплоемкость жидко-
сти, кДж/(кг-К);
tle - температура жидкости на входе, °C;
-	температура жидкости на выходе, °C.
Определение полезной холодопроизводи-
тельности путем контрподогрева охлаждаемой
жидкости с помощью пара производится с от-
бором образующегося при этом конденсата и
его последующим взвешиванием. Для контрпо-
догрева используют теплообменник, питаю-
щийся перегретым (сухим) паром, оборудован-
ный на выходе устройством для стока и сбора
конденсата, температура которого должна быть
не ниже +10 °C. В течение всего времени про-
ведения испытаний температура и давление
пара, питающего теплообменник, должны ос-
таваться постоянными.
Энтальпия пара при фиксированных темпе-
ратуре и давлении определяется из табл. 1.3.3-
12 и 1.3.3-13 или по диаграмме й, 1gр для воды
на рис 1.3.3-23.
Полезная холодопроизводительность в ре-
зультате рассчитывается по формуле
Qn = т (h -h ), кВт,
где mv - массовый расход пара, кг/с;
4.2.3. ПРАВИЛА ПРИЕМКИ ХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ: ПРИЕМОЧНЫЕ ИСПЫТАНИЯ И АКТ ПРИЕМКИ 1105
hve - энтальпия пара на входе в теплообмен-
ник, кДж/кг;
-	энтальпия конденсата на выходе из теп-
лообменника, кДж/кг.
Измерение полезной холодопроизводитель-
ности путем охлаждения фиксированного коли-
чества жидкости технически реализовать, бе-
зусловно, проще, однако точность этого спосо-
ба по сравнению с описанным выше будет не-
сколько меньше. Поэтому его используют обыч-
но только тогда, когда практически невозмож-
но обеспечить тепловое равновесие при прове-
дении испытаний. В процессе испытаний не-
обходимо предусматривать выравнивание тем-
пературных полей за счет перемешивания по-
токов. Полезная холодопроизводительность бу-
дет равна количеству холода в единицу време-
ни (как правило, ежечасному), необходимому,
чтобы охладить жидкость и резервуар, в кото-
ром она находится, для компенсации лучистой
теплоотдачи и теплового эквивалента работы,
производимой смесителем.
4.2.3.2.3.	Определение полезной
холодопроизводительности охладителей
воздуха
Полезная холодопроизводительность, необ-
ходимая для охлаждения определенной массы
воздуха, рассчитывается по формуле
Qo и= та^ае ~ К®Т’
где та - массовый расход воздуха, кг/с;
йае - энтальпия воздуха на входе в охлади-
тель, кДж/кг;
- энтальпия воздуха на выходе из охла-
дителя, кДж/кг.
Энтальпию воздуха в зависимости от тем-
пературы и давления можно определить из
табл. 2.2.2-2 или по диаграмме влажного воз-
духа 2.2.3-2. Для определения влажности воз-
духа как иа входе, так и иа выходе необходимо
использовать два термометра - влажный н су-
хой (или психрометр типа изображенного на
рис. 2.6.4-4 с всасыванием воздуха) - и на ос-
новании разности температур по сухому и влаж-
ному термометрам определить процент влаж-
ности по номограмме на рис. 2.6.4-3 или по
табл. 2.6.4-1. После этого по диаграмме состо-
яния для влажного воздуха можно определить
его энтальпию в точке пересечения изотермы,
соответствующей показаниям сухого термомет-
ра, и кривой найденного значения относитель-
ной влажности.
Когда имеют дело с батареей охлаждения
воздуха, работающей за счет естественной кон-
векции, определить расход воздуха практичес-
ки невозможно. В этом случае полезную холо-
допроизводительность следует определять ме-
тодом контрподогрева.
4.2.3.2.4.	Определение полезной
холодопроизводительности
при производстве льда
Полезная холодопроизводительность опре-
деляется исходя из количества льда, произво-
димого в единицу времени. Имеем
Qn=m (с -t +ДЛ +c-t~),
*-'О,м g v e e s,e g g'*
где QOu- полезная холодопроизводительность,
кВт;
mg - масса льда, произведенного в единицу
времени, кг/с;
се - средняя удельная теплоемкость воды,
кДж/(кг-К) (табл. 1.3.1-4);
te - температура воды на входе в льдозавод,
°C;
- скрытая теплота плавления льда,
кДж/кг (табл. 1.3.3-7);
с - средняя удельная теплоемкость льда,
кДж/(кг-К) (табл. 1.3.1-3);
tg - температура льда (взятая по абсолют-
ной величине) на выходе из льдозавода, °C.
4.3. Эксплуатация холодильной установки,
обнаружение неисправностей, действия
при несчастных случаях и травмах
4.3
4.3.1. Объект эксплуатации,
памятка эксплуатационнику
и руководство по эксплуатации
Любая холодильная установка проектирует-
ся и создается для решения конкретной, прису-
щей только ей задачи, например поддержания
на определенном уровне окружающей темпера-
туры в данном помещении, производства льда
и т.п.
Однако очевидно, что она сможет отвечать
своему назначению только в том случае, если
она работает в условиях, для которых была раз-
работана. Для обеспечения этих условий недо-
статочно, чтобы установка просто находилась
в работоспособном состоянии, т. е. чтобы все
ее агрегаты и узлы были полностью работос-
пособны. Еще нужно, чтобы при ее управлении
(ручном или автоматическом) не только обес-
печивалась заданная холодопроизводитель-
ность в нужное время, но и удовлетворялись
определенные элементарные правила, напри-
мер не допускались неисправности, не загряз-
нялась окружающая среда или минимизирова-
лось потребление электроэнергии.
Эксплуатация холодильной установки мо-
жет, следовательно, определяться как совокуп-
ность действий, осуществляемых с целью обес-
печения ее оптимального функционирования.
Разумеется, оптимальное функционирование
предполагает, что установка была спроектиро-
вана и собрана по всем правилам, без чего, не-
смотря на безупречную эксплуатацию, она не
сможет удовлетворительно работать. Этим клю-
чевым моментом проектирования и изготовле-
ния холодильной установки не следует пренеб-
регать, поскольку впоследствии такое пренеб-
режение может стать причиной многочислен-
ных проблем. В статье, озаглавленной “Охота
за неисправностями”,1 ее автор Charles Fonta-
1 ”La traque aux defauts”, Revue Pratique du Froid, 1990,
№708, p. 12-15.
nel дает перечень основных конструктивных
недостатков и дефектов сборки, встречающих-
ся в холодильных установках, в том числе:
• конструктивные недостатки:
-	неудачна принципиальная схема холодиль-
ных контуров;
-	неправильно выбраны размеры отдельных
контуров;
-	отсутствуют системы сигнализации и ди-
станционного контроля;
-	недостаточно продумана система защиты
от повреждений электроизоляции: есть только
общий автомат отключения низкого напряжения
и отсутствует специальный автомат отключения
от сети;
-	архитектурным планом не предусмотрено
достаточно места для машинного зала, обдув
конденсаторов воздухом неудовлетворителен;
• дефекты сборки:
-	не обеспечивается возврат масла в холо-
дильной станции;
-	несовершенна система возврата масла;
-	изъяны в размещении элементов системы
поглощения вибраций;
-	дефекты в сварных и паяных соединени-
ях;
-	отсутствие отделителя жидкости на вса-
сывающей магистрали станции;
-	неудачная конструкция электрического
шкафа.
Отсюда понятна важность составления под-
робного акта приемки и необходимость жест-
кого подхода к процессу приемки. Различные
действия по эксплуатации установки могут вы-
полняться вручную, автоматически или путем
одновременной комбинации этих двух спосо-
бов.
Управление работой современной холодиль-
ной установки в значительной мере, а часто и
полностью, осуществляется автоматически с
4.3.2. НЕИСПРАВНОСТИ ХОЛОДИЛЬНЫХ УСТАНОВОК, ПРИЧИНЫ И СПОСОБЫ УСТРАНЕНИЯ
1107
помощью программных устройств, которые
вырабатывают соответствующие приказы для
различных исполнительных механизмов.
При таком положении вмешательство чело-
века ограничивается осмыслением информа-
ции, передаваемой в центр ее приема, и, напри-
мер, в случае получения тревожных сигналов
направлением ремонтной бригады к установке.
Назначение центра по приему информации за-
ключается также в предоставлении в распоря-
жение служб управления различной информа-
ции, которая может оказаться им полезной, на-
пример, для учета.
Оборудование, используемое при эксплуата-
ции холодильных установок - от программи-
руемых автоматов до дистанционного контро-
ля и управления - описывается в пп. 2.4.4.2 и
2.4.4.3.
При эксплуатации установки даже высоко-
квалифицированным персоналом, независимо
от того, осуществляется эксплуатация непосред-
ственно на месте или дистанционно, по месту
размещения установки необходимо предусмат-
ривать наличие “Памятки эксплуатационника”
и “Руководства по эксплуатации”, составлен-
ных, в соответствии с требованиями стандарта
NF ЕЗ 5-400, на родном языке персонала.
“Памятка эксплуатационника” составляется
в виде таблицы, содержащей следующие све-
дения:
-	название, адрес и телефоны монтажной
или проектной организации;
-	название, адрес и телефоны организации,
осуществляющей гарантийное обслуживание;
-	марка используемого хладагента;
-	требование остановки системы или агре-
гата при несчастных случаях;
-	указание по использованию оборудования
защиты (например, огнетушителей);
-	указание по действиям при несчастных
случаях и травмах (оказание первой помощи,
см. разд. 4.3.3);
-	местонахождение “Руководства по эксплу-
атации” и журнала технического обслуживания.
Таблицу рекомендуется, кроме того, снаб-
дить схемой контуров установки, на которой
номерами или другими пометками показать
расположение запорных вентилей и устройств
для выключения установки.
“Руководство по эксплуатации” должно со-
держать по меньшей мере следующие сведения:
-	назначение установки;
-	описание машин и агрегатов со схемами
холодильного контура и электрических цепей,
выполненными в соответствии с требованиями
действующих стандартов, и в частности стан-
дарта NF СОЗ-1ОЗ “Графические условные обо-
значения на электросхемах. Электроаппарату-
ра и устройства защиты”;
-	подробное описание процедуры запуска
установки и нормального или удлиненного про-
цесса ее отключения;
-	перечень возможных причин неисправно-
стей и способы их устранения (см. разд. 4.3.2);
-	указания по техническому обслуживанию
с перечнем точек, подлежащих контролю (см.
разд. 4.4.3);
-	специальные указания по проверке рабо-
тоспособности, мерам предосторожности при
проведении различных работ (недопустимость
ошибочного заполнения или заправки неподхо-
дящей жидкостью, опасность замерзания жид-
кости в промежуточных контурах, максималь-
но допустимый запас хладагента в машинном
зале и т.д.), характерным для данной холодиль-
ной установки опасностям (например, вредные
для здоровья продукты разложения некоторых
хладагентов, образующиеся при курении в их
атмосфере).
4.3.2.	Неисправности холодильных
установок, их признаки, причины
и способы устранения
В своей статье, цитированной в разд. 4.3.1,
Charles Fontanel дает примеры неисправностей,
появляющихся в холодильном оборудовании
супермаркетов, и подчеркивает, что 50 % этих
неисправностей обусловлены выходом из строя
электрооборудования (повреждение изоляции
или нагревателей, ошибки в электросхеме, де-
фекты электрощита, нарушения в соединитель-
ных панелях, неправильно выбранные разме-
ры контакторов). В другой статье, озаглавлен-
Таблица 4.3.2-1а
Основные отклонения в работе холодильной установки
В (повышение) и Н (понижение) - отклонения значения наблюдаемой величины от заданного;
Б (слишком большое) и М (слишком малое) - качественные характеристики абсолютного значения наблюдаемой величины.
Агрегат (узел, деталь) контура, характеристика	Наблюдаемое отклонение																						№ неис- прав- ности
	Давление						Температура										Потребление				Работа ком- прессора		
	Нагнета- ние		Всасыва- ние		Масло		Охлаж- дающая вода		Хладоноситель (рассол, вода, воздух)				Нагнетание		Перегрев всасываю- щей магист- рали		Ох- лаж- даю- щая вода	Электро- энергия		Масло	Стук	Снеж- ная шуба	
							Разность температур на входе и на выходе				Темпера- тура на выходе												
	в	Н	в	н		М	м	Б	М	Б	В	н	В	н	м	Б	Б	м	Б	Б			
Компрессор		•	•						•				В			в		в			в		1
		•	•						•				в					в '			в		2
			•						•				в										3
		•	•						в				в					в					4
																				В			5
		•	*						•				в					в		в	в		6
																				в			7
						•															в		8
						•																	9
						•															в		10
						•			•					в					в	в	в	в	11
				•					•				в			в		в					12
	•												в						в				13
				•					•				в					в					14
Маслоотдели- тель																				в			15
																				в			16
Конденсатор	•						•						в				в		в				17
	•							•					в						в	в			18
		•					•							в			в	в					19
	•												в				в		в				20
	•												в				в		в				21
		•		•					в		в			в		в		в					22
	•		•					•					в				в		в				23
Испаритель				•					в									в					24
	•		•											в	в						в	в	25
		•		•			•		•		•		в			в		в					26
4. СБОРКА, СДАЧА В ЭКСПЛУАТАЦИЮ И ОБСЛУЖИВАНИЕ ХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
Окончание табл. 4.3.2-1а
Агрегат (узел, деталь) контура, характеристика	Наблюдаемое отклонение																						№ неис- прав- ности
	Давление						Температура										Потребление				Работа ком- прессора		
	Нагнета- ние		Всасыва- ние		Масло		Охлаж- дающая вода		Хладоноситель (рассол, вода, воздух)				Нагнетание		Перегрев всасываю- щей магист- рали		Ох- лаж- даю- щая вода	Электро- энергия		Масло	Стук	Снеж- ная шуба	
							Разность температур на входе и на выходе				Темпера- тура на выходе												
	в	Н	в	Н		М	м	Б	М	Б	В	Н	В	Н	м	Б	Б	м	Б	Б			
Трубопроводы	•								•				•						•				27
				•					•		•		•			•		•					28
	•			•					•		•		•			•		•					29
Терморегули- рующий вен- тиль	•			•					•				•			•		•					30
		•	•								•			•	•						•	•	31
Насос, венти- лятор				•						•			•			•		•					32
			•					•	•						•								33
Холодопронз- водительность		•		«			•					•	•					•					34
	•		•					•			•			•	•								35
Утечки	•			•					•		•		•			•		•					36
.3.2. НЕИСПРАВНОСТИ ХОЛОДИЛЬНЫХ УСТАНОВОК, ПРИЧИНЫ И СПОСОБЫ УСТРАНЕНИЯ	1109
1110
4. СБОРКА, СДАЧА В ЭКСПЛУАТАЦИЮ И ОБСЛУЖИВАНИЕ ХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
ной “Задачи контроля”1, тот же автор говорит,
что электрооборудование является причиной
66% неисправностей холодильных установок.
Мы повторяем это только для того, чтобы при-
влечь внимание читателя к следующему фак-
ту: в среднем в каждом втором случае при ре-
монте холодильной установки приходится уст-
ранять неисправности электрооборудования.
Именно поэтому в начале разд. 4.1.2 мы уточ-
нили, что любой холодильщик является также,
хотя и в меньшей мере, электриком. Разумеет-
ся, в его компетенцию входят только простые
неисправности электрооборудования (при поис-
ке неисправностей он пользуется простым ин-
струментом типа индикатора напряжения или
токоизмернтельных клещей, представленных в
п. 4.1.2.7), а более серьезные поломки, напри-
мер являющиеся следствием нарушений в ра-
боте электрощита, достаются на долю специа-
листа-электромонтера2 .
С другой стороны, обнаружение неисправ-
ностей, причиной которых являются дефекты
холодильного контура, представляет собой
неотъемлемую часть профессии инженера (тех-
ника)-холодильщика, который становится тем
самым монтажником-ремонтником холодильно-
го оборудования.
Когда холодильная установка перестает ра-
ботать или появляются отклонения от нормы в
показаниях отдельных контрольно-измеритель-
ных приборов (например, слишком низкое от-
носительное давление масла), нужно немедлен-
но искать причину, что далеко не всегда легко
сделать. В этом случае очень большое значение
1 “Le de devoir de surveillance”, Revue Pratique du Froid,
1989, №688, p. 46-51.
2 Для понимания основ работы электрооборудования
различных холодильных установок мы вновь советуем чи-
тателю обратиться к книге “Новые электрические схемы.
Применение в холодильной технике” (Nouveaux schemas
electriques, applications fngorifiques, J. Esterm, PYC Ed.). Со-
знавая значение этой книги, ее оглавление мы приводим в
п.4.5.3.2. Многие вопросы, связанные с электрооборудова-
нием холодильных установок, особенно для различных ти-
пов электродвигателей и их пусковых устройств, рассмат-
риваются в т. IV “Руководства по кондиционированию воз-
духа” (Manuel du conditionnement d'air, G. Andreieff de Notbec,
PYC Ed).
имеет опыт эксплуатации, поэтому, чтобы чи-
татель мог ориентироваться в признаках неис-
правностей, причинах их появления и возмож-
ных способах устранения, приводим табл, с
4.3.2-1 по 4.3.2-4, составленные на основе мно-
гих опытных данных.
Покажем на примере табл. 4.3.2-1а и б, как
воспользоваться этим опытом. Предположим,
что резко выросло электропотребление комп-
рессора и нужно найти причину этой аномалии.
Найдем в боковике табл. 4.3.2-1а заголовок
“Компрессор”. Затем в графе “Потребление”
обратимся к одному из частных видов потреб-
ления, а именно электроэнергии. Там в столб-
це с буквой “Б” (т. е. “слишком большое”) по-
лучаем варианты повышенного электропотреб-
ления, которые отмечены черными точками в
клетках под номерами 11 и 13 . Обратившись
к табл. 4.3.2-16, находим в строчках с номера-
ми 11 и 13 возможные причины данной анома-
лии и предусмотренные мероприятия по их ус-
транению.
Большинство неисправностей, представлен-
ных в табл, с 4.3.2-1 по 4.3.2-4, могут в опре-
деленном смысле рассматриваться как элемен-
тарные. Однако в некоторых случаях, особен-
но касающихся компрессора, неисправность
может оказаться достаточно серьезной и потре-
бовать замены агрегата. Отсюда, следователь-
но, легко понять, что главная роль отводится
технику-ремонтнику холодильного оборудова-
ния, так как именно от его “диагноза” зависят
расходы, которые позволят вернуть установку
в работоспособное состояние. Разумеется, эти
расходы будут очень сильно различаться в за-
висимости от того, можно ли устранить неис-
правность прямо на месте или потребуется за-
мена агрегатов.
С другой стороны, в любом случае наибо-
лее важно суметь определить первопричину
неисправности во избежание ее скорого повто-
рения. Часто такой причиной является вовсе не
низкое качество поврежденного агрегата, а ка-
кое-либо нарушение в работе совсем другой
части установки, в результате которого и про-
исходит отказ. Яркой иллюстрацией подобной
ситуации является приводимая ниже выдерж-
4.3.2. НЕИСПРАВНОСТИ ХОЛОДИЛЬНЫХ УСТАНОВОК, ПРИЧИНЫ И СПОСОБЫ УСТРАНЕНИЯ	1111
Таблица 4.3.2-16
Возможные причины и способы устранения аномалии в работе холодильной установки (табл. 4.3.2-1а)
№ неис- прав- ности	Возможная причина наблюдаемого отклонения	Способ устранения аномалии
1	Разрушен или негерметичен всасывающий клапан	Проверить клапаны и прн необходимости заменить
2	Разрушен или негерметичен нагнетательный клапан	Проверить клапаны и при необходимости заменить
3	Негерметичен предохранительный клапан	Проверить и при необходимости заменить
4	Негерметично поршневое кольцо	Заменить
5	Негерметично маслосъемное кольцо	Заменить
6	Поцарапаны цилиндры	Заменить гильзы
7	Негерметично уплотнение вала	Заменить поврежденные детали
8	Слишком большое биение в подшипниках	См. инструкцию разработчика
9	Мало масла в картере	Долить масло
10	Масляный насос не обеспечивает нужного расхода	Промыть масляный фильтр и при необходимости проверить иасос
11	Жидкий хладагент попадает в картер	Отрегулировать положение тарели клапана вентиля всасывания компрессора
12	Загрязнен всасывающий фильтр	Очистить фильтр
13	Неполностью открыт нагнетательный вентиль компрессора	Открыть вентиль до отказа
14	Неполностью открыт всасывающий вентиль компрессора	Полностью открыть вентиль
15	Не работает регулятор уровня масла	Разобрать и при необходимости заменить
16	В большей или меньшей мере закупорен трубопровод возврата масла	Очистить
17	Засорены охлаждающие поверхности	Очистить
18	Слишком слабый расход охлаждающей воды	Проверить работу градирни и повысить расход воды
19	Слишком высокий расход охлаждающей воды	Отрегулировать расход в сторону уменьшения
20	Слишком высокая температура охлаждающей воды	Использовать более холодную воду и проверить работу градирни
21	Слишком высокий расход хладагента	Слить часть хладагента из контура в сливную емкость, не допуская его выброса в окружающую среду
22	Слишком низкий расход хладагента	Дозаправить установку
23	Присутствие неконденсируемых примесей	Надлежащим образом продуть контур
24	Загрязнены или покрыты снежной шубой поверхности охлаждения, в испарителе накопилось масло	Разморозить испаритель, очистить поверхности или удалить накопленное масло
25	Слишком большая заправка хладагента	Проверить ТРВ и, если он работает нормально, слить часть хладагента, не допуская выброса в окружающую среду
26	Мало хладагента в контуре	Проверить ТРВ и, если он работает нормально, дозаправить установку
27	Перекрыт нагнетательный трубопровод	Открыть запорные вентили компрессора
28	Перекрыт всасывающий трубопровод	Открыть запорные вентили компрессора
29	Перекрыт жидкостный трубопровод	Открыть запорные вентили
30	Закрыт или закупорен терморегулирующий вентиль	Настроить ТРВ, проверить его работу и при необходимости заменить
31	Слишком открыт и не реагирует на изменение перегрева ТРВ	Настроить ТРВ, проверить его работу и при необходимости заменить
32	Недостаточный расход среды	Проверить направление вращения и положение запорных вентилей
33	Слишком большой расход среды	Проверить направление вращения и положение запорных вентилей
34	Пониженная холодопроизводительность	Найти н устранить причину
35	Повышенная холодопроизводительность	Найти и устранить причину
36	Закупорен фильтр-осушитель	Очистить и при необходимости заменить
37—1369
1112
4. СБОРКА, СДАЧА В ЭКСПЛУАТАЦИЮ И ОБСЛУЖИВАНИЕ ХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
Таблица 4.3.2-2
Основные отклонения в работе поршневого компрессора, их возможные причины и предусмотренные способы
устранения (Мапеигор)
Внешние проявления	Возможные причины	Способы устранения
Срабатывание защиты двигателя	а) Слишком мощный испаритель (слишком слабый компрессор)	а) Пересчитать размеры испарителя или поставить более мощный компрессор
	Ь) Чрезмерно высокое давление нагнетания: -грязный конденсатор -недостаточный расход охлаждающе- го воздуха или воды	Ь) Очистить конденсатор, проверить работу вентилятора или подвод охлаждающей воды
	с) Слишком высокий перегрев	с) Отрегулировать или заменить ТРВ
	d) Заклинивание компрессора, вызванное плохой смазкой	d) Проверить уровень масла, при необходи- мости долить, изменить направление враще- ния двигателя
	е) Слишком низкое напряжение в сети	е) Отрегулировать защиту, переведя ее иа более низкий уровень
	f) Вследствие чересчур высокого перепада давления открыт предохранительный клапан	f) Проверить давление конденсации и при необходимости исправить
	g) Недостаточное охлаждение двигателя вследствие нехватки хладагента	g) Найти возможную утечку н дозаправить установку
	h) Неправильное подключение к электросети, приводящее к короткому замыканию или забросу тока	h) Устранить ошибку и вновь подключиться к сети
	i) Залипание контактов реле и постоянная запитка пускового конденсатора (однофаз- ный вариант)	i) Заменить реле и удостовериться, что пус- ковое реле установлено правильно и имеет разрядное сопротивление
Компрессор ие “качает”	а) Неисправен всасывающий клапан	а) Если замена клапанов невозможна, поме- нять компрессор
	Ь) Поврежден нагнетательный патрубок компрессора	Ь) Заменить компрессор
	с) Открыт предохранительный клапан	с) Заменить компрессор
	d) Открыт электроклапаи на перепускной магистрали	d) Исправить или поменять электроклапаи
Повышенная температу- ра нагнетания	а) Слишком высокий перегрев иа всасываю- щей магистрали	а) Отрегулировать или поменять ТРВ, тепло- изолировать всасывающий трубопровод
	Ь) Некачественная смазка, вызывающая перегрев подшипников и шатуна (шатунов)	Ь) Проверить уровень масла и при необхо- димости долить
	с) Слишком высокая потребляемая мощ- ность - плохая смазка или неисправен дви- гатель	с) Долить масла или поменять компрессор
	d) Утечка хладагента	d) Найти и устранить негерметичность и дозаправить установку
Компрессор ие запуска- ется	а) Не подано электропитание	а) Найти и устранить обрыв цепи
	Ь) Электроцепь питания компрессора ра- зомкнута встроенным предохранителем - разомкнуто реле Klixon	Ь) Выждать 2-3 часа и попытаться вновь запустить компрессор, если реле ие замкну- лось, поменял» компрессор
	с) Компрессор “заклинило”	с) Проверить уровень масла н попытаться запустить компрессор, поменяв направление вращения перестановкой фаз. Если компрес- сор по-прежнему не запускается, заменить его
Открывается предохра- нительный клапан (как правило, он открывается при перепаде давления от 30 до 35 бар и закры- вается при давлении 8 бар)	а) Закрыт нагнетательный вентиль	а) Открыть нагнетательный вентиль
	Ь) Неправильно подключен нагнетательный трубопровод	Ь) Исправить подключение нагнетательного трубопровода
	с) В тепловом насосе вода продолжает цир- кулировать через конденсатор при останов- ленном компрессоре, что приводит к перете- канию хладагента в головку блока	с) Между конденсатором и компрессором на нагнетательной магистрали установить об- ратный клапан
	d) Перетекание хладагента в головку блока компрессора при остановке системы с 2 па- раллельными компрессорами	d) Установить обратные клапаны иа нагнета- тельных патрубках каждого компрессора
	е) Неисправно реле высокого давления	е) Заменить реле давления
4.3.2. НЕИСПРАВНОСТИ ХОЛОДИЛЬНЫХ УСТАНОВОК, ПРИЧИНЫ И СПОСОБЫ УСТРАНЕНИЯ
1113
Таблица 4.3.2-3
Основные отклонения в работе двигателя компрессора (Copeland)
Внешние проявления	Возможные причины
Двигатель не запус- кается и больше не гудит	1. Разорвана управляющая цепь, что может произойти из-за перегорания плавкого пре- дохранителя в ней, размыкания контактов реле давления масла или обрыва фаз 2. Нет напряжения на клеммах двигателя вследствие перегорания плавких предохрани- телей, обрыва фаз, отсутствия соединительных перемычек для подключения по схеме “звезда” или “треугольник” при прямом запуске
Двигатель гудит, но не запускается	1.	Проводник подвода напряжения отключен из-за перегорания плавкого предохраните- ля или обрыва фазы 2.	Напряжение питания ниже номинала для данного двигателя либо вследствие того, что двигатель подключен по схеме “звезда” вместо схемы “треугольник”, либо из-за того, что данный двигатель рассчитан на другое напряжение 3.	Неисправен либо пусковой конденсатор, либо ходовой конденсатор, либо пусковое реле 4.	Ротор механически застопорен 5.	Не тот хладагент, например R22 вместо R12
Сработала защита на основе термистора	1.	Режим работы компрессора вышел за допустимые пределы 2.	Напряжение питания отличается от номинального нз-за того, что либо вместо схемы “треугольник” двигатель подключен по схеме “звезда”, либо двигатель рассчитан на другое напряжение 3.	Недостаточное охлаждение двигателя из-за того, что либо слишком выросла окру- жающая температура, либо воздух с выхода охлаждения двигателя попадает на его вход, либо забит воздушный фильтр, либо не хватает хладагента, либо отсутствует внешнее охлаждение 4.	Асимметрия фаз в сети электропитания 5.	Не тот хладагент, например R22 вместо R12
Не включается авто- мат запуска	1. Оборваны или неисправны цепи термистора 2. Автомат запуска неисправен
ка из информационного бюллетеня1, издавае-
мого компанией по ремонту холодильных ком-
прессоров. Цитируем дословно:
“Один из наших клиентов доставил нам
компрессор с повреждением, как ему казалось,
изоляции обмотки статора, потому что во вре-
мя работы появлялись признаки пробоя на мас-
су. Вместе с тем, будучи отключенным от кон-
тура при помощи запорных вентилей, компрес-
сор в составе установки работал вполне нор-
мально.
После разборки компрессора мы обнаружи-
ли следы окисления, медного налета и наличие
влаги. При опорожнении картера компрессора
наличие влаги в контуре подтвердилось, по-
скольку в процессе опорожнения из картера
вначале показалась вода, затем масло и, нако-
нец, грязь. После очистки компрессора пробой
изоляции на корпус больше не наблюдался.
1 Речь вдет о №5 за 1991 г. бюллетеня “Flash-Info” ком-
пании Hermetic-Refngeration-Service (HRS).
Отсюда мы сделали вывод, что поскольку клем-
мы компрессора были расположены внизу, то в
результате их покрытия загрязненным маслом
возникал контакт между массой и силовыми
клеммами.
Мы немедленно проинформировали наше-
го клиента об этой аномалии и спросили, зна-
ет ли он, откуда в контуре могла появиться вода.
Он был очень удивлен. В самом деле, до тех
пор, пока не появился дефект изоляции, комп-
рессор работал нормально и никаких заметных
потерь холодопроизводительности зарегистри-
ровано не было. Поскольку холодильная уста-
новка представляла собой систему охлаждения
воды с конденсатором воздушного охлаждения,
мы порекомендовали ему проверить герметич-
ность кожухотрубного испарителя. В конце кон-
цов наш клиент решил испытать испаритель на
герметичность и действительно обнаружил сви-
щи в трубках. Вместе с нашим клиентом мы
недоумевали, поскольку, несмотря на значитель-
ные размеры установки, до появления этой не-
1114
4. СБОРКА, СДАЧА В ЭКСПЛУАТАЦИЮ И ОБСЛУЖИВАНИЕ ХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
Таблица 4.3.2-4
Основные отклонения в работе системы регулирования уровня и возврата масла (U.S. Reco)
(CNH - регулятор уровня масла)
Отклонение	Причина	Способ устранения
Отклонения, связанные только с работой одного из регуляторов уровня масла		
1. CNH поддерживает слишком высокий уровень (магистраль масла холодная) 2. CNH поддерживает слишком высокий уровень (магистраль масла теплая)	1. Установлен слишком высокий уровень CNH 2. Игла CNH загрязнена и зависла в неопределенном положения	1. Заменить CNH 2. Заменить CNH
CNH поддерживает слишком низкий уровень или слишком медленно подает масло в картер (магистраль масла холодная)	1.	Магистраль масла или поплавок CNH загрязнены 2.	Низкое давление в маслоотдели- теле и/или плохой сток масла под действием силы тяжести 3.	Уровень CNH остается слишком низким	1.	Продуть газом высокого давления мас- ляную магистраль или входной патрубок. Разобрать CNH и очистить продувкой. Установить или поменять фильтр 2.	Осмотреть и/или поменять дифференци- альный клапан и повысить давление 3.	Поменять CNH
Отклонения, связанные с конструкцией системы и/нли маслоотделителя		
CNH поддерживает низкий уровень масла, в корпусе CNH и ресивере образуется эмуль- сия. Масляная магистраль теп- лая. Контакты CNH то замы- каются, то размыкаются	1.	Разность давлений между реси- вером и картером выше 1,4 бар 2.	Маслоотделитель на магистра- ли высокого давления загрязнен, и уровень масла в нем не определя- ется 3.	Маслоотделитель предвари- тельно не залит маслом после его установки, и в системе не хватает масла 4.	Неисправен компрессор. Чрез- мерное потребление масла 5.	Потери масла. Течь	1.	Заменить дифференциальный клапан 2.	Очистить или заменить поплавковый механизм или маслоотделитель 3.	Долить масла 4.	Заменить или отремонтировать компрес- сор 5.	Найти и устранить течь
CNH поддерживает низкий уровень масла в картере и ие держит уровня в ресивере. Масляная магистраль холодная. Контакты CNH то замыкаются, то размыкаются	1. Маслоотделитель загрязнен, и поплавок заблокирован 2. Маслоотделитель слишком мал по размеру, масло и хладагент в газовой фазе попадают в систему. Масло не задерживается в ресивере	1. Очистить или поменять поплавковый механизм или маслоотделитель 2. Установить более крупный маслоотдели- тель или несколько маслоотделителей
CNH поддерживает высокий уровень масла. Масляная маги- страль теплая. Ресивер запол- нен	1. Загрязнения мешают работе автоматики системы. Маслоотделитель непрерывно запитывает ресивер. Через всасывающий патрубок идет значительный возврат масла	1.	Слишком много масла - излишки мас- ла удалить (см. примечание в конце табли- цы) 2.	Нестандартный маслоотделитель 3.	Ресивер маслоотделителя на всасы- вающей магистрали загрязнен, или непра- вильно подобран, или не годится для дан- ной установки
CNH поддерживает высокий уровень масла. Масляная маги- страль холодная н уровень масла в ресивере нормальный	1. Жидкий хладагент попадает в картер компрессора. Масло вспе- нивается	1.	Удостовериться, что установка не пе- резаправлеиа. 2.	Ресивер маслоотделителя на всасы- вающей магистрали имеет недостаточные размеры или неподходящий тип 3.	На всасывающей магистрали отсутст- вует ресивер маслоотделителя. Установить
Примечание. Дрпивку или слив масла можно легко осуществить с использованием запорных вентилей ресивера верхний вен-
тиль для доливки, нижний для слива. Можно также предусмотреть трехходовой штуцер отбора давления на трубопроводе, соеди-
няющем маслоотделитель или ресивер с контуром. Такой штуцер позволяет быстро слить масло без остановки системы с помощью
обычного переносного коллектора. Количество масла, сливаемого таким образом, регулируется длительностью процедуры слива, н,
как только маслоотделитель на магистрали высокого давления снова закроется, оставшееся количество масла будет считаться прием-
лемым. Система будет застабилизироваиа.
4.3.2. НЕИСПРАВНОСТИ ХОЛОДИЛЬНЫХ УСТАНОВОК, ПРИЧИНЫ И СПОСОБЫ УСТРАНЕНИЯ
1115
исправности никаких признаков утечки хлада-
гента не обнаруживалось. Объяснялось это сле-
дующим.
Система производила охлажденную воду с
температурой +6 °C, при этом установка рабо-
тала на R22, рабочее давление испарения кото-
рого в соответствии с этой температурой со-
ставляло около 4 бар. С другой стороны, рабо-
чее давление охлажденной воды в контуре было
около 3,5 бар, поэтому при работе установки
вода никоим образом не могла проникнуть в
холодильный контур. Однако при остановках
компрессора по команде системы регулирова-
ния с реализацией режима “pump down” (от-
качки) рабочее давление всасывания снижалось
до 2 бар, в то время как насос, качающий воду,
продолжал поддерживать ее давление на уров-
не 3,5 бар. Именно в этот момент вода и попа-
дала в холодильный контур.
Вместе с тем нельзя упускать из виду, что
во время работы установки, когда рабочее дав-
ление в контуре хладагента равно 4 бар, т. е.
выше, чем давление охлажденной воды (3,5
бар), хладагент проникал в контур охлажден-
ной воды. Поскольку давление в этих двух кон-
турах почти одинаковое, а свищи в трубках ис-
парителя были сравнительно небольшими, мас-
ло насыщалось влагой медленно и неисправ-
ность в работе компрессора проявилась через
относительно продолжительный отрезок време-
ни. Следовательно, потери хладагента при ра-
боте установки были крайне незначительными.
Отсюда можно сделать вывод, что компрессор
сам по себе редко становится причиной непо-
ладок механического или электрического харак-
тера. Для данной ситуации совершенно очевид-
но, что при периодическом анализе масла пос-
ле нескольких проб можно было бы обнаружить
присутствие влаги в нем в самом начале появ-
ления свищей”.
Приведенный пример может рассматривать-
ся как особый случай. Вместе с тем для каждо-
го типа неполадок можно составить перечень
признаков неисправностей, обусловленных раз-
личными причинами. Так, повреждение стато-
ра главным образом вызывается механически-
ми разрушениями, которые, в свою очередь,
являются следствием неполадок в холодильном
контуре. В качестве примеров механических
повреждений могут быть названы:
-	выработка центрального подшипника, вы-
зывающая трение ротора о статор;
-	механическое заклинивание;
-	поломка различных подвижных деталей,
в том числе коленчатого вала;
-	разрушение клапанов, обломки которых
могут застрять между ротором и статором или
воткнуться в обмотку;
-	разрушение прокладок головки блока или
клапанной плиты, приводящее к перегреву.
Все эти механические повреждения сами по
себе могут быть последствиями таких отклоне-
ний, как:
-	очень высокий перегрев паров на всасы-
вающей магистрали (неисправный ТРВ, недо-
статочный расход паров через испаритель);
-	очень высокое давление в конденсаторе
(загрязнение наружных ребер, накипь, неис-
правные вентиляторы);
-	перегруженный или недогруженный ре-
жим использования установки;
-	нарушения в работе маслоотделителя;
-	залипание контактов выключателя и т.п.
При этом, если для обнаружения ряда обыч-
ных неисправностей существуют достаточно
простые приемы1, то для выявления отдельных
специфических нарушений в работе установки
приходится использовать специальные прибо-
ры. Например, для обнаружения дефектов элек-
троизоляции между отдельными витками, об-
мотками или фазами используют специальный
прибор, называемый генератором импульсов.
Проверка заключается в том, что на контроли-
руемый объект подаются очень короткие, дли-
тельностью в несколько микросекунд, импуль-
сы тока с напряжением, величина которого ре-
гулируется в зависимости от двигателя. На рис.
4.3.2-1 приведены примеры формы сигналов,
появляющихся на экране осциллографа, в за-
висимости от состояния контролируемого
объекта.
1 См., например, статью “Проверки компрессора” (Test
compresseur, Erik Mifsud, Revue Pratique du Froid, 1993,
№769, p.31-32).
1116
4. СБОРКА, СДАЧА В ЭКСПЛУАТАЦИЮ И ОБСЛУЖИВАНИЕ ХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
Звезда	Треугольник
Обмотки	исправны
\jw! \jw*- Межвитковое короткое замыканий*	
\JV^- Короткое замыкание между обмотками	
X/ Межфазное	короткое замыкание
Звезда
Т реугольник
у} Частичный пробой на массу
Рис. 4.3.2-1. Формы сигналов, фиксируемых на экране осциллографа при проверке обмоток с помощью генератора
импульсов
Таким образом, ремонт холодильных уста-
новок сам по себе является искусством, овла-
деть которым могут помочь специальные спра-
вочные материалы1 и обучение с использова-
нием специальной литературы2.
Если компрессор серьезно поврежден, то
вовсе не обязательно отправлять его в метал-
лолом. Существуют различные способы его вос-
становления и ремонта с использованием спе-
циального оборудования. На рис. 4.3.2-2 пред-
ставлен пример использования высокоточного
радиально-сверлильного станка для обработки
гильзы цилиндра. Такой станок позволяет об-
рабатывать цилиндры с диаметрами от 30 до
1 См., например, “SEF: справочные материалы по хо-
лодильному оборудованию” (SEF: un systeme expert pour le
froid, S. Sandre, Revue Pratique du Froid, 1990, №716, p.68-
72.
2 См. “Практическое руководство по ремонту холодиль-
ных установок с конденсаторами воздушного охлаждения”
(Manuel de depannage des installations frigorifiques a detente
directe et condensation par air). Это руководство дополняется
компьютерными обучающими программами (Frigodep и
Frigodiag). SARL Kotzaoglanian, Bd Bellevue, La Blanche, Bat.
G05000, Gap. (Имеется русский перевод вместе с русифи-
цированными версиями Frigodep и Frigodiag, получить ко-
торые можно по адресу: 129347, Москва, И-347, ЗАО “Ост-
ров”, тел. (095)581-30-39, 582-60-11, 582-63-22, Факс
(095)742-25-18. -Примеч. пер.)
150 мм. По окончании расточки гильзы цилин-
дра производится ее шлифовка с обильной
смазкой с использованием шлифовальной пас-
ты соответствующего состава.
Другой пример восстановления компрессо-
ра показан на рис. 4.3 .2-3. Здесь мы видим, как
с помощью гидравлического домкрата может
удаляться поврежденная или запрессовываться
новая обмотка статора электродвигателя. При
этом новая обмотка может быть изготовлена из
медного провода в двойной изоляции. На вы-
ходе из обмотки провод покрывается изоляци-
онной вулканизированной оболочкой из специ-
ального лака, совместимого с различными хла-
дагентами, и в частности с R134a.
4.3.3.	Действия при несчастных
случаях и травмах. Правила
техники безопасности
4.З.З.1.	Общие правила поведения
при эксплуатации и ремонте
холодильного оборудования
“Осторожность и профессиональная добро-
совестность” - таким должен быть девиз лю-
бого холодильщика. В самом деле, когда вы ра-
ботаете с хладагентами, необходимо проявлять
4.3.3 ДЕЙСТВИЯ при несчастных случаях и травмах, правила техники безопасности
1117
Рис. 4.3.2-2. Расточка гильзы цилиндра с помощью ра-
диально-сверлильного станка (HRS)
величайшую осторожность, поскольку они яв-
ляются веществами повышенной опасности.
Особенно нужно избегать контакта хладагентов
с открытым огнем (нагреватели, газовые горел-
ки, курение) В любом случае руки следует за-
щищать специальными защитными перчатка-
ми, а глаза - соответствующей маской, полно-
стью закрывающей лицо. Что касается профес-
сиональной добросовестности, то в такой отрас-
ли, как холодильное оборудование, она совер-
шенно необходима во избежание многочислен-
ных неприятностей. Так, например, если воз-
никают сомнения в качестве сварных швов, не
может быть и речи о том, чтобы действовать
по принципу “поживем—увидим”, а следует не-
медленно осуществить проверку качества швов
по полной программе и в случае необходимос-
ти тотчас же исправить положение.
4.3.3.2.	Работа с хладагентами
(за исключением аммиака)
При повышении температуры, что может
произойти, например, во время пожара, всегда
имеет место термическое разложение хладаген-
тов с появлением следов хлора (для хлорсодер-
жащих хладагентов) и фосгена, ясно ощущае-
мых не только вследствие их характерного за-
паха, но и по раздражению слизистых оболо-
чек, которое они вызывают.
Рис. 4.3.2-3. Запрессовка обмотки в корпус компрессо-
ра с помощью гидравлического домкрата (HRS)
Продукты термического разложения хлада-
гентов легко растворяются в воде, которая их
нейтрализует.
При повышении концентрации хладагентов
в окружающем воздухе процентное содержание
кислорода в нем соответственно падает, что
приводит к опасности удушья.
В случае попадания хладагента в глаза нуж-
но срочно обратиться к окулисту и ни в коем
случае не тереть глаза, чтобы не усугублять раз-
дражающего действия. Если в вашем располо-
жении есть ванночка для промывания глаз,
можно сразу же промыть каждый глаз легким
вяжущим антисептическим лекарством на ос-
нове бора (типа Optraex) или просто чистой
водой, желательно теплой. Кроме того, следует
избегать любого контакта хладагента с кожей
из-за опасности получения серьезных обморо-
жений. В любом случае благоразумно предус-
матривать в служебном помещении аптечку с
медикаментами и материалами первой необхо-
димое™ что не должно исключать наличия у
монтажника-ремонтника холодильных устано-
вок медицинской сумки, имея которую, он спо-
собен в любую минуту оказать неотложную пер
1118
4. СБОРКА, СДАЧА В ЭКСПЛУАТАЦИЮ И ОБСЛУЖИВАНИЕ ХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
вую помощь, если поблизости не окажется ап-
течки с медикаментами.
4.3.3.3.	Работа с аммиаком
Действие аммиака на человеческий орга-
низм может проявляться двояко: на легкие, при
вдыхании паров аммиака, и на кожу, когда на
нее попадает жидкий аммиак. Первое, что нуж-
но сделать при оказании помощи человеку, от-
равленному аммиаком, это защитить самого
себя от отравления, перед тем как вынести че-
ловека на свежий воздух. После этого следует
позвать на помощь, а при необходимости об-
ратиться в службу скорой медицинской помо-
щи. В случае потери сознания нужно сделать
искусственное дыхание. Однако нельзя упускать
из виду того, что, поскольку аммиак поражает
дыхательные пути, нужно оберегать пострадав-
шего от любых действий, которые могут уси-
лить поражающее воздействие на его легкие.
С другой стороны, интенсивная подача в лег-
кие кислорода при слабом избыточном давле-
нии сможет улучшить состояние пострадавше-
го и облегчить ему дыхание. Комплект для по-
Рис. 4.3.3-1. Реанимационный чемоданчик для оказа-
ния помощи монтажникам-холодильщикам при отравле-
нии парами аммиака (использовать только в случае край-
ней необходимости) (Commeinhes-Remco)
мощи пострадавшему от аммиака, включая кис-
лородный баллон, представлен на рис. 4.3.3-1.
В случае попадания аммиака в глаза нужно
держать веки открытыми и промывать глазные
яблоки и веки теплой водой в течение несколь-
ких минут. Еще лучше сделать это раствором
борной кислоты (типа Optraex). Если жидкий
аммиак или его сильно концентрированный
раствор попадает на кожу, на ней быстро появ-
ляются ожоги. Обожженные участки вначале
промывают водой, затем покрывают вазелином.
Вместо раствора борной кислоты можно также
использовать 1%-й раствор уксусной кислоты,
которую наносят на пораженные участки. Что-
бы облегчить выведение аммиака из организ-
ма через кожу, можно усилить потовыделение,
применяя горячую ванну (баню), или заставляя
больного пить в больших количествах молоко
или теплую воду. В любом случае минтажник-
ремонтник должен работать в маске с респи-
ратором, объединенной с защитными очками,
и носить защитные перчатки (рис. 4.3.3-2), при-
чем эти защитные средства должны быть при-
способлены к работе в аммиачной среде.
Поблизости всегда должна находиться ап-
течка, которую следует укомплектовать всеми
медикаментами и средствами, необходимыми
на первое время до прибытия скорой медицин-
ской помощи, чтобы устранить последствия
попадания аммиака в глаза или на кожу. Неза-
Рис. 4.3.3-2. Благоразумный монтажник-ремонтник хо-
лодильной техники работает в перчатках, защитных очках
и с респиратором (Association Matal Formation, защитные
средства Commeinhes-Remco)
4.3.3. ДЕЙСТВИЯ ПРИ НЕСЧАСТНЫХ СЛУЧАЯХ И ТРАВМАХ. ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ
1119
висимо от наличия этой аптечки, ремонтник
никогда не должен начинать работу без соб-
ственной медицинской сумки первой помощи
на случай, если вдруг поблизости не окажется
аптечки.
4.3.3.4.	Правила техники безопасности
Эти правила главным образом определяют
меры, которые должны быть предприняты в
случае пожара. Согласно стандарту NF Е35-400
данные требования сводятся к следующему.
Холодильные камеры, помещения с искус-
ственной атмосферой, машинные залы, поме-
щения, в которых размещены вспомогательные
агрегаты установки и аппаратура управления,
должны быть снабжены соответствующими
надписями на дверях, в том числе указываю-
щими на то, что вход в них посторонним ли-
цам запрещен. При необходимости должны
иметь место специальные указания, предусмат-
ривающие запрет любых недопустимых работ
с установкой.
Работа в холодильной камере в одиночку,
как правило, не допускается, однако если это
неизбежно, следует особенно тщательно обес-
печить безопасность работника. По окончании
работ ответственное лицо должно осуществить
обход рабочих мест, чтобы убедиться в отсут-
ствии людей в холодильных камерах, после
чего следует их закрыть.
Общие правила поведения в случае необхо-
димости принятия срочных мер должны быть
четко изложены в соответствующей инструк-
ции, находящейся на видном месте. В ней ука-
зываются номера телефонов ближайшего по-
жарного депо, а также фамилии двух спасате-
лей соответствующей квалификации, назначен-
ных руководством предприятия. Кроме того,
она должна содержать правила поведения пер-
сонала на случай пожара или больших утечек
хладагента. Если для лучшего понимания этих
правил необходима схема, она должна быть
краткой и понятной каждому. Стрелки на сте-
нах коридоров должны ясно указывать направ-
ление выхода.
Внутри каждой холодильной камеры и на
двери должны быть кратко и доступно для по-
нимания любому указаны (по возможности, в
виде пиктограмм):
-	способ включения сигнала тревоги в слу-
чае пожара;
-	действия, которые нужно выполнить, что-
бы выйти из холодильной камеры.
Средства защиты, соответствующие конст-
рукции холодильной установки или агрегата и
типу используемого хладагента, должны быть
легко доступны в любых обстоятельствах.
Противопожарные огнетушители стандарт-
ной модели и официально1 допущенные к ис-
пользованию в случае опасности должны быть
предусмотрены в достаточном количестве в со-
ответствии с действующими правилами.
Средства защиты дыхательных путей (филь-
трующие или изолирующие) принятой модели,
компрессоры для подачи воздуха членам ава-
рийной бригады, защитная одежда и перчатки
должны быть сложены в надежном месте, не
подверженном вредным воздействиям, в непо-
средственной близости от установки. Для чле-
нов аварийных бригад должны периодически
проводиться тренировки в целях их обучения
действиям в случае аварии или пожара.
1 Огнетушители должны иметь штамп NF-MIH.
4.4. Техническое обслуживание и управление работой
холодильной установки
4.4
4.4.1.	Объект технического
обслуживания
Стандарт NF Х60-010 определяет понятие
“техническое обслуживание”1 следующим об-
разом: “совокупность действий, позволяющих
поддерживать или восстанавливать необходи-
мое состояние устройства, механизма, сооруже-
ния или его способность к выполнению опре-
деленных функций”. Согласно этому определе-
нию техническое обслуживание холодильной
установки объединяет, следовательно, две воз-
можные операции: с одной стороны, это соб-
ственно техническое обслуживание, позволяю-
щее поддерживать установку в таком состоянии,
которое дает ей возможность продолжать непре-
рывную нормальную работу, а с другой сторо-
ны, это ремонт, обеспечивающий восстановле-
ние нормальной работоспособности названной
установки после отказа или аварии.
Однако мы предпочли немного другую пос-
ледовательность изложения и вначале рассмот-
рели вопросы, относящиеся к восстановлению
работоспособности установки, т. е. ремонт. Сле-
довательно, в данном разделе мы будем обсуж-
дать только аспект “поддержания установки в
таком состоянии, которое позволяет ей продол-
жать непрерывную нормальную работу”.
Таким образом, впредь мы будем иметь в
виду, что задача поддержания установки в со-
стоянии, позволяющем ей продолжать непре-
рывную нормальную работу, может потребовать
выполнения различных действий, которые, сле-
дуя точному определению понятия техническо-
го обслуживания, дадут установке такую воз-
1 См. серию стандартов AF NORX60, в том числе стан-
дарты NF Х60-102 “ Договоры на техническое обслужива-
ние. Технические условия”, NF Х60-103 “Договоры на тех-
ническое обслуживание. Юридические и финансовые усло-
вия на частный договор по техническому обслуживанию”.
можность. Техническое обслуживание холо-
дильной установки промышленного или торго-
вого предприятия, например универсама, будет
иметь конечной целью максимально возможное
снижение себестоимости продукции, в то вре-
мя как для технического обслуживания холо-
дильного контура установки искусственного
климата общественных зданий, например гос-
тиницы, конечной целью главным образом яв-
ляется создание комфортных условий для лю-
дей благодаря поддержанию благоприятной
температуры, допустим, в душную летнюю
ночь.
Что касается управления работой холодиль-
ной установки, то оно должно быть включено
в понятие общего руководства или, точнее, орга-
низации работы. В самом деле, управление ус-
тановкой состоит в обеспечении общего руко-
водства эксплуатацией установки, включая ре-
монт и техническое обслуживание в целях пол-
ного удовлетворения пользователя. Это означа-
ет, например, что в случае появления неисправ-
ности ее устранение должно быть произведено
в максимально короткий срок без выключения
установки. Отсюда возникает необходимость
иметь определенное количество запасных час-
тей или резервных агрегатов, которые всегда
должны храниться на складе, если только иа
этапе проектирования установки не были пре-
дусмотрены резервные агрегаты (например,
компрессоры или насосы, работающие в парал-
лель) в составе самой установки.
Техническое обслуживание может либо
обеспечиваться службой, входящей в состав
предприятия, либо на основании отдельного
договора поручаться специализированному под-
разделению гарантийного обслуживания пред-
приятия - изготовителя установки - или спе-
циализированной компании по обслуживанию
и эксплуатации. Обслуживание является функ-
4.4.2. ДОГОВОРЫ НА ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ
1121
цией имеющихся в наличии технических спе-
циалистов, способных работать самостоятель-
но. Они должны располагать современной ап-
паратурой н иметь опыт работы в области спе-
циальных методов контроля (инфракрасная тер-
мография, рентгенография и т.п ). Управление
является функцией руководителя, который на
основе различных исходных данных (например,
ежедневных, еженедельных, ежемесячных или
квартальных задач, подлежащих решению) дол-
жен определить задачи каждого из членов ру-
ководимого им коллектива, организовать управ-
ление получением, хранением и выдачей рас-
ходных материалов и запасных частей, а так-
же обеспечить централизованный учет различ-
ных сведений (например, расхода электроэнер-
гии) для подведения итогов и установления рас-
ходов на обеспечение работы установки.
В работе технических специалистов или уп-
равленцев при выполнении ими своих задач
существенную помощь могут оказать современ-
ные информационные средства, в том числе
устройства дистанционного контроля и управ-
ления, о которых мы говорили в разд. 2.4.4.
4.4.2.	Договоры на техническое
обслуживание
4.4.2.1.	Общие положения
Как мы только что узнали, техническое об-
служивание холодильной установки может
обеспечиваться службой Генерального заказчи-
ка при условии, разумеется, что речь идет о спе-
циалистах. Во всех других случаях потребует-
ся обращение в компанию, специализирующу-
юся на техническом обслуживании, привлече-
ние которой к работам может быть обеспечено
только на основании двустороннего договора.
Содержание этого договора крайне важно, по-
скольку он регулирует отношения между потре-
бителем и эксплуатационником.
Помимо общих условий, действительных
для различных типов холодильных установок,
договор содержит частные требования, которые
могут меняться в зависимости от типа установ-
ки, а также специальные пункты, обусловлен-
ные особенностями эксплуатируемого оборудо-
вания. Так, например, все холодильные уста-
новки имеют один или несколько компрессоров,
однако одни из них, в частности работающие в
универсамах, предназначены для обслуживания
торгового оборудования, в то время как другие,
скажем установки по производству льда, захо-
лаживают формы для отливки льда.
Учитывая большое разнообразие холодиль-
ных установок, мы ограничимся примером до-
говоров на обслуживание холодильных устано-
вок, аналогичных находящимся в больших га-
строномах, где продаются скоропортящиеся
продукты питания, типа универсамов, и обслу-
живающих прилавки-витрины островного
типа, морозильные цеха, холодильные камеры
и одновременно обеспечивающих кондициони-
рование воздуха в торговых залах1. Иначе го-
воря, сведения, приведенные ниже, должны
рассматриваться только как основа для уточне-
ния содержания договора применительно к
каждому конкретному случаю.
4.4.2.1.	Предварительные условия
для заключения любого договора
Для того чтобы со знанием дела составить
договор на техническое обслуживание, эксплу-
атационник должен:
-	предварительно изучить во всех деталях
конструкцию и назначение установки;
-	после этого указать потребителю, при не-
обходимости, какие узлы установки следует до-
работать, и уточнить мероприятия, которые сле-
дует осуществить - если только они уже не были
реализованы и признаны достаточными - для
оснащения установки современными средства-
ми дистанционного контроля, управления и об-
служивания, позволяющими эксплуагационни-
1 Приведенные далее материалы заимствованы в зна-
чительной мере из документа “Техническое обслуживание
холодильного оборудования. Специальный договор” (Main-
tenance du Froid, un contrat sur mesure, PERIFEM (Произво-
дительность, Капиталовложения, Безотказность, Экономия,
Обслуживание), 10, rue du Debarcadere, 75852, Paris, Cedex
17. Tel. (1)40-55-12-85). См. также статью “Охота за неисп-
равностями” (La traque aux defauts, C. Fontanel, Revue
Pratique du Froid, 1990, №708), в которой иа с. 114 115 дан
пример составления договора на техническое обслуживание
холодильников и/или воздушных кондиционеров.
1122
4. СБОРКА, СДАЧА В ЭКСПЛУАТАЦИЮ И ОБСЛУЖИВАНИЕ ХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
ку располагать минимально необходимым объе-
мом информации.
Для детального ознакомления с установкой
следует:
•	изучить историю установки (создание, ре-
конструкция, увеличение мощности и размеров
и т.д.);
•	подобрать всю техническую документа-
цию, на основе которой создавалась и эксплуа-
тировалась установка (технические условия при
объявлении заказа на поставку, планы, различ-
ные схемы);
•	убедиться в том, что к оборудованию, ис-
пользуемому в составе установки, могут быть
поставлены запасные части;
•	выполнить детальную проверку всех ком-
плектующих узлов и агрегатов.
Например, применительно к компрессорам
проверяют их работу при различных условиях,
контролируя, в частности, следующие парамет-
ры:
-	давления и температуры всасывания и на-
гнетания;
-	давление в картере и перепад давлений на
масляном насосе;
-	наружные температуры картера и масля-
ного насоса;
-	уровень и внешний вид масла в смотро-
вом окне картера;
-	шумы и вибрации (компрессоры, опоры,
трубопроводы);
-	потребляемый ток по каждой обмотке;
-	напряжение питания;
-	работу различных устройств и систем, та-
ких, как вентилятор головки блока, система за-
пуска без нагрузки, система регулирования
мощности, электронагреватель картера и т.д;
-	герметичность клапанов;
-	ежедневную наработку по времени и чис-
лу включений.
Кроме того, для компрессоров всегда нуж-
но сравнивать характеристики установленного
оборудования с теоретическими их значениями,
полученными при обосновании выбора того или
иного типа агрегатов, а также условия работы,
заложенные при выборе оборудования, с реаль-
ными условиями использования.
То же самое следует произвести и с осталь-
ным оборудованием, куда входят испарители,
конденсаторы, градирни, вентиляторы, насосы
и т.д., не забывая при этом о трубопроводах для
хладагента (в которых нужно проверить герме-
тичность, теплоизоляцию, крепление и т.п.),
воды (загрязнение, отсутствие льда и т.п.) и
электрических шкафах.
Всесторонней проверке должно быть под-
вергнуто не только само оборудование, но и его
работа, включая циклы захолаживания и отта-
ивания. Необходимо также проверить состояние
холодильных камер и цехов при заданной тем-
пературе (теплоизоляция, закрытие дверей, од-
нородность распределения температуры н т.д ).
Наконец, необходимо рассчитать тепловой
баланс помещений с положительной или отри-
цательной температурой, чтобы определить,
сможет ли данная установка вырабатывать та-
кое количество холода (тепла), которое способ-
но отвечать потребностям, не выходя за преде-
лы рационального энергопотребления. Этот
последний пункт подразумевает построение
кривых рентабельности.
Если эксплуатационник по итогам проверок
считает, что в конструкции или работе установ-
ки есть недостатки или что она должна быть
доработана по различным направлениям (тех-
нические изменения, приведение в соответствие
и т.д ), нужно уведомить потребителя, которо-
му следует обратиться в проектную организа-
цию.
Чтобы эксплуатационник мог успешно вы-
полнять свою задачу, необходимо предоставить
в его распоряжение средства дистанционного
контроля, позволяющие сигнализировать о на-
личии отклонений, определяющие места этих
отклонений и обеспечивающие передачу на рас-
стояние достаточно подробного объема инфор-
мации, дающего возможность принять верное
решение.
Предусмотренная или планируемая к ис-
пользованию система наблюдения должна пре-
доставлять подробную хронологию событий
(записи температур, аварийные сигналы, реак-
цию органов регулирования, передачу на рас-
стояние, изменение настройки и т.п.) в течение
достаточно длительного отрезка времени.
4.4.2. ДОГОВОРЫ НА ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ
1123
В особых случаях, как, например, для боль-
ших торговых площадей, которые мы взяли для
рассмотрения, наиболее важна запись значений
температур в торговом холодильном оборудова-
нии и холодильных камерах. Эти записи долж-
ны вестись постоянно; в случае аномального
роста температур включается сигнал тревоги.
4.4.2.3.	Содержание договора
4.4.2.З.1.	Распорядительные условия
Как минимум, они должны оговаривать:
-	срок действия договора, например не ме-
нее 5 лет в случае договора на полное обслу-
живание и всеобъемлющую гарантию;
-	возможные периоды проведения работ на
установке, например 24 часа в сутки;
-	правила доступа в помещение;
-	условия расторжения договора;
-	условия оплаты и пересмотра цен на ус-
луги;
-	особенности оценки товарных потерь в
случае, когда договором предусмотрены штраф-
ные санкции за понесенные в результате этих
потерь убытки;
-	условия вступления в силу страховых обя-
зательств исполнителя в случае, когда он гаран-
тирует сохранность товаров. Это очень важный
пункт, в котором следует уточнить меру ответ-
ственности каждой стороны (доказательство
момента вызова, доказательство регулярности
операций по техническому обслуживанию н
т.п ), правила оценки товарных потерь (возмож-
ный верхний предел, льготы, основа для рас-
четов), условия и сроки выплаты страховых
сумм.
4.4.2.3.2.	Технические условия
Технические условия должны уточнять:
-	предмет договора, т. е. точное перечисле-
ние обязанностей исполнителя (см. п. 4.4.2.4);
-	перечень оборудования и установок, при-
нимаемых на обслуживание;
-	условия привлечения посторонних орга-
низаций (в случае, например, реконструкции
установки с проведением различных инженер-
но-технических работ).
4.4.2.4.	Разновидности договоров
Уже упоминавшийся документ PERIFEM,
сведения нз которого мы здесь приводим, на-
зывает четыре разновидности договоров, оче-
видно, не исключающих возможности предус-
матривать большее число вариантов с той ого-
воркой, что их условия будут полностью опре-
делены. Разумеется, каждая из разновидностей
имеет свои преимущества и недостатки для
каждой из сторон, заключающих договор, что
следует учитывать при выборе какой-либо из
них.
4.4.2.4.1.	Договор типа F1 “Простой
технический осмотр”
Договор этого типа заключается в периоди-
ческом, 4 раза в год, посещении установки с
целью ее технического осмотра. Цена такого
договора включает стоимость труда холодиль-
щика, который должен обеспечить выполнение
некоторого определенного числа задач (см. разд.
4.4.3).
4.4.2.4.2.	Договор типа F2 “Простое
техническое обслуживание”
По договору этого типа дополнительно к
работам по договору типа F1 добавляется бес-
платный ремонт оборудования, за исключени-
ем стоимости поставляемых запасных частей,
которые оплачиваются по отдельному счету. Ра-
боты по ремонту установки производятся тех-
никами-холодильщиками, обеспечивающими
эксплуатацию и техническое обслуживание ус-
тановок.
4.4.2.4.3.	Договор типа F3 “Полное
техническое обслуживание”
Данный договор включает работы по дого-
вору F2 и, кроме того, предусматривает постав-
ку запасных частей и заправки контура хлада-
гентом. Работы производятся техниками-холо-
дильщиками, которые обеспечивают эксплуата-
цию и техническое обслуживание установок.
Договор не предусматривает работы по вводу
в строй крупного оборудования.
1124
4. СБОРКА, СДАЧА В ЭКСПЛУАТАЦИЮ И ОБСЛУЖИВАНИЕ ХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
4.4.1.4.4. Договор типа F4 “Полное
техническое обслуживание
с всеобъемлющей гарантией”
Этот тип договора полностью освобождает
потребителя (заказчика) от любых забот о со-
держании, техническом обслуживании и ремон-
те его холодильной установки и позволяет оп-
ределить в своем бюджете расходы на техни-
ческое обслуживание, которые включают фонд
оплаты труда и стоимость заменяемого обору-
дования и расходных материалов. Договор типа
F4 обычно учитывает возможные товарные по-
тери, связанные с неисправностями установки
и предусматривает гарантии по поддержанию
требуемых значений температур в торговом
оборудовании (прилавках, витринах, шкафах)
и холодильных камерах.
4.4.3. Работы по техническому
обслуживанию
В разд. 4.4.1 мы познакомились с опреде-
лением, которое стандарт NF Х60-010 дает по-
нятию “техническое обслуживание”, объединяя
в нем два типа операций: контроль за поддер-
жанием работоспособного состояния н, при не-
обходимости, восстановление работоспособного
состояния за счет ремонта.
Во многих холодильных установках, осна-
щенных системами дистанционного наблюде-
ния, управления и предупреждения отказов,
значительное число контрольных операций осу-
ществляется автоматически. Вместе с тем не-
которые нз этих операций с определенной пе-
риодичностью должны выполняться вручную.
Разумеется, виды осуществляемых проверок
могут меняться в зависимости от типа рассмат-
риваемой холодильной установки, и если про-
верки и работы по техническому обслужива-
нию, перечисленные ниже, составляют основу
для совокупности установок различных типов,
то очевидно, что в каждом конкретном случае
они должны быть дополнены. Именно поэто-
му, например, в случае холодильного склада1
особое внимание должно уделяться внешним
факторам и условиям, в которых работает хо-
лодильная установка, в том числе состоянию
теплоизолирующих панелей, которые могут
быть повреждены ударами тележек грузчиков
или испорчены по различным причинам, что
может потребовать термографической провер-
ки для контроля состояния теплоизоляции Если
этот холодильный склад используется в качестве
хранилища фруктов, например, и на его обслу-
живание заключен договор типа F1, следова-
тельно с четырьмя осмотрами в год, то эти ос-
мотры должны быть не распределены в тече-
ние года равномерно, а приурочены к соответ-
ствующему сезону. Так, для хранилища на юге
Франции, предназначенного для персиков и/или
абрикосов, должно быть предусмотрено одно
посещение в конце апреля - начале мая, что
соответствует началу сезона, одно посещение
в июне-июле, т. е. в разгар сезона, одно посе-
щение в августе, т. е. по окончании разгара се-
зона, и одно посещение в октябре, когда сезон
полностью закончился1.
Кроме того, для вновь собранных и введен-
ных в эксплуатацию установок может потребо-
ваться повышенная периодичность проверок на
время приработки до тех пор, пока различное
оборудование не будет полностью отрегулиро-
вано и настроено. Например, масло, так же как
и фильтры, должно быть заменено после 500 -
1 000 часов работы или даже меньше согласно
указаниям изготовителя.
Во всех случаях специалист, которому по-
ручено проведение работ по техническому об-
служиванию, должен заполнить в 2 экземпля-
рах документ, уточняющий день проведения
работы, ее продолжительность и содержащий
подробное описание выполненных операций, а
также любые замечания, способные предупре-
дить появление какой-либо неисправности или
улучшить работу установки. Дубликат этого до-
кумента будет передан заказчику (потребите -
1 По этому поводу рекомендуем обратиться к докумен-
ту, изданному Национальным объединением теплоизоляци-
онных материалов (SNI), уточняющему минимум работ по
техническому обслуживанию.
1 См. также “Хранилища фруктов. Некоторые правила
по техническому обслуживанию” (Stations fruitieres, quelles
regies pour 1'entretion, C. Fontanel, Revue Pratique du Froid,
1990, №710, p.100-101).
4.4.3. РАБОТЫ ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ ОБСЛУЖИВАНИЮ
1125
лю), а оригинал должен на всякий случай хра-
ниться в архивах исполнителя (эксплуатацион-
ника).
4.4.З.1.	Работы по обслуживанию
холодильного контура
Основными простейшими проверками, ко-
торые надлежит осуществить, являются:
-	проверка отсутствия утечек хладагента;
-	проверка отсутствия влаги в холодильном
контуре;
-	проверка отсутствия воздуха и других не-
конденсирующихся примесей;
-	проверка полноты возврата масла.
Перечисленные выше проверки сами по
себе требуют выполнения многочисленных опе-
раций, проводимых на холодильной установке
во всей ее совокупности. В числе этих опера-
ций можно назвать, например, обнаружение
утечек в уязвимых местах холодильного конту-
ра: сварных швах, соединениях, уплотнениях,
наблюдение за индикатором смотрового стек-
ла на жидкостной магистрали, сброс неконден-
сирующихся примесей, если не предусмотрена
его автоматизация, и наблюдение за уровнем
масла в картере.
Что касается различных агрегатов и узлов
холодильной установки, взятых по отдельнос-
ти, то основные операции по их проверке и тех-
ническому обслуживанию перечислены в при-
водимом ниже перечне. Этот перечень не явля-
ется исчерпывающим, тем более, что в совре-
менных установках многие проверки часто осу-
ществляются в непрерывном режиме системой
дистанционного наблюдения и обслуживания и
в приводимом ниже перечне не рассматрива-
ются. Внесенные в список операции касаются,
таким образом, только проверок, осуществляе-
мых вручную. Итак, рекомендуются следующие
мероприятия.
Для компрессоров'.
-	регулярный химмотологический анализ
масла (2 раза в год);
-	контроль уровня и количества масла;
-	замена масла (не реже 1 раза в год или
через каждые 8 000-10 000 часов работы);
-	проверка работы картерного элекгроподо-
гревателя;
-	контроль износа поршневых колец и кла-
панов, подтяжка шпилек головки блока до за-
данного усилия затяжки с помощью моментного
ключа;
-	контроль работы системы регулирования
мощности;
-	проверка крепления компрессора и состо-
яния вибропоглощающих устройств;
-	проверка гибких шлангов, соединяющих
компрессор с всасывающей и нагнетательной
магистралями и глушителями, если они предус-
мотрены;
-	проверка эффективности работы маслоот-
делителя и выравнивания уровня масла с по-
мощью указателей уровня масла;
-	контроль работы вентилятора головки бло-
ка после его очистки;
-	контроль нормальной работы предохрани-
тельных устройств.
Для испарителей'.
-	проверка воздуховодов и вентиляционных
каналов обдува;
-	проверка правильности положения ство-
рок, расхода воздуха и прохождения воздушных
потоков;
-	очистка ребер, створок воздуховодов и
вентиляторов;
-	проверка системы оттаивания: полнота
оттаивания, скорость образования шубы, подо-
грев бака для приема талой воды и сточных
трубопроводов;
-	проверка ТРВ или распределителя жидко-
го хладагента.
Для конденсаторов (в зависимости от того,
чем они охлаждаются - водой или воздухом):
-	проверка входных и выходных воздухово-
дов;
-	проверка форсунок для распыла воды в
градирнях, поверхностей теплообмена и колец,
каплеуловителей и каплеотражателей, прием-
ных баков для воды, оребрения, задвижек (ство-
рок), вентиляторов;
-	проверка отложений накипи там, где цир-
кулирует вода;
1126
4. СБОРКА, СДАЧА В ЭКСПЛУАТАЦИЮ И ОБСЛУЖИВАНИЕ ХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
-	контроль полноты очистки от солей и при-
месей струящейся в градирне воды;
-	лабораторный анализ воды, подаваемой в
систему охлаждения (водородный показатель и
жесткость);
-	проверка системы обработки воды и до-
зировки противоводорослевых добавок;
-	проверка системы, предотвращающей за-
мерзание воды.
Для трубопроводов'.
-	выявление возможных следов конденса-
ции на наружных поверхностях или начала кор-
розии1 ;
-	контроль затяжки стыков и, при необхо-
димости, подвесок и опор;
-	проверка теплоизоляции;
-	контроль состояния маркировочных над-
писей и окраски, обеспечивающих распознава-
ние и идентификацию различных контуров.
Для двигателей'.
-	проверка достаточности их охлаждения;
-	периодическая очистка корпусов, в том
числе оребрения;
-	проверка надежности их крепления к фун-
даменту;
-	проверка упругих муфт, шкивов (вырав-
нивание), ремней (степень износа, натяжение),
жестких муфт.
Для насосов:
-	контроль отсутствия перегрева;
-	проверка направления вращения;
-	очистка оребрения.
К этому перечню различных работ следует,
разумеется, добавить смазку подшипников
скольжения и качения, так же как обычные про-
верки машинного зала, а именно: контроль за
беспрепятственным проветриванием вверху’ и
внизу, проверку состояния входных дверей, на-
личия и состояния огнетушителей, сроков их
проверки и наличия регистрационных отметок,
а также наличие средств защиты (маски, очки)
и медицинской помощи (аптечка, медицинские
сумки).
1 См. “Источник повреждений в контуре” (Un pertur-
bateur dans le circuit, J. Foyen, Revue Pratique du Froid, 1990.
№708, p.102-110).
Что касается особенностей очистки различ-
ного оборудования, то ее следует проводить раз-
личными способами в зависимости от очища-
емого агрегата. Так, для наружных теплообмен-
ников, т. е. конденсаторов или орошаемых по-
верхностей, очистку можно производить сжа-
тым воздухом при условии, что давление в
струе будет ниже давления деформации ребер
или градиренных колец. Можно также преду-
смотреть промывку теплой водой, подаваемой
под небольшим давлением, при наличии воз-
можности последующей сушки промытых час-
тей, как правило, в защищенном от воздействия
неблагоприятных атмосферных условий месте.
Для теплообменников, расположенных внут-
ри помещений, очистку лучше всего произво-
дить только с помощью водяных пульверизато-
ров. При наличии в составе установки конден-
саторов с водяным охлаждением в первую оче-
редь необходимо предотвратить образование
накипи и отложений с помощью химических
средств. То же самое следует делать для оро-
шаемых поверхностей, если они сильно загряз-
нены. Что касается ухода за теми частями хо-
лодильной установки, которые находятся в кон-
такте с пищевыми продуктами, то для них тре-
буется абсолютное соблюдение санитарных
правил, запрещающих использование различ-
ных моющих средств. Так, например, испари-
тели холодильных камер и торгового холодиль-
ного оборудования для скоропортящихся про-
дуктов должны очищаться с помощью бактери-
цидных и антигрибковых средств1.
1 См. “Ограничения и законодательство” или “Очища-
ющая способность, тепловые и охлаждающие свойства ма-
териалов” (Contraintes et regiementation (ou Aptitude au
nettoyage et performances thermiques et frigorufiques des
materiells), E. Morelli, Revue Pratique du Froid, 1990, №714,
p.50 - 52). Законодательство по вопросам гигиены холодиль-
ного оборудования и помещений, контактирующих с про-
дуктами питания, изложено в различных документах, основ-
ными нз которых являются:
• Закон №71-736 от21.07.71, вводящий в действие ста-
тьи 258,259 и 262 Сельскохозяйственного Кодекса.
• Циркуляр DQ/SVHA-C80 №8082 от27.06.80 относи-
тельно общих правил гигиены для материалов, используе-
мых в общественном питании и при любой переработке пи-
щевых продуктов.
• Директива Совета ЕЭС №89-392 от 14.06.80, прило-
4.4.3. РАБОТЫ ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ ОБСЛУЖИВАНИЮ
1127
4.4.3.2.	Работы по обслуживанию
электрооборудования1
В начале разд. 4.3.2 мы уже уточнили, что
половину неисправностей холодильных устано-
вок следует отнести на счет электрооборудова-
ния, откуда становится понятной важность про-
жение 1: Основные требования по обеспечению безопасно-
сти и соблюдению санитарных норм при проектировании и
создании оборудования.
•	Руководство Национального научно-исследовательс-
кого центра общественного питания (CNERPAC) №2 по об-
щим правилам гигиены: холодильное оборудование и по-
мещения на предприятиях общественного питания.
•	Руководство Научно-исследовательской лаборатории
общественного питания (LERPAC) по способам очистки
тоннельных морозильников.
•	Стандарты NF D74-003 “Торговое холодильное обо-
рудование. Рекомендации по размещению, использованию
и обслуживанию” и NF U60-010 “Оборудование для сельс-
кохозяйственных пищевых продуктов. Правила разработки
для обеспечения требований гигиены при использовании”,
а также стандарты серии Т72 “Антисептические и дезин-
фецирующие средства”.
Существует также проект стандарта “Насосы и краны.
Правила разработки для обеспечения требований гигиены
при использовании” и товарное клеймо NF соответствия
требованиям пищевой гигиены, которое выдается Объеди-
нением по усовершенствованию оборудования для обще-
ственного питания (GAMAC) и удостоверяет соответствие
оборудования требованиям пригодности к очистке и охлаж-
дающим или тепловым свойствам, рекомендованным пра-
вилами.
•	За справками обращаться также в следующие орга-
низации:
Ассоциация по продвижению на рынок продукции сель-
скохозяйственной промышленности (APR1A, Assotiation pour
la Promotion Industrie Agriculture, 35, rue du General Foy.
75008, Paris, Tel.(l) 42-93-19-24); Национальный исследо-
вательский центр ветеринарии и продуктов питания
(CNEVA, Centre National d'Etudes Veterinaires et Alimentaires,
22, rue Pierre Curie, 94701, Maisons Alfort, Tel (1) 49-77-13-
60); Научно-исследовательская лаборатория общественно-
го питания (LERPAC, Laboratoire d'Etudes de Recherches pour
Г Alimentation Collective, 5, rue Mazet, 75006, Paris, Tel (1) 43-
25-97-46); Национальный научно-исследовательский центр
общественного питания (CNERPAC, адрес тот же, что
LERPAC).
1 См. “Обслуживание промышленных холодильных ус-
тановок: обязательность контроля” (Maintenance des instal-
lations fngorifiques industrielles: le devoir de surveillance,
C.Fontanel, Revue Pratique du Froid, 1989, № 688, p.46-51).
См. также n. 4.6 “Электроустановки” стандарта NF E35-
400.
филакгических мероприятий и контроля за ра-
ботой электрооборудования. В первую очередь
это:
-	проверка соответствия совокупности элек-
трооборудования требованиям различных стан-
дартов Французской ассоциации стандартов
AFNOR (NF С15-100, 20-010, 20-030 и Рго-
motelec);
-	проверка средств защиты от перегрузки по
току, пробоя на массу, защиты двигателя;
-	проверка целостности изоляции и режи-
ма холостого хода;
-	контроль силы тока в каждой из фаз и
межфазных напряжений;
-	проверка систем дистанционного контро-
ля и обслуживания;
-	проверка сигнальных ламп, светодиодов
и других сигнальных устройств.
Проверку сечения кабелей, их защиты при
прокладке сквозь стены, достаточность числа
электроцепей и т.д. следует провести сразу же
при приемке электрооборудования. С другой
стороны, необходимо следить за тем, чтобы все
последующие ремонтные работы были выпол-
нены с неукоснительным соблюдением всех
правил и требований. Контроль за состоянием
электрооборудования обычно осуществляется в
ходе обязательных ежегодных проверок специ-
ализированными организациями, такими, как
SOCOTEC, APAVE1. Напомним, что электро-
оборудование, предназначенное для установок
и помещений повышенной опасности (напри-
мер, для установок, работающих на аммиаке),
должно удовлетворять специальным мерам бе-
зопасности.
4.4.3.3.	Противопожарная защита
Техническое обслуживание холодильных
установок и их электрооборудования необходи-
мо ие только для того, чтобы обеспечить безуп-
речную работу агрегатов. Оно должно также
способствовать предупреждению возникнове-
ния пожароопасных ситуаций. Статистические
1 Французские аналоги Энергонадзора и Госгортехнад-
зора.- Примеч.пер.
1128
4. СБОРКА, СДАЧА В ЭКСПЛУАТАЦИЮ И ОБСЛУЖИВАНИЕ ХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
данные, полученные в разных странах1, пока-
зывают, что в частном случае холодильных
складов, взятом в качестве примера, причиной
от 30 до 35 % пожаров являются неисправнос-
ти электрооборудования и от 4 до 6 % пожаров
обусловлены утечками хладагента с последую-
щим взрывом.
Еще одной нз наиболее распространенных
причин пожара примерно в 30 % случаев яв-
ляются работы, связанные с необходимостью
нагрева каких-либо участков (сварка, работы с
открытым пламенем). Отсюда становится по-
нятной ие только значимость технического об-
служивания, но и необходимость его проведе-
ния с соблюдением простейших мер безопас-
ности.
Приведенные выше статистические данные
показывают, что предусмотренные противопо-
жарные средства следует подвергать периоди-
ческим проверкам таким образом, чтобы обес-
печить их постоянную готовность к работе в
любое время. Соответствующие проверки мо-
гут быть проведены в ряде случаев эксплуата-
ционниками2 . Кроме того, напомним, что в
любой холодильной установке отдельные за-
движки или дымовые отдушины должны иметь
определенные характеристики по огнестойкос-
ти и возгораемости. Обычно эти характеристи-
ки проверяются в процессе приемки установ-
ки, однако впоследствии в случае замены дан-
ных устройств их противопожарные свойства
также должны подтверждаться. Впрочем, на-
званные элементы должны быть сертифициро-
ваны Обществом сертификации элементов про-
тивопожарной защиты, предназначенных для
строительства (Acerfeu)3.
1 Заимствовано из статьи “Причины и предупреждение
пожароопасных ситуаций в холодильных складах” (Origine
et prevention des risques d'incendie les entrepots frigorifiques,
C.Fontanel, Revue Pratique du Froid, 1989, №698, p.49-56).
2 Что касается частного случая холодильных складов,
рекомендуем обратиться к книге “Защита холодильных скла-
дов от пожара” (Protection des entrepots frigorifiques contre
1'incendie, PYC Ed.).
3 В это общество входят Научно-технический центр со-
оружений (CSTB), Производственно-технический центр
металлоконструкций (CTICM) и Объединение по производ-
ству оборудования для изготовления огнестойких материа-
лов и ликвидации задымленности (GIF).
4.4.3.4.	Журнал технического
обслуживания
Стандарт NF Е35-400 уточняет, что на каж-
дую холодильную установку должен заводить-
ся журнал технического обслуживания, в кото-
ром необходимо указывать все операции или
замечания, имевшие место в процессе ее эксп-
луатации. Кроме того, должен быть предусмот-
рен технический паспорт1, в котором отража-
ются результаты проверок установки и к кото-
рому в качестве приложения подшиваются про-
токолы о характере н результатах выполнения
предписанных правилами работ. В этом же пас-
порте объединяются документы на разные аг-
регаты и узлы установки (чертежи, формуляры,
акты или свидетельства об испытаниях н т.д ).
Хотя по ходу настоящего раздела мы уже час-
тично уточнили содержание операций по тех-
ническому обслуживанию, тем не менее отме-
тим, что названный стандарт содержит следу-
ющие дополнительные указания относительно
таких операций. “Во избежание повреждений
оборудования и несчастных случаев все агре-
гаты и узлы установки должны содержаться
персоналом, которому поручено их обслужива-
ние, в безукоризненном состоянии. Возникшие
неисправности и утечки следует устранять не-
медленно. Если при проведении ремонтных
работ или работ по модернизации установки
появляется необходимость использования элек-
тродуговых сварочных агрегатов или газовой
горелки с открытым пламенем для сварки или
пайки, работы можно начинать только тогда,
когда помещения для них будут надлежащим
образом проветрены. Во время этих работ не-
прерывно должны функционировать вытяжные
вентиляторы, если они существуют, в против-
ном случае все окна и дверн в помещении дол-
жны держаться открытыми. Необходимые за-
щитные средства должны находиться в непо-
средственной близости от места проведения ра-
1 Форма технического паспорта, содержащего нормы и
правила их применения, была установлена Национальным
профессиональным союзом по эксплуатации холодильного
оборудования (USNEF Union Syndicale Nationale des Ex-
ploitations Frigorifiques, 5, avenue de 1'Opera, 75001, Paris).
4.4.3. РАБОТЫ ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ ОБСЛУЖИВАНИЮ
1129
бот, а в случае работ с электродуговой сваркой
или газовой пайкой под рукой всегда должны
быть огнетушители. Сварочные или паяльные
работы должны выполняться только квалифи-
цированными специалистами. При сварке или
пайке, проводимой на оборудовании и трубо-
проводах, необходимо убедиться в их полном
опорожнении и отсутствии в них любых взры-
воопасных смесей и масла.
При заполнении контура установки хлада-
гентом особое внимание нужно уделить содер-
жимому баллона, предназначенного для заправ-
ки, чтобы исключить возможность попадания
в контур среды, способной вызвать мощный
взрыв или несчастные случаи. По окончании
заливки хладагента заправочные баллоны сле-
дует немедленно отсоединить от системы. За-
правочные баллоны не должны быть перепол-
нены. Следует как можно чаще взвешивать за-
правочные баллоны при заливке в них хлада-
гента: его количество ни в коем случае не дол-
жно превышать предельно допустимое для дан-
ного баллона значение. Допустимая масса хла-
дагента для данного баллона обозначается
клеймом на его наружной стенке”.
4.5.	Рекламации и претензии, отраслевые правила,
стандарты и нормы, дополнительная литература
4.5
4.5.1.	Рекламации и претензии
Создание холодильной установки носит ком-
плексный характер, и ее нормальная работа в
целом, т.е. работа, результаты которой полнос-
тью удовлетворяют потребителя, может рас-
сматриваться как выполнение определенных
условий, таких, как:
-	нормальная работа самой холодильной
установки, означающая, что установка была
правильно рассчитана, спроектирована и собра-
на с соблюдением всех профессиональных тре-
бований, применением надежного оборудова-
ния и ее эксплуатационные характеристики пол-
ностью отвечают нуждам потребителя;
-	соответствие помещений для размещения
узлов и агрегатов холодильной установки за-
данным параметрам и характеристикам, что
обусловливает ее нормальную работу и получе-
ние тех результатов, которые были или долж-
ны были быть предусмотрены при составлении
сметы и техническом описании работ. Очевид-
но, например, что если теплоизоляция холо-
дильной камеры не позволяет получать коэф-
фициент теплопередачи, предусмотренный про-
ектной организацией, то могут возникнуть по-
дозрения, что холодильная установка не полно-
стью удовлетворяет нужды потребителя, хотя на
самом деле она может оказаться совсем ни при
чем.
Отсюда легко понять, что многочисленные
претензии могут быть результатом ситуации,
затрагивающей интересы большого числа заин-
тересованных сторон: потребителя, проектиров-
щика, монтажника, эксплуатационника, выпол-
няющих различные инженерно-технические
работы, теплоизоляционные, общестроитель-
ные (например, прокладка вентиляционных
шахт для подачи воздуха, сечение которых ока-
залось не соответствующим требованиям),
электромонтажные и т.д.
Некоторые претензии могут предъявляться
вообще посторонними лицами, например, по
поводу чрезмерного шума градирни.
В рамках данной книги у нас нет возмож-
ности подробно обсудить весьма сложную про-
блему претензий и рекламаций в области хо-
лодильной техники, но мы хотели бы дать чи-
тателю, который будет сталкиваться с этой про-
блемой, рекомендации относительно того, где
можно своевременно получить дополнительную
информацию и консультации, прежде чем при-
нимать решения, которые иногда могут иметь
очень серьезные последствия.
Вот почему ниже мы попытаемся объеди-
нить различные сведения о том, какие пути
можно для этого использовать.
Во Франции существует Национальная ком-
пания судебных экспертов в области холодиль-
ной техники, искусственного климата и холо-
дильной теплоизоляции (CNEFIC, Compagnie
Nationale des Experts Judiciares en Genie Frigo-
rifique, Genie Climatique et Isolation Frigo-
rifique)1, аккредитованная при Апелляционном
суде и/илн Административных судах. Члены
этой компании распределяются по классам в
зависимости от специализации, а именно .
-	А. Торговое холодильное оборудование;
-	В. Холодильное оборудование всех типов
и мощностей с любыми хладагентами;
-	С. Корабельные (морские) холодильные
установки любых мощностей;
-	D. Домашние кондиционеры;
-	Е. Кондиционеры и установки искусствен-
ного климата промышленного назначения и
предприятий хранения и переработки сельско-
хозяйственных продуктов питания;
' Штаб-квартира CNEFIC находится по адресу: 17, rue
Guillaume Apollinair, 75006, Paris, tel.(l)-45-44-52-52. Ком-
пания ежегодно публикует списки своих членов.
4.5.2. ОТРАСЛЕВЫЕ НОРМЫ, ПРАВИЛА И СТАНДАРТЫ
1131
-	F. Кондиционеры и установки искусствен-
ного климата всех мощностей и всех систем для
обеспечения комфортных условий жизнедея-
тельности человека;
-	G. Кондиционеры и установки искусст-
венного климата всех мощностей и всех систем
специального назначения (операционных и
т.д.);
-	Н. Тепловые насосы для жилых помеще-
ний;
-	I. Тепловые насосы всех мощностей лю-
бого назначения;
-	J. Наземный холодильный транспорт с уп-
равляемой температурой;
-	К. Теплоизоляционные покрытия (вклю-
чая изотермические столярные изделия) агре-
гатов и трубопроводов;
-	L. Теплоизоляция транспортных средств;
-	М. Хранение продуктов растительного или
животного происхождения в охлажденном виде.
Кроме того, читатель сможет найти весьма
полезные сведения в следующих статьях.
•	“Техническое обслуживание и претензии
в хранилищах для фруктов с контролируемой
атмосферой” (С.Fontanel, Revue Pratique du
Froid, 1987, № 642, p.61-74), где рассматрива-
ются следующие ключевые моменты:
-	контроль состава и параметров атмосфе-
ры; аппаратура управления и контроля; испы-
тания, ввод в эксплуатацию, приемка; перио-
дические проверки; техническое обслуживание;
претензии в процессе эксплуатации; типы пре-
тензий; перечень возможных претензий к кон-
тролируемой атмосфере; решение споров путем
проведения экспертизы.
•	“Техника проведения экспертиз, эксперти-
зы по взаимной договоренности и по решению
судов” (R.Elziere, Revue Pratique du Froid, 1989,
№ 684, p.68-69).
•	“Экспертиза теплоизоляции, недостатки,
обусловленные несовершенством соглаше-
ний” (G. Patierno, Revue Pratique du Froid, 1989,
№ 684, p.70-71).
•	“Доставка скоропортящихся продуктов и
претензии” (C.Fontanel, Revue Pratique du Froid,
№ 684, 1989, p.72-75), где рассматриваются
следующие ключевые моменты:
-	технология и методы; результаты, конкрет-
ные случаи.
•	“Эксперт и море” (C.Foutanel, Revue Pra-
tique du Froid, 1989, № 684, p.76-81), где об-
суждаются следующие основные вопросы:
-	скорость устранения неисправностей; на-
значение куратора для защиты интересов отсут-
ствующего потребителя; подлежащие проведе-
нию испытания и быстрота получения резуль-
татов; разбор примера; план протокола морс-
кой экспертизы; редакция протокола; значение
опыта.
•	“Профессия холодильщика: лицом к юри-
дическим проблемам” (Судебный адвокат Mait-
re Bernard Slive, Revue Pratique du Froid, 1989,
№ 684, p.89-90), где рассматриваются следу-
ющие аспекты:
-	разработчики и оптовые поставщики; мон-
тажник; потребитель; инженер-консультант;
споры; случаи из практики; холодильщики и
строители; договор на обслуживание и ремонт;
об образе действий и поведении; преимущества
опыта.
•	“Ответственность технического специали-
ста” (C.Fontanel, PRoy, PRaymond, M.Barbazza,
Revue Pratique du Froid, 1991, № 728, p.82-94),
где обсуждаются следующие основные вопро-
сы:
-	как действовать в случае возникновения
претензий и как их избежать; что делать при
назначении экспертизы в судебном порядке;
договорные документы до и после пуска уста-
новки; изменение качества; квалификация; ви-
ды предлагаемых страховых обязательств.
•	“Предупреждение претензий: десять запо-
ведей” (C.Fontanel, Revue Pratique du Froid,
1992, №764, p.31).
4.5.2.	Отраслевые нормы, правила
и стандарты
Предыдущие разделы, посвященные сбор-
ке, вводу в эксплуатацию, эксплуатации и тех-
ническому обслуживанию холодильной уста-
новки, позволяют нам утверждать, что такая
установка со всех точек зрения является пред-
метом забот квалифицированных специалистов,
тем более, что проблемы защиты окружающей
среды требуют использования новых специфи-
ческих технологий. Отсюда понятна необходи-
мость разработки и внедрения соответствую-
1132
4. СБОРКА, СДАЧА В ЭКСПЛУАТАЦИЮ И ОБСЛУЖИВАНИЕ ХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
щих отраслевых нормативно-технических до-
кументов, не только регламентирующих проек-
тирование, монтаж и эксплуатацию холодиль-
ных установок, но и обеспечивающих сохран-
ность имущества, безопасность персонала, а
также уровень подготовленности предприятия.
Конечно, в рамках настоящей книги мы не
можем полностью изложить содержание таких
документов, однако предлагаем ознакомиться с
их названиями и перечнем разделов и подразде-
лов. Тем самым мы даем возможность читате-
лю сразу определить, рассматривает ли тот или
иной документ вопросы, которые его интересуют.
4.5.2.1.	Правила эксплуатации
холодильных установок CECOMAF1
Данный документ содержит следующие раз-
делы.
1.	Предисловие.
2.	Благодарности.
3.	Область применения.
4.	Основные узлы и агрегаты.
4.1.	Компрессоры.
4.2.	Конденсаторы и испарители.
4.3.	Трубопроводы и их соединительные
части.
4.4.	Запорная арматура.
4.5.	Устройства сброса давления.
4.6.	Устройства для стравливания возду-
ха.
4.7.	Устройства опорожнения.
4.8.	Устройства для слива масла.
5.	Структура холодильных установок.
,5.1. Герметичные системы.
5.2.	Моноблочные системы.
5.3.	Разнесенные системы.
5.4.	Составные части и подсистемы.
6.	Особенности конструкции.
6.1.	Тройная откачка.
6.2.	3аправка запасного резервуара.
6.3.	Чистота систем.
6.4.	Испытания на герметичность.
6.5.	Устройства опорожнения.
7.	Сборка и контроль.
1 Европейский комитет предприятий по производству
холодильного оборудования (Comite Europeen des Con-
structeurs de Materiel Frigorifique, 39-41, rue Louis Blanc,
92400 Courbevoie, Tel. (1) 47-17-62-92). Полностью текст
приведен в книге “Практическое руководство по холодиль-
ным установкам” (Pratique des installations frigorifiques, PYC
Ed.).
7.1.Монтаж оборудования.
7.2.Стандартные проверки оборудова-
ния.
7.3.Очистка контура, загрязненного пос-
ле аварии герметичного или полугерметич-
ного компрессора и заклинивания электро-
двигателя.
8.	Использование.
8.1.	Советы пользователю.
9.	Слив, повторное использование и исклю-
чение из обращения хладагентов.
9.1.	Конструкция оборудования.
9.2.	Сборка и техническое обслуживание.
9.3.Изъятие из обращения.
10.	Другие хладагенты.
11.	Профессиональная подготовка персона-
ла.
12.	Обращение с хладагентами и их хране-
ние.
12.1.	Хранение.
12.2.	Использование.
12.3.	Перелив хладагентов из одних ем-
костей в другие.
4.5.2.2.	Перечень требований
к конструкции, проектированию,
сборке, эксплуатации и техническому
обслуживанию холодильных установок
и установок искусственного климата,
а также к профессиональной
подготовке персонала в данной
области. Межотраслевой протокол по
правилам определения степени
подготовленности предприятий
к работам с хладагентами CFC 11,12,
113,114 н 115 в холодильных
установках и установках
искусственного климата,
не относящихся к классу бытовых1
Содержание “Перечня...”
1.	Введение.
1 Данные документы разработаны по инициативе сле-
дующих отраслевых профсоюзов: UNICLIMA (Профсоюз
производителей воздуходувного, теплового, термодинами-
ческого н холодильного оборудования), SNEFCA (Нацио-
нальная профсоюзная палата предприятий по производству
холодильной техники, оборудования предприятий обще-
ственного питания и кондиционирования воздуха), UCF
(Французский союз работников промышленности Искусст-
венного климата), SGNF (Генеральный и национальный
профсоюз работников холодильной промышленности),
SNEC (Национальный профсоюз предприятий управления
теплосетями и установками искусственного климата).
4.5.3. ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА
1133
2.	Проектирование и разработка.
1.	Проектирование комплектующих.
2.	Разработка холодильных установок.
3.	Сборка и ввод в эксплуатацию.
1.	Сборка.
2.	Ввод в эксплуатацию.
4.	Техническое обслуживание, ремонт и
предотвращение ущерба.
1.	Техническое обслуживание.
2.	Ремонт.
3.	Предотвращение ущерба.
5.	Профессиональная подготовка, требова-
ния к квалификации персонала, оборудование
специализированных предприятий, подготовка
пользователей.
1. Основы подготовки монтажников, ре-
монтников и эксплуатационников.
2. Каталог оборудования, минимально
необходимого Для специализированных
предприятий.
Содержание “Межотраслевого протокола..
I.	Определение и критерии степени подго-
товленности предприятий1.
II.	Применение критериев степени подго-
товленности.
III.	Прием на работу.
IV	Условия ввода в действие.
4.5.2.3. Стандарт AFNOR NF Е35-400
“Установки холодильные. Правила
безопасности”.
Содержание
1.	Общие положения.
2.	Определения.
3.	Классификация.
3.1.	Условия размещения.
3.2.	Системы охлаждения.
3.3.	Группы хладагентов и допустимые
области применения.
4.	Холодильные машины и аппараты.
4.1.	Расчетное давление, рабочее давле-
ние и давление испытания.
4.2.	Компрессоры и сосуды, работающие
под давлением.
1 Существует множество стандартов (NF EN29000 и
далее), посвященных обеспечению качества продукции и
управлению качеством.
4.3.	Трубопроводы для хладагентов и их
принадлежности.
4.4.	Индикаторная аппаратура.
4.5.	Защита от забросов давления.
4.6.	Электрооборудование.
4.7.	Машинные залы.
4.8.	Специальные требования к безопас-
ности.
5.	Особенности использования хладагентов
и систем охлаждения в зависимости от усло-
вий размещения.
6.	Обозначения, наносимые на установку.
7.	Эксплуатация, техническое обслужива-
ние, инструкции по мерам безопасности и за-
щитные средства.
Приложение I. Общие нормы и норматив-
ные акты для аппаратов под давлением.
Приложение II. Хладагенты, их физические
и физиологические характеристики.
4.5.3. Дополнительная литература
Прежде чем закончить этот последний, чет-
вертый раздел, мы хотели бы познакомить чи-
тателя с оглавлением четырех книг, в которых
можно получить дополнительную информацию
по вопросам, ие нашедшим детального освеще-
ния в рамках данной работы. Названия основ-
ных разделов и подразделов позволят читате-
лю определить, сможет ли та или иная книга
дать ему ответы на поставленные перед ним
вопросы.
4.5.З.1.	Заметки холодильщика1
Оглавление
1.	Прослушивание работы холодильной ус-
тановки.
1.1.	Понимание работы установки.
1.2.	Анализ работы основных узлов и их
подбор.
1.3.	Прослушивание.
2.	Техническое обслуживание, эксплуатация.
2.1.	Критерии нормальной работы.
2.2.	Проверки.
1 Itineraire du frigoriste, J.Bemier, PYC Ed., 196 p.
1134
4. СБОРКА, СДАЧА В ЭКСПЛУАТАЦИЮ И ОБСЛУЖИВАНИЕ ХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
2.3.	Поддержание работоспособного со-
стояния.
2.4.	Техническое обслуживание, договор
на техническое обслуживание.
3.	Эксплуатация.
3.1.	Эксплуатация холодильной установ-
ки.
3.2.	Повышение качества управления хо-
лодильной установкой.
3.3.	Гибель холодильной установки. Ког-
да? Почему?
4.	Практика ремонта.
4.1.	Обнаружение и локализация утечек.
4.2.	Заправка хладагента.
4.3.	Запуск.
4.4.	Выявление и анализ неисправнос-
тей.
4.5.	Замена неисправных узлов.
4.6.	Слив хладагента и опорожнение кон-
тура.
4.7.	Замена хладагента в установке.
4.8.	Промывка контура.
4.9.	Арсенал инструментов холодильщи-
ка.
4.5.3.2.	Новые электрические схемы.
Применение в холодильной технике1
Оглавление
Часть I. Электропитание двигателя холодиль-
ного агрегата.
Часть II. Регулирование холодильных контуров.
Цепи управления и автоматики.
1.	Условные обозначения реле температуры
н давления.
2.	Простая станция с естественной цирку-
ляцией.
3.	Простые станции, регулируемые реле ок-
ружающей температуры.
4.	Простые станции, регулируемые реле низ-
кого давления.
5.	Простые станции со смешанным регули-
рованием.
6.	Принципы автоматизации холодильных
контуров.
7.	Использование линии безопасности.
1 Nouveaux schemas electriques, applications fngorifiques,
J.Estrem, PYC Ed. 280 p.
8.	Дифференциальное реле давления масла.
9.	Станции с отрицательной температурой,
оттаивание.
10.	Различные схемы.
Часть III. Домашний холод.
1.	Запуск однофазных герметичных комп-
рессорных агрегатов.
2.	Домашний холодильник.
3.	Домашний морозильник.
4.	Установка для приготовления ледяных
кубиков.
Приложение. Проверка электрических це-
пей. Основы ремонта электрооборудования.
Освещение.
4.5.3.3.	Практическое руководство
по холодильным установкам1
Оглавление
I.	Элементы физики.
1.1.	Температура.
1.2.	Сила и давление.
1.3.	Явление расширения.
1.4.	Состояние вещества.
1.5.	Теплота, работа, энергия.
1.6.	Кондиционеры и окружающая сре-
да.
1.7.	Изменение состояния влажного воз-
духа.
1.8.	Хладагенты.
1.9.	Холодильный цикл.
2.	Узлы и агрегаты холодильных установок.
2.1.	Компрессоры.
2.2.	Конденсаторы.
2.3.	Регуляторы расхода хладагентов.
2.4.	Испарители.
3.	Сеть трубопроводов холодильной уста-
новки.
4.	Ввод холодильной установки в эксплуа-
тацию и контроль ее нормальной работы.
5.	Холодильные установки с компрессорны-
ми агрегатами заводской сборки.
6.	Тепловые насосы.
7.	Ремонт холодильных установок.
7.1.	Инструменты холодильщика.
1 Pratique des installations fngorifiques, H.Noack, R.Seidel,
PYC Ed., 276 p.
4.5.3. ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА
1135
7.2.	Хранение и перелив хладагентов.
7.3.	Техническое обслуживание и под-
держание работоспособного состояния холо-
дильных установок.
7.4.	Правила эксплуатации холодильных
установок.
4.5.3.4.	Карманный справочник по
сливу хладагентов категории CFC и
других хладагентов1
Оглавление
Часть I. Слив.
1.	Причины возникновения необходимости
слива.
1.1.	Требования охраны окружающей
среды.
1.2.	Законодательство.
1.3.	Экономические аспекты.
2.	Состав участников работ по сливу.
2.1.	Роль государства.
2.2.	Пользователи и исполнители: новые
договоры.
2.3.	Персонал материально-техническо-
го снабжения.
2.4.	Образование и система информации.
3.	Замкнутое управление хладагентом в кон-
туре холодильных установок.
3.1.	Принципы разработки замкнутого
управления.
3.2.	Расход утечки.
3.3.	Правила сборки.
3.4.	Правила ввода в эксплуатацию.
3.5.	Правила технического обслужива-
ния.
4.	Оборудование и способы извлечения хла-
дагента.
4.1.	Сливная емкость.
4.2.	Оборудование для опорожнения хла-
дагента в жидком состоянии.
4.3.	Оборудование для откачки хладаген-
та в газовой фазе.
4.4.	Соединительное оборудование.
5.	Повышение эффективности процесса опо-
рожнения установок.
5.1.	Подготовка операции.
5.2.	Подсоединение к холодильному кон-
туру.
5.3.	Выбор способов.
5.4.	Проверки, измерения и расчеты.
Документация.
5.5.	Слив масла.
6.	Подготовка к повторному использованию,
восстановление и уничтожение хладагентов.
6.1.	Загрязнения хладагентов.
6.2.	Способы и оборудование для очист-
ки и фильтрации.
6.3.	Контроль количества.
6.4.	Подготовка к повторному использо-
ванию и восстановление.
6.5.	Уничтожение хладагентов категории
CFC.
Часть II. Физические основы.
1.	Закон упругости паров.
2.	Сдвиг равновесного состояния.
3.	Сверхкритические состояния.
4.	Поведение смесей.
Часть III. Частные случаи.
Бытовой холод.
Небольшая холодильная камера.
Универсам.
Холодильный транспорт.
Неиспользуемый пивоваренный завод.
Центробежный агрегат на R113 и его пере-
оборудование с R11.
Железнодорожный кондиционер.
Автомобильный кондиционер.
1 Vade-Mecum de la recuperation des CFC et autres fluides
frigorigenes, F. Sauer, D.Clodic, PYC Ed., 256 p. Подготовлен
Национальной комиссией no CFC Французской Ассоциации
холода (Commision Nationale CFC de 1'Association Francaise
du Froid), составители Frederique Sauer, Denis Clodic.
Указатель
А
Аббота пиргелиометр 592
абсорбент 2, 337
абсорбер 2, 337
абсорбция 2, 360,435
Авогадро постоянная 177
-число 166, 176
Авогадро - Ампера закон 160,166,167,178
-	- соотношение 169
автомат программируемый 475,479
агрегат герметичный 637
-	компрессорно-конденсаторный 4,644
----полугерметичный (разъемный) 651
-	компрессорный 4, 637
-	мотокомпрессорный 5
адиабата 229
адсорбент 2
адсорбции диаграмма см. диаграмма адсорбции
адсорбция 2, 435
акселерометр 510
акт приемки 1102
альбедометр 592
анемометр 558, 582
-	створчатый 584, 586
-	чашечный 583
-электронный 585
анергия 204
Архимеда сила 189
-теорема 188,194
Б
баланс термодинамический 339
барометр 559, 560
бел 495
Бернулли теорема 442
-	уравнение 444,445,450
Блазиуса уравнение 450
Бойля - Мариотта закон 160,161,162,164
Больцмана постоянная 166
Бофорта шкала 406
Бриггса резьба см. резьба трубная коническая
Бурдона трубка 563, 564
В
вакуумирование 1092
вакуумметр 559
Ватта индикатор 264
вентиль 862
-барорегулирующий 7,881
- компрессора 869
- коэффициент расхода 460
- постоянного давления 7
- ручной запорный 862
— регулировочный 863
-терморегулирующий 7,883,919
— постоянного давления 7
- - пример подбора 888
— термостатический 7
- - типа МОР 886
вентилятор 846
-капиллярный 108
Вентури трубка 447, 577, 892
ветер 405
виброизолятор 529
вибропоглотитель 937
Вина закон 56
вискозиметр 594
-капиллярный 594
- Куэтга 594
влажного воздуха таблицы 419
воздух
влажность 402
-абсолютная 413
-относительная 414
измерение расхода 587
- скорости 590
осушение 434
охлаждение 431
воздухоотделитель 851
воздухоохладитель 2
- с принудительной циркуляцией воздуха 2
волна 491
-поперечная 491
- продольная 491
время реверберации 522
УКАЗАТЕЛЬ
1137
вязкость 439
-	динамическая 440
-измерение 593
-	кинематическая 440
-масла 1056
Г
газ идеальный 127,159
-	- уравнение состояния 163
-	изменение состояния 223
газоанализатор 596
газовая постоянная 53
--удельная 53,164
--универсальная 53,164,166
газодинамика 439
гармоника 491
Гей-Люссака закон 125,127,128,160,164,224
гелиограф 592
гигрометр Аллюара 567
- волосяной 568
-	емкостный 573
-	электролитический 573
гидродинамика 439
гидростатика, основной закон 184
глушитель 937
градирня 100,787
-	с закрытым контуром 796
-	с открытым контуром 788
-	сухая 801
д
давление акустическое 492, 494
-	динамическое 442
-	критическое 142, 603
-	насыщенных паров 137,211
-	полное 442
-	потери при всасывании 266
—	в жидкостном трубопроводе 269
-	- при нагнетании 267
-	сила 180,193
—	в газе 190
--в жидкости 181,184
-	среднее индикаторное 291
-	статическое 442
Дальтона закон 173
двигатель газовый 334, 733
-	дизельный 334
-	электрический 334, 723
декристаллизация 344, 348
десорбция 2, 360
десублимация 131, 145
Джоуля - Томсона эффект 374
диаграмма адсорбции 435
-	влажного воздуха 407,412,425
-	давление/объем 221
-индикаторная 291
-Клапейрона 221
-	температура/энтропия 241
-	фазовая 156
-	энтальпия/давление 149,212,248
диафрагма 447, 577, 892
дилатометрия 40
Дьюара сосуд 379
3
затвердевание 131,132
звук
взвешенный уровень 503
высота 500
источник 507
психофизиологические характеристики 499
сила 498
физиологическая интенсивность 500
звукоизоляция 510,527
Зеебека эффект 375
И
излучение 85
-	солнечное 395
испарение 84
испаритель 3, 99, 211, 304, 736
-	затопленный 740
-	классификация 737
-	коаксиальный 744
-	кожухозмеевиковый 3
-	кожухотрубный 3, 737, 742
-оттаивания 752,760
-	пластинчатый 3
-	пример выбора 765
-	рециркуляционный 3
-	с оребренными трубами 748
-	с параллельными трубами 3
-	сухой (с перегревом) 3, 738
-	шевронный (“селедочная кость”) 3
исполнительный механизм 466
К
кавитация 313,839
калориметрия 40,43
капиллярная трубка 880
Карно - Клаузиуса принцип 209
кипение жидкостей 82
--температура 137, 138
кипятильник 337, 364
1138
УКАЗАТЕЛЬ
Кирхгофа закон 56
климат 395
колебания акустические 491
коллектор манометрический 1080
компрессор винтовой 3, 325, 670
-	герметичный 3, 298
— разъемный 3, 298
-	глобоидный 3
-	мембранный 607, 704
-	многопластинчатый 3
-	мощность 293
—	индикаторная 294
—	потребления из сети 297
—	теоретическая 293
—	эффективная 294
-	объемного типа 3, 607
-	осевой 4, 608
-	открытого типа 4, 298, 663
-	полугерметичный 3, 298
-	поршневой 4, 325, 607, 609
-	Рута 4
-	с сухим поршнем 4, 655
-	спиральный 681
-	характеристики геометрические 286
—	механические 290
-	холодильный 4
-	холодопроизводительность брутто 284
-	- нетто 285
-	центробежный 4, 325, 696
-	электромагнитный 4
конвекция 85
-	вынужденная 75
-	свободная 75, 78
конденсатор 4,99,213,304,768
-	атмосферный 4
-	водяной 4
-	воздушный 4, 773
-	испаритель 4
-	классификация 773
-	коаксиальный 784
-	кожухозмеевиковый 784
-	кожухотрубный 4, 775
-	погружной 4
-	регулирование 808
-	с принудительным испарением 4
-	со змеевиком 4
-	“труба в трубе” 5
конденсация 131, 136, 144
Кориолиса сила 582
коэффициент взаимного излучения 57
-	местных потерь напора 455,456,457
-	непрозрачности 396
- полезного действия 5, 248
----индикаторный 5, 263, 298
----механический 5, 265
----объемный 5, 288
----по статическим параметрам 5
----эффективный 5
-	преобразования теплообменника 110
-	производительности 5
-	пропускания 396
-	сжимаемости 439
-	теплопередачи путем излучения 58
-	теплопроводности 62, 65, 66
-	угловой 59, 60
-	холодильный 300, 340, 357
кран маслоспускной 869
кристаллизация 131, 132
Л
Лаваля сопло 449
Лапласа формула 492
линия степени сухости 251
логарифм десятичный 22, 495
-	натуральный 22
Льюиса закон 84
М
Майера принцип 208
манометр 559-562
масло холодильное 1053
качество 1055
кислотное число 1060
критерии выбора 1064
новое поколение 1065
производство 1055
содержание золы 1060
температура вспышки 1060
технические условия 1064
точка текучести 1060
характеристики 1055
химмотологический анализ свойств 1067
число омыления 1060
маслоотделитель 827, 831
маслоотстойник 861
маслоохладитель 100
масляная емкость буферная 827
масса молярная 176
мощность акустическая 496
-	тепловая 55
муфта гидравлическая 723
-	моментная 723
-	сцепления 298
-	упругая 707
УКАЗАТЕЛЬ
1139
-	центробежная 724
Н
насос 836
-	водяной 842
-	для хладагентов 843
-	рассольный 842
-	тепловой 7, 381, 382,392
—	абсорбционный 389
-	теплохолодильный 379
-	циркуляционный 311,337
несчастный случай 1116
номограмма психометрическая 569
Ньютона закон 94, 95,439
О
объем малярный 176,178
озоновый слой 998
отделитель жидкости 820
охладитель масла 331
П
парниковый эффект 998
парообразование 131,136, 140, 141
кривые 142
путем испарения 136
-кипения 137
скрытая теплота 143
Паскаля теорема 187
Пельтье коэффициент 375
- элемент 375
-эффект 375
передача ременная 714
переохладитель 99, 305
переохлаждение 15 8
пиранометр 592
пирометр оптический 553
- с оптико-механическим сканированием 554
Пито трубка 565,579
плавление 131, 132
истинное 132
скрытая теплота 133, 134
— экспериментальное определение 13 5
температура 132, 133
плазма 158
Планка теория 56
плотность влажного воздуха 145
-газа 168
поверхность эквивалентная поглощающая помеще-
ния 520
подвеска упругая 530
поток тепловой 17
—	конвективный 75
—	лучистый 56
-----поверхностная плотность 56
-	турбулентный воздуха 75
Прандтля трубка 449, 565, 579
предконденсатор 329, 834
прилавок островной 484
припой 947
процесс адиабатический 223, 229
-	замкнутый 2
-	изобарный 223, 226
-	изотермический 223,227
-изохорный 223,226
-	изоэнтропийный 223, 229
-	политропный 223, 232
-	циклический 2
психрометр 568
-Ассмана 571
-	безынерционный 572
-	пращевидный 571
Пуазейля формула 594
Пуассона коэффициент 493
-	уравнение 229
Р
работа
графическое представление 221
компрессора, теоретическое значение 236
- на один цилиндр 291
превращение в тепло 198
разность температур средняя логарифмическая 109,
ПО, 111,114
распределитель жидкости 890
расход массовый 443
-	объемный 443
-	хладагента массовый 284
—	объемный 284
расходомер 574
-	вертушечный 575
-	массовый 582
-	поплавковый 576
-	турбинный 575
-	ультразвуковой 580
расширение/сжатие
воды, особенности 124
газа 125
жидкостей 122
-	абсолютное 122
—	коэффициент 123
-	истинное 122
-кажущееся 122
1140
УКАЗАТЕЛЬ
твердых веществ 115
— линейное 115
------коэффициент 117
— объемное 119
— поверхностное 118
регулирование 465
- двухступенчатое 466
- каскадное 466
- комбинированное 466
- плавное 467
- пропорциональное 467
- ступенчатое 467
- типа “да-нет” 467
регулятор 465, 467
- влажности 925
- давления 905
—испарения 910
— конденсации 905
— на запуске 916
- двухступенчатый 471
- дискретного действия 470
- дифференциального действия 470
- интегрального действия 473
- плавающего типа 472
- плавного действия 470
-производительности 914
- пропорционального действия 470, 472
- уровня 896
— температурный 897
— поплавковый 898
— электронный 900
- электронный 894
резьба трубная коническая 945
Рейнольдса число 441, 594
— критическое 442
реле давления 917
- температуры 920
ресивер жидкостный 818
С
силикагель 435
система единиц международная 13
смеси двойные 341
солнечная постоянная 395, 396
солод, производство 380
сопло мерное 447, 577
- Лаваля 449
сопротивление термическое 87
сорбция 435
спектр акустический 491
- солнечный 395
станция холодильная 487
стекло смотровое 935
степень сжатия 315
Стефана - Больцмана закон 56
сублимация 131, 145
Т
тембр 502
температура 548
-	воздуха 398
—	измерение 401
-	измерение 548
-	критическая 144
тепло 41
источник 3
количество 16,42
- измерение 43
превращение в работу 197
тепловосприимчивость 74
теплоемкость удельная 45,47
—	водяного пара 151
—	газов 53
---при постоянном давлении 53
-------объеме 53
—	истинная 54
—	расчет 449
—	твердых тел и жидкостей 48
теплоизоляция 972
теплообмен 101
-	конвективный, коэффициент 88
-	лучистый, коэффициент 88
теплообменник 7, 99, 306, 835
- коаксиальный 101
-	кожушного типа 7
-	многотрубный 7
-	многоходовой 7
-	общий расчет 109
-	оптимальные характеристики 101
-пластинчатый 7,102,108
-промежуточный 108
-	противоточный 7
-	прямоточный 7
-ротационный 7,108
-	с перекрестным током 7, 110
-	скребковый 7
-трубчатый 101, 103
теплопередача конвективная 75
-	путем излучения, коэффициент 58
-	полный коэффициент, пример расчета 89
---предварительный расчет 91
-	расчет 96
термодинамика
второе начало 205, 209
УКАЗАТЕЛЬ
1141
классическая 40 первое начало 207, 224 статистическая 40 третье начало 211 термодинамическая диаграмма 211 -система 195 термометр 549 -	пружинный 550 -	с паровым заполнением 550 -	сопротивления 5 51 -	термоэлектрический 552 термометрия 40 точка критическая 250 -росы 418,424 травма 1116 труба вихревая 374 -	водопроводная 980 -	гидравлический диаметр 451 -гладкая 451 -	определение диаметра 953 -	стальная 947 -тепловая 108 -	шероховатость 451 трубопровод 941 для хладагента 941 медный 942 опоры, прокладка, маркировка 977 турбокомпрессор 689	восстановление 1017 заменители 1004 заправка 1097 критерии выбора 1009 области использования 1009 охрана окружающей среды 998 повторное использование 1017 производство 983 расфасовка 986 семейства и группы 989 слив 1017 термодинамические характеристики 1017 технические условия 985 токсичность 992 уничтожение 1017 физические свойства 1113,1114 холод 8,41 холодильная машина 8 — абсорбционная 8, 337, 342, 352, 366 	диффузионного типа 366 — газовая 370 — каскадная 220, 326 - - компрессионная 8 — паровая 205,211 — многоступенчатая 220, 315 —	пароконденсационная 8 —	простая 211 —	реальная 216
У	— с расширением газа 8
углеводороды 982 -	непредельные 982 -	предельные 982 -	циклические 982 управление 468 -	автоматическое 468 -	контур 468 -	ручное 468 ускорение 15	—	специальная 220 —	термоэлектрическая 8 —	характеристики термодинамические 272 	качественные 272 	механические 272 	тепловые 272 —	эжекторная 8, 368 -	мебель 8 -	производительность см. холодопроизводительность -	система 9
Ф	- станция 9 - технология 9
фаза 156 Ферми - Дирака теория 377 фильтр 927 - масляный 832 - осушитель 927 фланец 949 Фурье закон 61,94	- установка 9 — автономная 9 — заводской сборки 9 — испытания и приемка 1100 — каскадная 9, 220 — неисправности 1107 — многоступенчатая 9, 360
Y	— моноблочная 9
А Хагена - Пуазейля уравнение 450 хладагент 8, 981	— промышленная 9,219,220 — сборка 1073 — торговая 9,218
1142
УКАЗАТЕЛЬ
— управление работой и техническое обслужива-
ние 1120
холодильник 9
холодильный агент см. хладагент
-	контур 9
—	работы по обслуживанию 1125
-	коэффициент 300
-цикл 9
-	шкаф 10
холодная камера 10
-	фильтрация 10
холодопроизводительность 8
-	брутто 9
-	нетто 9
-	объемная 9, 272
-	- брутто 276
—	нетто 276
-	определение 1103
-	рабочая 9
-	удельная 270
-	- брутто 276
—	нетто 276
-	устройства регулирования 624
ц
цикл 491
-	Джоуля 371
-Карно 10,204,240,246
- паровой компрессионной холодильной машины
211
-Ренкина 10
-Стирлинга 10,372
-термодинамический 10
- холодильной машины реальный 246,	263
----теоретический 260
Ч
частица аэрозольная, подсчет 597
Ш
Шарля закон 129,131,160
шкала логарифмическая 250
шкив 713
диаграмма выбора 717
шум
измерение 509
производимый вентилятором 514
-градирней 517
-	компрессором 513
-насосом 514
-	электродвигателем 513
сложение 505
снижение 517, 519, 524, 526
щ
щуп нейтронный 598
Э
Эйлера уравнение 445
эквивалентности принцип 208
экономайзер 350
эксергия 197,204
электродвигатель 724
характеристики 729
энергия внутренняя системы 199
-	деградация 203
-	кинетическая 444
-	полная механическая 444
-	потенциальная 444
-связи 155
-	формы 197
энтальпия 19, 197, 200, 417,
-	влажного воздуха 417
энтропия 19,197,201
Я
явление пенообразования 1061
явления тепловые 115