ЛАБОРАТОРНЫЙ СТЕНД ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ РАБОТЫ КОМПРЕССИОННОЙ ХОЛОДИЛЬНОЙ МАШИНЫ

Полезная модель относится к области учебного лабораторного оборудования и может быть использована в курсе «Тепломассообменное оборудование предприятий» при изучении вопросов, связанных с функционированием компрессионных холодильных машин и определением параметров их работы.
Известна лабораторная установка по термодинамике (Патент RU 2202107, МПК G01N 25/20, 2003 г. ), содержащая вертикальный корпус, выполненный из стеклянной трубки круглого сечения, электрический нагреватель, смонтированный на оси трубки, мощность которого регулируется автотрансформатором и измеряется ваттметром. Средняя часть корпуса выполнена суживающейся и предназначена для выравнивания температуры потока перед измерением. Корпус имеет суживающийся патрубок в верхней части для удобства измерения скорости потока в выходном сечении. На внешней поверхности нанесен слой тепловой изоляции из минеральной ваты для предотвращения потерь теплоты в окружающую среду.
Недостатком изобретения является то, что применение только суживающего устройства для обеспечения равномерности воздушного потока не позволяет достичь требуемой точности измерений скорости воздуха и его температуры.
Так же известна лабораторная установка по термодинамике (Патент RU 2126175, МПК G09B 23/16, 1999 г.), содержащая теплоизолированный корпус в виде вертикально установленной трубы с клапаном в выходном сечении корпуса, установленный в нижней части корпуса электронагреватель, соединенный с автотрансформатором и ваттметром, увлажнитель воздуха, расположенный в средней части корпуса, смесители потока, установленные над электронагревателем и над увлажнителем, и термопары, установленные в нижней и верхней частях корпуса над смесителями потока, причем смесители потока выполнены в виде сегментных пластин, которые закреплены противоположно по ходу потока.
Недостатком изобретения является недостаточная точность измерения температуры воздуха, обусловленная тем, что слои воздуха движутся параллельно снизу вверх, перемешиваясь не значительно, а смесители потока в свою очередь не обеспечивают достаточную степень перемешивания слоев воздуха.
Наиболее близкой к заявляемой полезной модели по технической сущности является учебная установка для проведения лабораторных работ по технической термодинамике, (AC SU №1818613, МПК G09B 23/16, 1993 г.) принятая в качестве прототипа, содержащая циркуляционный контур, имеющий конденсатор, дроссельное устройство, испаритель и компрессор, измерительные приборы. Учебная установка имеет источник потока воздуха (вентилятор) и общий кожух, в котором последовательно установлены испаритель, дроссельное устройство и конденсатор, при этом источник потока воздуха закреплен в кожухе перед испарителем.
Недостатком прототипа является недостаточная точность измерения температуры потока воздуха, обусловленная незначительным перемешиванием его слоев. Кроме этого у прототипа отсутствует возможность измерения скорости перемещения воздушных масс на входе и выходе из испарителя и конденсатора.
Техническим результатом является создание компактного лабораторного стенда, позволяющего наглядно изучить работу компрессионной холодильной машины, достоверно измерять значение скорости перемещения воздушных масс, обеспечивающего высокую точность измерения температуры воздуха на входе и выходе из испарителя и конденсатора холодильной установки и температуры холодильного агента.
Технический результат достигается тем, что лабораторный стенд для изучения работы компрессионной холодильной машины, содержащий циркуляционный контур холодильного агента, включающий соединенный патрубками конденсатор, дроссельное устройство, испаритель и компрессор; вентилятор, термопары, дополнительно снабжен вторым вентилятором, цифровым ваттметром для измерения мощности потребляемой компрессором, а циркуляционный контур холодильного агента оснащен фильтром-осушителем, при этом содержит корпус, разделенный на отсеки двумя параллельными перегородками, между которыми в среднем отсеке установлен электродвигатель с двусторонним выходом вала, концы которого размещены в отверстиях указанных перегородок, на каждом из концов вала в боковых отсеках установлены вентиляторы, выполненные центробежными, с конфузорами в зоне всасывания наружного воздуха, перед одним из вентиляторов размещен испаритель, а перед вторым вентилятором размещен конденсатор, боковые отсеки имеют каналы для отвода воздуха, в которых установлены цифровые анемометры, при том термопары, подключенные к измерителю-регулятору температуры, размещены на патрубках циркуляционного контура холодильного агента в зоне входа и выхода испарителя, в зоне входа и выхода конденсатора, в зоне выхода компрессора и в зоне выхода фильтра-осушителя, а так же в зонах всасывания наружного воздуха перед испарителем и перед конденсатором и в каналах для отвода воздуха, а цифровой ваттметр, измеритель-регулятор температуры и цифровые анемометры выполнены с возможностью подключения к персональному компьютеру.
На чертеже приведена схема лабораторного стенда для изучения работы компрессионной холодильной машины.
Лабораторный стенд для изучения работы компрессионной холодильной машины содержит корпус 1, разделенный на отсеки двумя параллельными перегородками 2, образующими средний отсек 3 и боковые отсеки 4 и 5. Циркуляционный контур холодильного агента включает последовательно установленные и соединенные патрубками конденсатор 6, дроссельное устройство 10, испаритель 9, фильтр-осушитель 8 и компрессор 7. Испаритель 9 размещен в боковом отсеке 4, конденсатор 6 размещен в боковом отсеке 5, в среднем отсеке 3 размещены - компрессор 7, фильтр-осушитель 8 и дроссельное устройство 10. В среднем отсеке 3 установлен электродвигатель 11 с двусторонним выходом вала 12, концы которого размещены в отверстиях перегородок 2. На каждом из концов вала 12 в боковых отсеках 4 и 5 установлены центробежные вентиляторы для нагнетания наружного воздуха. В боковом отсеке 4 установлен центробежный вентилятор 13, снабженный конфузором 14, перед которым размещен испаритель 9. Боковой отсек 4 имеет канал для отвода воздуха 15, в котором установлен цифровой анемометр 16, выполненный с возможностью подключения к персональному компьютеру. В боковом отсеке 5 установлен центробежный вентилятор 17, снабженный конфузором 18, перед которым размещен конденсатор 6. Боковой отсек 5 имеет канал для отвода воздуха 19, в котором установлен цифровой анемометр 20, выполненный с возможностью подключения к персональному компьютеру. На патрубках циркуляционного контура холодильного агента в зоне входа испарителя 9 размещена термопара 21, в зоне выхода испарителя 9 размещена термопара 22, в зоне входа конденсатора 6 размещена термопара 23, в зоне выхода конденсатора 6 размещена термопара 24, в зоне выхода фильтра-осушителя 8 размещена термопара 25 и в зоне выхода компрессора 7 размещена термопара 26, указанные термопары предназначены для измерения температуры холодильного агента. Указанные термопары выполнены, например хромель-копелевыми, предназначены для измерения температуры холодильного агента и подключены к измерителю-регулятору температуры (на чертеже не показан), выполненному с возможностью подключения к персональному компьютеру. В зонах всасывания наружного воздуха перед испарителем 9 размещена термопара 27 и перед конденсатором 6 размещена термопара 28, в канале для отвода воздуха 15 размещена термопара 29, в канале для отвода воздуха 19 размещена термопара 30. Указанные термопары выполнены, например хромель-копелевыми, предназначены для измерения температуры потока воздуха и подключены к измерителю-регулятору температуры (на чертеже не показан) выполненному с возможностью подключения к персональному компьютеру. Выполнение цифрового ваттметра, измерителя-регулятора температуры и цифровых анемометров с возможностью подключения к персональному компьютеру обеспечивает возможность передавать на него и сохранять зафиксированные значения мощности, потребляемой компрессором 7, температур воздуха и холодильного агента и скорости воздушных потоков, а также упростить процесс обработки результатов эксперимента.
Лабораторный стенд для изучения работы компрессионной холодильной машины работает следующим образом. При включении стенда холодильный агент циркулирует по контуру: испаритель 9, фильтр-осушитель 8, компрессор 7, конденсатор 6, дроссельное устройство 10, испаритель 9. Воздух из помещения лаборатории нагнетают центробежным вентилятором 13 по конфузору 14, что обеспечивает равномерное распределение воздушного потока, к испарителю 9. Температуру воздуха на входе в испаритель 9 измеряют термопарой 27, а на выходе из испарителя 9 измеряют термопарой 29. Анемометром 16 измеряют скорость воздушного потока, выходящего через канал для отвода воздуха 15 бокового отсека 4. Воздух из помещения лаборатории нагнетают центробежным вентилятором 17 по конфузору 18, что обеспечивает равномерное распределение воздушного потока, к конденсатору 6. Температуру воздуха на входе в конденсатор 6 измеряют термопарой 28, а на выходе из конденсатора 6 измеряют термопарой 30. Анемометром 20 измеряют скорость воздушного потока, выходящего через канал для отвода воздуха 19 бокового отсека 5. Температуру холодильного агента на входе в испаритель 9 измеряют термопарой 21, температуру кипящего холодильного агента на выходе из испарителя 9 измеряют термопарой 22. Температуру осушенного холодильного агента после фильтра-осушителя 8 измеряют термопарой 25. Температуру перегретых паров холодильного агента измеряют термопарой 26, а потребляемую компрессором 7 мощность измеряют ваттметром (на чертеже не показан). Температуру холодильного агента перед конденсатором 6 измеряют термопарой 23, температуру переохлажденного холодильного агента измеряют термопарой 24. Все термопары подключены к измерителю-регулятору температуры, выполненному с возможностью соединения с персональным компьютером. Полученные данные значений мощности, потребляемой компрессором 7, температур воздуха и холодильного агента и скорости воздушных потоков хранятся и обрабатываются на компьютере с использованием специального программного обеспечения.
Таким образом, заявляемый лабораторный стенд обладает компактностью, позволяет получать точную и достоверную информацию о значениях скорости перемещения воздушных масс, температуры воздуха на входе и выходе из испарителя и конденсатора холодильной установки и температуры холодильного агента, необходимую для определения параметров работы холодильной машины.