Описание процессов в нагреваемой холодильной установке

В данной лабораторной работе необходимо будет изучить роль теплоизоляционных материалов в работе холодильных сооружений и определить коэффициент теплопередачи ограждения холодильной установки. Для этого установка будет предварительно выведена на режим (установлено равновесное состояние). После чего охлаждающие приборы будут выключены. При этом теплоотвод Q₀ = 0 и процесс изменения температуры в объеме описывается следующим выражением (получено из уравнения (1.1)

dt_пм/d = Q_п/C , (1.8)

или

dt_пм/d = k_нF_н (t_н – t_пм)/C (1.9)

Решение этого уравнения имеет вид

t_н – t_пм() = А , (1.10)

где А – постоянная интегрирования, ₀ = C/k_нF_н.

Введем обозначение ∆t() = t_н – t_пм(), а также учтем, что А = ∆t(0).

В итоге получим

∆t()=∆t(0) . (1.11)

Отсюда вытекает, что

(1.12)

Логарифмируя левую и правую части, получим

(1.13)

Или учитывая, что ₀ = C/k_нF_н и вводя переменную Z,

(1.14)

Таким образом, в нагреваемом естественным путем охлаждаемом помещении (аппарате) разность температур ∆t() = t_н – t_пм() уменьшается с течением времени по экспоненциальному закону (аппарат нагревается). Это относится к периоду времени, когда процесс нагревания является установившимся – некоторое время после отключения системы охлаждения сохраняется определенное количество хладоагента в жидком состоянии. Выделение участка с экспоненциальной зависимостью ∆t() = t_н – t_пм() позволяет по графику Z() при известных F_н и C найти коэффициент теплопередачи k_н.

Лабораторное задание

а) Ознакомиться с правилами электробезопасности.

б) Ознакомиться с холодильным оборудованием, используемым в данной работе, изучить схему холодильника.

в) Произвести определение начальных значений температуры окружающей среды t_н и температуры в охлаждаемом помещении t_пм.

г) Поместить термометр в холодильную установку, предварительно охлажденную, и отключить питание.

д) Произвести определение зависимости температуры в помещении от времени нагревания холодильной установки t_пм().

е) Доложить преподавателю о проведенной работе. Получить разрешение на дальнейшее выполнение работы.

ж) Построить график t_пм (), определить экспоненциальный участок.

з) Рассчитать величины ∆t() = t_н – t_пм(), свести в таблицу 2.

и) Рассчитать Z и построить график Z().

к) Измерить площадь площадь ограждения F_н, оценить С как теплоемкость внутреннего объема холодильника.

л) Рассчитать величину коэффициента теплопередачи ограждения k_н.

Контрольные вопросы

1. Какими параметрами характеризуется равновесное состояние охлаждаемого помещения (аппарата)?

2. Какой зависимостью определяется тепловой поток в охлаждаемое помещение от наружного воздуха?

3. Влияние изоляции на температуру внутренней поверхности охлаждаемых помещений.

4. Требования и классификация теплоизоляционных материалов.

5. Определение тепловой емкости?

6. Определение коэффициента теплопередачи?

7. Какой зависимостью дается изменение температуры в нестационарном случае нагревания охлаждаемого помещения с отключенной системой охлаждения?

Отчет должен содержать:

1. Краткую теоретическую часть.

2. Описание процессов в нагреваемой холодильной установке.

3. Описание холодильной установки.

4. Результаты измерений в виде таблиц и графиков.

5. Выводы по работе.

Дополнительная информация

При расчетах принять:

Теплоемкость воздуха 1000 Дж/кг∙К; плотность воздуха 1,29 кг/м³.