Poprawa wydajności układów chłodniczych

Częstym pytaniem z jakim spotykamy się podczas modernizacji systemów chłodzenia w zakładach mleczarskich jest możliwość poprawienia parametrów pracy układu. Gdy instalacja osiąga już projektowaną i oczekiwaną wydajność, jest bezpieczna w eksploatacji chcemy poprawić jej efektywność ekonomiczną. Inaczej ujmując problem: w jaki sposób zmniejszyć ilość energii elektrycznej niezbędnej do osiągnięcia określonej wydajności chłodniczej? W tym opracowaniu przedstawimy jeden ze sposobów poprawy parametrów pracy układu, tak by wzrosła efektywność wyrażona współczynnikiem COP. Tym sposobem jest dochłodzenie czynnika chłodniczego przed jego zdławieniem w zaworze rozprężnym.

Teoretyczny obieg chłodniczy z dochłodzeniem czynnika

Porównując obieg Carnota wstecz realizowany w obszarze pary wilgotnej (rys.1) z mokrym obiegiem Lindego (rys.2) dostrzegamy różnicę w przebiegu wykresu w punktach 3-4 (4'). Jest to proces rozprężania ciekłego czynnika chłodniczego. W pierwszym przypadku mamy do czynienia z adiabatycznym rozprężaniem czynnika w silniku zwanym rozprężarką. W przypadku drugim zastosowano zawór rozprężny. Rozprężarka miałaby zapewnić odebranie energii w postaci pracy. Zawór rozprężny obniża właściwą wydajność układu o wartość równą adiabatycznemu rozprężaniu czynnika chłodniczego. W rezultacie występowania w rzeczywistym obiegu chłodniczym strat dławienia, wydajność chłodnicza zmniejsza się o wielkość Ψ zdefiniowaną jako:

gdzie wartość ilorazu: I_r/I_s wyraża stosunek pracy rozprężania do pracy sprężania czynnika i zależy od właściwości fizycznych czynnika chłodniczego (w tym miejscu pominiemy zagadnienia z tym związane). Widać więc, że straty dławienia zależą od temperatury skraplania T_k oraz temperatury parowania T_o.