Найпростіша холодильна установка (рис. 2.1, а) складається з об'єкта охолодження Про, випарника І, розташованого в об'єкті, компресора Км, конденсатора Кд і регулюючого вентиля РВ.
Нехай установка призначається для підтримки в об'єкті температури tв. При цьому об'єкт схильний до дії зовнішнього фактора - навколишньої температури tн. Як видно зі схеми, режим роботи установки характеризується значним числом термодинамічних і конструктивних параметрів: температурами холодоагенту в різних точках, температурою охолоджуючої середовища, витратами середовищ, розмірами і параметрами теплопередающих поверхонь.
Для простоти слід домовитися, що твір kи Fи = соnst для випарника і температура конденсації tк = соnst. Обидва ці умови легко реалізуються на практиці: перше - шляхом застосування автоматичних регулюючих вентилів, що змінюють витрата хладагента Gа і забезпечують постійне заповнення випарника, друге - за допомогою автоматичного регулятора, який змінює витрата охолоджуючої середовища G # 969; і підтримує tк приблизно постійною.
Мал. 2.1. Статичні характеристики найпростішої холодильної установки:
а - схема; б - побудова об'єднаних графіків
Тепловий стан об'єкта в сталому процесі описується системою з трьох рівнянь:
де Qоб і Qи - кількість теплоти, що проходить в одиницю часу відповідно через огорожі об'єкта і теплопередающей поверхню випарника; k0 F0 - величина, що характеризує теплопередачу через огорожі об'єкта; kи Fи - величина, що характеризує теплопередачу через випарник; Qкм - холодопродуктивність компресора.
Рівняння (2.3) являє собою характеристику компресора, що отримується зазвичай експериментальним шляхом.
Помічено, що в сталому стані Qоб = Qи = Qкм.
Слід з'ясувати, які значення буде приймати температура tв при різних значеннях tн і безперервно працюючому компресорі. Для цього необхідно побудувати три суміщених графіка (рис. 2.1, б).
На графіку I поєднують характеристики компресора Qкм = f (t0) і випарника Qи = f (t0) (остання побудована для трьох значень температури повітря tв1 tв2. Tв3). Точки I1. I2 і I3 є робочими для обраних значень t в.
На графіку II будують характеристику Qоб = f (t н) за рівнянням (2.1) для тих же значень t в. Виходячи з умови сталого стану Qоб = Qи = Qкм. можна стверджувати, що точки II1. II2 і II3 також відповідають тим же трьом сталим режимам. Поєднавши ці точки плавною кривою, отримують статичну характеристику установки Qу = f (t н), яка дозволяє визначити фактичну теплове навантаження на об'єкт при різних значеннях зовнішньої температури tн.
Графік III є допоміжним. Для значень tв1. tв2 і tв3 і навантажень Q1. Q2 і Q3 знайдені точки III1. III2 і III3. які належать статичній характеристиці установки у вигляді Qу = f (t в).
Нехай зовнішня температура дорівнює tна. Необхідно визначити відповідні температури в об'єкті і кипіння, а також фактичну теплове навантаження. На графіку II за величиною tна знаходять робочу точку IIа. яка відповідає навантаженню Qа. температур в об'єкті tва (див. графік III) і кипіння tоа (див. графік I). Якщо tн змінюється від tна до tнб. то tв лежить в межах tва -tвб. t0 - в межах tоа -tоб. а навантаження - від Qa до Qб.
З викладеного можна зробити наступні висновки. Холодильна установка являє собою об'єкт з самовирівнюванням. Це означає, що кожному значенню навантаження, в даному випадку зовнішньої температури, відповідає певний сталий стан, що характеризується деяким набором параметрів. При цьому в досить широких межах зміни навантаження установка зберігає працездатність.
Якщо з точки зору що стоять перед установкою завдань зміни температури, що виникають в об'єкті, є допустимими, то така установка в принципі не вимагає регулювання.
Однак в більшості випадків технологічні процеси, що використовують холодильні машини, пред'являють більш-менш жорсткі вимоги до підтримання температури охолоджувальної середовища. Описані вище статичні характеристики дозволяють оцінити вплив навантаження на вихідну величину, в даному випадку температуру повітря в камері, і прийняти рішення про необхідність регулювання (ручного або автоматичного).