Холодильная техники и оборудование

Содержание

 

 

1. Цель работы. Исходные данные………………………………………..…3
2. Построение цикла………………………………………………………..…4
3. Рисунки цикла в координатах i-lgP и S-T……………………………...…5
4. Характеристика процессов, составляющих цикл……………………..….6
5. Схема паровой компрессорной холодильной машины…………….……7
6. Агрегатное состояние хладагента и значение

его параметров в узловых точках…………………………………………8

7. Расчет цикла…………………………………………………………...……9
8. Литература…………………………………………………………...……12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

Расчет и построение теоретического цикла паровой компрессорной холодильной машины.

 

Цель работы.

 

1. Изучить термодинамические диаграммы холодильных агентов.
2. Построить цикл в диаграммах Т-S, lgP-i.
3. Рассчитать цикл заданной холодильной машины.

 

 

Исходные данные.

 

Таблица 1

 

№ вари анта	Хлада гент	Холодопроизводительность машины Qо кВт	Температура кипения хладагента tо °С	Температура конденсации хладагента tк °С	Температура переохлаждения хладагента tп °С	Температура перегрева хладагента на входе в компрессор tвс°С
17	Ам	7,0	- 35	+ 25	+ 20	- 30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

Построение цикла

 

Наносим заданную температуру кипения -35 °С на диаграмму lgP-i для аммиака, в области влажного пара она совпадает с линией давления pо=0,094 МПа. Точка пересечения линии -35 °С с краем кривой диаграммы lgP-i – точка 1′, она соответствует поступлению в компрессор сухого пара (х=1). Для этой точки и для всех остальных точек цикла находим теплосодержание и удельный объем и др. параметры, которые заносим в таблицу 2.

В области перегретого пара находим точку 1 (справа от правой границы кривой lgP-i) соответствующую tвс=-30°С на линии pо=0,094 МПа.

На пересечении края (х=1) кривой lgP-i с заданной изотермой tк =+25°С находим точку 2′ через которую проходит линия давления pк=1,0 МПа. Из точки 1 проводим по линии адиабатического сжатия S=9,36 кДж/кг∙К проходим до линии давления pк=1,0 МПа. На их пересечении получаем точку 2.

Эта точка характеризует на диаграмме выталкивание сжатых паров хладагента из компрессора в конденсатор pк=1,0 МПа с левой границей кривой х=0 находится точка 3′ (полная конденсация пара).

На пересечении линии pк=1,0 МПа и линии tп  =+20°С в области жидкого хладагента находится точка 3, характеризующая состояние жидкого хладагента направляющегося к терморегулирующему вентилю.

Параметры парожидкостной смеси после дросселирования соответствуют точке 4, которую находим пройдя по линии i=515 кДж/кг до пересечения с линией pо=0,094 МПа. Точка 4 определяет начало кипения хладагента  при постоянных давлении и температуре до превращения всей жидкости в пар (точка 1′).

 

 

 

 

4

 

Рисунки цикла в координатах i-lgP и S-T

 

 

 

 

 

 

 

 

5

Характеристика процессов, составляющих цикл

 

4-1′ – процесс кипения жидкостного хладагента в испарителе машины. Изотермический при tо=-35°С, эндотермический – тепло отнимается от окружающей среды через стенку  испарителя. Количество тепла численно равно проекции процесса на ось абсцисс (в координатах lgP-i: отрезок i1-i4);

1′-1 – процесс перегрева хладагента. Он протекает во всасывающем трубопроводе, или регенеративном теплообменнике. Температура процесса повышается от tо  =-35°С в начале процесса до tвс=-30°С в конце процесса при ро=0,094 МПа. Количество тепла численно равно проекции процесса на ось абсцисс (в координатах lgP-i: отрезок i1,-i1);

1-2′ – процесс адиабатического сжатия перегретых паров хладагента, то есть без обмена с окружающей средой. Протекает в компрессоре при постоянном значении энтропии S=9,36 кДж/кг∙К при повышении давления с ро=0,094 МПа до рк=1,0 МПа. Температура процесса повышается от tвс=-30°С  в начале процесса до t=130°С в конце процесса.

2′ -2 - процесс понижения температуры хладагента до температуры кондесации tк  =+25°С  . Протекает в конденсаторе при постоянном давлении рк=1,0 МПа. Количество тепла численно равно проекции процесса на ось абсцисс (в координатах lgP-i: отрезок i2,-i2);

2-3′ – экзотермический  процесс конденсации сжатых паров хладагента в конденсаторе холодильной машины при постоянных tк=+25°С и давлению рк=1,0 МПа. Пары хладагента конденсируются за счет отвода тепла в окружающую среду через стенку конденсатора. Количество тепла численно равно проекции процесса на ось абсцисс (в координатах lgP-i: отрезок i2- i3,);

3′-3 – процесс переохлаждения жидкого хладагента с температуры tк=+25°С до tп=+20°С при постоянном рк=1,0 МПа, протекает в теплообменнике. Количество тепла численно равно проекции процесса на ось абсцисс (в координатах lgP-i: отрезок i3,-i3);

6

3-4 – процесс дросселирования хладагента, давление понижается от рк=1,0 МПа до ро =0,094 МПа, температура понижается с tп=+20°С до tо=-35°С при постоянном значении энтропии S=515 кДж/кг∙К, протекает в терморегулирующем вентиле.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

Схема паровой компрессорной холодильной машины

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

Агрегатное состояние хладагента и значение его параметров в узловых точках

 

Таблица 2

 

Узловые точки	Агрегатное состояние	Температура хладагента оС	Давление  МПА	Энтальпия  кДж/кг	Энтропия кДж/(кг К)	Паросодержание Х(в долях)	Удельный объем м3/кг
1	Перегретый пар	-30	0,094	1647	9,36	1	1,2
1′	Сухой пар	-35	0,094	1635	9,29	1	1,19
2	Перегретый пар	130	1,0	2000	9,36	1	0,19
2′	Сухой пар	+25	1,0	1702	8,56	1	0,13
3	Жидкий хладагент	+20	1,0	515	4,51	0	0
3′	Жидкий хладагент	+25	1,0	540	4,58	0	0
4	Парожидкостная смесь	-35	0,094	515	4,618	0,18	0,22

 

Расчет цикла

 

Таблица 3

№ п/п	Определяемый параметр	Расчетная формула	Значение параметра
1	Холодопроизводительность 1 кг хладагента (массовая доля) кДж/кг при кипении при перегреве для проверки	q0= i1- i4 q0к= i1,- i4 q0п= i1- i1, q0= q0к+ q0п	q0= 1647-515=1132 q0к= 1635-515=1120 q0п= 1647-1635=12 q0= 1120+12=1132
2	Работа затраченная на сжатие 1 кг хладагента в компрессоре кДж/кг	l= i2- i1	l= 2000-1647=353
3	Тепло отданное 1 кг хладагента в компрессоре кДж/кг при кипении при перегреве для проверки	q= i2- i3 qк= i2- i3, qп= i3,- i3 q= qк+ qп	q= 2000-515=1485 qк= 2000-540=1460 qп= 540-515=25 q= 1460+25=1485
4	Уравнение теплового баланса холодильной машины	q= q0+ l	q= 1132+353=1485
5	Холодильный коэффициент	ε= q0/ l	ε= 1132/353=3,21
6	Масса циркулирующего в машине хладагента кг/ч, требующаяся для заданной холодопроизводительности	G=3600Q0/q0	G=3600*7,0/1132=22,26
7	Объемная холодопроизводительность всасываемых в компрессор паров хладагента кДж/м3	qv=q0/V1	qv=1132/1,2=943,3
8	Объемная производительность компрессора (объем циркулирующего в системе хладагента м3/ч	V=3600Q0/qv   V=GV1	V=3600*7,0/943,3=26,7   V=22,26*1,2=26,7
9	Теоретическая (конабатическая) мощность компрессора кВт, в зависимости от холодопроизводительности Q0 или массы хладагента G	Nm=Q0/ε   Nm=Gl/3600	Nm=7,0/3,21=2,18   Nm=22,26*353/3600=2,18
10	Теоретическая тепловая нагрузка на конденсатор кВт: при конденсации при переохлаждении	Q=qG/3600 Qk=qkG/3600 Qn=qпG/3600 Q=Q0+Nm	Q=1485*22,26/3600=9,18 Qk=1460*22,26/3600=9,03 Qn=25*22,26/3600=0,15 Q=7+2,18=9,18
11	Коэффициент подачи комрессора	λ	λ=0,5
12	Объем описываемый поршнем м3/с	Vп=V/λ	Vп=26,7/0,5=53,4
13	Действительная индикаторная мощность сжатия в компрессоре кВт (ηi=0,65…0,84=0,745)	Ni=Nm/ηi	Ni=2,18/0,745=2,93
14	Эффективная мощность на валу компрессора (ηм=0,82…0,92=0,87)	Ne=Ni/ηм	Ne=2,93/0,87=3,37
15	Действительная тепловая нагрузка на компрессоре кВт	Q=Q0+Ni	Q=7,0+2,93=9,93

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11

 

Список используемой литературы

 

1. Холодильная техника и технология. Методические указания. – 1999. – 12с.

2. Малыгина Е.В. Холодильные машины и установки. – М.: Пищевая промышленность, 1980

3. Мещеряков Ф.Е. Основы холодильной техники и холодильной технологии. – М.: Пищевая промышленность, 1975.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12