3.1.3. Параметры хладагента в характерных точках теоретического цикла

3.1.3.1. Определение температур конденсации и кипения хладагента

Определение параметров хладагента в характерных точках теоретического цикла заданной холодильной установки начинаем с определения температур и давлений конденсации и испарения хладагента:

— температура конденсации определяется из зависимости

tk = tз/в+ ∆tk = 27 + 7 = 34ºC,

где t_з/в– температура забортной воды принимается по табл. 4.П. в зависимости от заданного района плавания судна;

∆t_k = (5…8)°С – разность между температурами конденсации и забортной воды (принимая меньшее значение –– увеличиваем массогабаритные показатели конденсатора, но уменьшаем необратимость процесса конденсации, а значит, повышаем эффективность холодильной установки и наоборот).

— температура кипения хладагента определяется из соотношения

tи = tтр+ ∆tи = –20 – 16 = –36ºC,

где t_тр– температура воздуха в трюме (температура перевозки рефрижераторного груза) принимается по таблицам 1.П, 2.П либо 3.П в зависимости от перевозимого груза и продолжительности его транспортировки (хранения);

∆t_и= (14…16)°С – разность между температурой кипения хладагента и температурой, поддерживаемой в трюме: принимается в зависимости от системы охлаждения трюма (см. рекомендации Приложения 1.П.)

3.1.3.2. Определение параметров хладагента в характерных точках цикла

Определяем

— давление хладагента в промсосуде

рпр = = = 4,0895 бар

— термодинамические свойства хладагента в точке 1 определяем по рассчитанной температуре кипения (испарения), используя таблицы насыщения.

Результаты расчетов вносим в следующую таблицу.

Таблица 3.1. Термодинамические свойства хладагента в характерных точках исследуемого цикла

точки	р, бар	t, ºC	v,м3/кг	h,кДж/кг	s,кДж/ (кг·К)	x	Фазовое состояние хладагента
1	1,267	–36	0,1726	289,14	1,8108	1	нас. пар
2	4,089	16,7	0,0634	317,185	1,8108	–	пер.пар
3	4,089	–5,975	0,05689	302,07	1,7569	1	нас.пар
4	13,2	54	0,0207	331,08	1,7569	–	пер.пар
5	13,2	34	0,01773	314,9	1,7053	1	нас.пар
6	13,2	34	0,8634·10­3	141,47	1,1407	0	нас.жид.
7	4,089	–5,975	0,01375	141,47	1,1557	0,2315	влаж.пар
8	4,089	–5,975	0,766·10­3	93,09	0,9747	0	нас.жид
9	1,267	–36	0,02624	93,09	0,984	0,1480	влаж.пар
10	1,267	–36	0,7147·10­3	58,9	0,8399	0	нас.жид

— термодинамические свойства хладагента в точке 10 определяем по рассчитанной температуре кипения (испарения), используя те же таблицы насыщения;

— термодинамические свойства хладагента в точке 3 определяем интерполяцией данных в состоянии насыщенного пара по рассчитанному выше давлению в промсосуде (р₃ = р_пр)

Кр = ,

Тогда

t = Кр(tб – tм ) + tм = 0.0122(–4+6)-6 = –5.975ºC h3 = Кр(hб – hм ) + hм = 0.0122(302.83-302.06) +302.06=302.07 кДж/кг s3 = Кр(sб – sм ) + sм = 0.0122(1.7539-1.7569) + 1.7569 = 1.75686 кДж/кг·К v = Кр(vб – vм ) + vм = 0.0122(0.05337-0.05693) +0.05693=0.056886 м3/кг

— термодинамические свойства хладагента в точке 8 определяем интерполяцией данных в состоянии насыщенной жидкости по рассчитанному выше давлению в промсосуде (р₈ = р₃ = р_пр)

t8 = t3 = –5,975ºC р8 = р3 = 4.089 бар h8 = Кр(hб – hм ) + hм = 0.0122(95,37-93,06) +93.06=93.09 кДж/кг s8 = Кр(sб – sм ) + sм = 0.0122(0.9831-0.9746) +0.9746=0.9747 кДж/кг·К v8= Кр(vб – vм ) + vм = 0,0122(0,7709·10 – 0,7663·10 ) + 0,7669·10 = 0,76625·10 м3/кг

— термодинамические свойства хладагента в точке 9 определяем из условия h₉ = h₈ и формулы, связывающей аддитивные свойства точек 1, 10 и 9 через степень сухости:

х9 = = h9 = h8 = 93,09 кДж/кг р9 = р1 = 1,267 бар

тогда

s9= x9(s1 – s10 ) + s10 = 0.1485(1.8108-0.8399) + 0.8399 = 0.9840 кДж/кг·К v9 = x9(v1 – v10 ) + v10 = 0.1485(0.1726-0.0007147) +0.0007147=0.02624 м3/кг

— термодинамические свойства хладагента в точке 5 определяем по рассчитанной выше температуре конденсации, используя таблицу насыщенного пара;

— термодинамические свойства хладагента в точке 6 определяем по рассчитанной выше температуре конденсации, используя таблицу насыщенной жидкости;

— термодинамические свойства хладагента в точке 7 определяем из условия h₇ = h₆ и формулы, связывающие аддитивные свойства в точках 3, 8 и 7 через степень сухости:

х7= = h7 = h6 = 93,09 кДж/кг р7 = р3 = 4,089 бар

Тогда

s7= x7(s3 – s8 ) + s8 = 0,2315(1,75686 – 0,9747) +0,9747=1,15577 кДж/кг·К v7 = x7(v3 – v8 ) + v8 = 0,2315(0,056886 – 0,0007663) +0,0007663= 0,013758 м3/кг

— термодинамические свойства хладагента в точке 2 определяем из условия:

s2 = s1 = 1,8108 кДж/кг·К р2 = рпр = 4,089 бар

Так как эти значения энтропии и давления не совпадают с табличными [3] в области перегретого пара хладагента, то определяем остальные термодинамические свойства хладагента в этой точке методом двойной интерполяции. Сначала интерполируем на крайних изобарах по энтропии, а затем – по давлению:

— интерполяция по энтропии на изобаре р = 0,4 МПа

= =0,575(319,6-312,7) +312,7=316,667 кДж/кг·К =0,575(0,0656 – 0,0629) + 0,0629= 0,06445 м3/кг =0.575(20-10) +10 = 15.75 ºC

— теперь интерполируем по энтропии на изобаре р = 0,5 МПа

= =0.632(325.1-318) +318=322.4872 кДж/кг·К =0.632(0.054-0.0505) +0.0505=0.052712 м3/кг =0.632(30-20) +20=26.32 ºC

— наконец, интерполируем по давлению между изобарами 0.4<0.4089<0.5

Итак, определяем коэффициент интерполяции по давлению:

Kр =0,89(322,482–316,667) + 316,667=317,185 кДж/кг·К =0,089(0,052712-0,06445) +0,06445=0,0634 м3/кг =0,089(26,32-15,75) +15,75=16,7 ºC

— термодинамические свойства хладагента в точке 4 определяем из условия:

s4 = s3 = 1,75686 кДж/кг·К р4 = рк = 1,32 бар

Так как эти значения энтропии и давления не совпадают с табличными в области перегретого пара хладагента [3], то определяем остальные термодинамические свойства хладагента в этой точке методом двойной интерполяции, как это выполнено в точке 2. Сначала интерполируем на крайних изобарах по энтропии, а затем – по давлению:

— интерполяция на изобаре р = 1,0 МПа

= =0,9144(324,8 – 316,9) +316,9=324,124 кДж/кг·К =0,9144(0,0259 – 0,0246) + 0,0246= 0,025788 м3/кг =0,9144(40 – 30) +30 = 39,144 ºC

— теперь интерполируем по энтропии на изобаре р = 1,5 МПа

= =0,2456(341,7–332,8) +332,8= 334,986 кДж/кг·К =0,2456(0,0186 – 0,0177) + 0.0177=0,01792 м3/кг =0,2456(70 – 60) +60= 62,456 ºC

— наконец, интерполируем по давлению между изобарами 1,0<1,32<1,5

Коэффициент интерполяции по давлению:

Kр =0,64(334,985–324,124) +324,124 = 331,075 кДж/кг =0,64(0.01792–0.02578) +0,02578= 0.02075 м3/кг =0,64(62,456–39,144) +39,144=54,064 ºC