2. Тепловой расчет простейшей авхм
Пренебрегая тепловым эквивалентом работы насоса, тепловой баланс:
Допустим в конденсаторе конденсируется G (кг/с) пара, а в генератор поступает F (кг/с) крепкого раствора. Тогда количество слабого раствора на выходе из генератора составит (G–F) кг/с. Это же количество раствора поступает в абсорбер, где в результате поглощения G пара из испарителя образуется F крепкого раствора. Если пренебречь тепловым моментом работы насоса, то тепловой баланс машины можно записать так:
Тепловой баланс машины, отнесенный к одному кг пара, сконденсированного в конденсаторе, можно написать так:
Если расход раствора, циркулирующего через абсорбер и генератор, отнести к расходу пара, конденсирующегося в конденсаторе, то получим кратность циркуляции (кг/кг).
Материальный баланс генератора по аммиаку может быть записан в виде равенства:
;
где
–
количество аммиака, поступающего с
крепким раствором;
–
количество аммиака, отводимое с 1 кг
пара;
–
количество аммиака, отводимое со слабым
раствором. Отсюда:
;
Для определения удельных тепловых потоков составим тепловые балансы аппаратов:
Тепловой баланс генератора:
Отсюда:
В испарителе кипит 1 кг вещества. Количество подведенной от внешнего охлаждаемого источника теплоты может быть определено как разность значений энтальпий вещества на выходе из аппарата и на входе в него:
Тепловой баланс машины, отнесенный к 1 кг пара, сконденсированного в конденсаторе, можно написать так:
Количество отведенной теплоты в конденсаторе определяется разностью значений энтальпий в начале и конце процесса конденсации. Так как в аппарате сжижается 1 кг пара, то:
;
В
абсорбер поступает (f–1)
кг слабого раствора из генератора с
энтальпией
и
1 кг влажного пара из испарителя с
энтальпией
.
Выходит из аппарата f
крепкого раствора с энтальпией
.
Из теплового баланса аппарата:
Тепловой
эквивалент работы насоса:
Насос
водоаммиачного раствора перекачивает
f
жидкости из абсорбера в генератор.
Определив удельный объем раствора
можно подсчитать работу насоса:
где
давление
конденсации и кипения.
Тепловой
коэффициент тепловой машины:
.
БИЛЕТ № 24
1 Рабочие вещества холодильных машин
К рабочим веществам холодильных машин относятся хладагенты и хладоносители.
Хладагент – рабочее вещество, которое совершает обратный термодинамический цикл, циркулируя по системе. Хладоносители являются промежуточными рабочими веществами, которые передают теплоту от охлаждаемой среды к хладагенту.
К рабочим веществам можно отнести и смазочные масла, так как они циркулируют вместе с хладагентом по системе и значительно влияют на рабочие характеристики холодильных машин.
В настоящее время известно около ста различных хладагентов. Самыми распространенными из них являются воздух, вода, аммиак, диоксид углерода, чистые углеводороды (пропан, метан, изобутан и т.п.), хлор, фтор, бромпроизводные углеводороды и другие вещества. В некоторых машинах целесообразно применять изоэнтропные и неизоэнтропные смеси хладагентов. У изоэнтропных смесей хладонов при постоянном давлении температура кипения постоянна. У не изоэнтропных смесей при постоянном давлении температура кипения изменяется.
Возможность применения того или иного хладагента в той или иной холодильной машине определяется его термодинамическими, теплофизическими, физико-химическими, физиологическими и экологическими свойствами.
К термодинамическим свойствам относятся нормальная температура кипения, давление насыщения при температуре 30 °С, критическая температура, температура замерзания, теплота парообразования и др. Они характеризуют термодинамические параметры цикла, удельную холодопроизводительность, работу цикла, теплоту конденсации и т.д.
Теплофизические свойства – это теплоемкость (С), теплопроводность (λ), вязкость (μ), плотность (ρ), температуропроводность (а), поверхностное натяжение (η) и т.д. Они главным образом влияют на интенсивность теплообмена в аппаратах, на потери давления в системе и на массу и габариты компрессоров.
Физико-химические свойства включают в себя термическую стабильность, взрывоопасность, воспламеняемость, электрические свойства, взаимодействие со смазочным маслом, водой и конструкционными материалами и т.д.
Физиологические свойства показывают степень воздействия хладагентов на живой организм. В 1976 году были установлены предельно допустимые концентрации (ПДК) наиболее распространенных хладагентов. Превышение ПДК в воздухе вызывает отрицательное воздействие на организм человека.
Экологические свойства показывают степень воздействия хладагентов на озоновый слой и возникновение парникового эффекта.
По агрегатному состоянию хладоносители бывают твердые (лед), жидкие и газообразные (воздух).
В холодильных установках крупных холодильников промышленности и торговли в качестве хладоносителя используют в основном рассолы – водные растворы хлористого натрия NaCl и хлористого кальция CaCl2. CaCl2 предпочтительнее из-за более низкой температуры замерзания и меньшей коррозионной активности, однако он дороже, чем NaCl. Для снижения коррозионной активности в рассолы добавляют ингибиторы, например, кальтозин. Для специальных целей, где требуется хладоноситель с особо низкой температурой, используют этиленгликоль, трихлорэтилен или дихлорметан. Однако их стоимость значительно выше стоимости рассолов.