3.1. Построение термодинамического цикла установки

Расчетная температура конденсации вычисляется по формуле:

, (3.1)

где – температура води на выходе из конденсатора;

– конечная разница температур в конденсаторе; принимаем С.

Тогда температура конденсации будет равняться:

С.

Расчетная температура испарения вычисляется по формуле:

, (3.2)

где – температура рассола на выходе из испарителя;

– конечная разница температур в испарителе. Это значение определяет эффективность работы установки. Чем она меньше, тем ниже потери на необратимые процессы. Принимаем С.

Тогда температура испарения будет равна:

С.

Температура фреона после охлаждения артезианской водой:

, (3.3)

где – температура фреона на входе в охладитель. В соответствии со схемой установки в охладитель поступает фреон в виде жидкости при температуре конденсации. То есть С.

– перепад температур жидкого аммиака в охладителе. Задаемся С.

Тогда температура аммиака после охладителя будет равна:

С.

По найденным температурам испарения и конденсации с помощью диаграммы состояния фреона 1, 9 находим давление соответственно: в испарителе = 0,1 МПа, в конденсаторе МПа.

Этих сведений достаточно для нахождения узловых точек циклу, находящихся на линии насыщения, зная степень сухости рабочего тела (х):

т. 1 (х = 1) – хладагент находится в виде сухого насыщенного пара, который поступает в компрессор при температуре испарения С; конец испарения – начало сжатия.

т. 2 (х = 1) – хладагент находится в конденсаторе в виде сухого насыщенного пара при температуре конденсации С; начало конденсации.

т. 3 (х = 0) – хладагент находится в виде жидкости, поступающей в охладитель при температуре конденсации С; конец конденсации – начало охлаждения.

т. 4 (х = 0) – хладагент находится в виде переохлажденной жидкости, поступающей в дроссельный вентиль при температуре С; конец охлаждения – начало дросселирования.

С целью построения процесса сжатия задаемся внутренним относительным (индикаторным) КПД (коэффициентом полезного действия):

. (3.4)

Идеальный процесс сжатия описывается изоэнтропою , де – энтропия в точке 2. Точка 2 – это точка пересечения идеального адиабатного сжатия (перпендикуляр к оси ) с изобарой МПа.

По диаграмме состояния фреона находим энтальпию перегретого пара в т. 2:

кДж / кг.

По мере определения параметров состояния хладагента координаты точек, отображающих эти состояния, заносим в табл. 3.1.

Энтальпию после реального процесса сжатия (т. 2) определяем по формуле:

. (3.5)

кДж / кг.

Процесс дросселирования описывается линией постоянной энтальпии, то есть:

кДж / кг. (3.6)

По диаграмме состояния находим т. 5 на пересечении изоэнтальпии кДж / кг с изобарой – изотермой испарения ( С; = 0,1 МПа). кДж / (кг  К).

Степень сухости влажного насыщенного пара после дросселирования можно определить по диаграмме с помощью линий одинаковой степени сухости или графоаналитическим путем. Воспользуемся дополнительной точкой 6 (х = 0; С). Энтропия в этой точке равна кДж / (кг  К). Тогда степень сухости в точке 5 будет выражаться следующим соотношением отрезков:

; (3.7)

.

Определяем термодинамические параметры для всех точек цикла и заносим их в табл. 3.1.

Таблица 3.1

Параметры состояния фреона – 12 в термодинамическом цикле

холодильной установки

№ то- чек	Темпера-тура		Давление Р, МПа	Энтальпия , кДж / кг	Энтропия , кДж/(кгК)	Удельный объем V, м3 / кг	Степень сухости х	Эксергия Е, кДж / кг
	, С	Т, К
1	-31	242	0,1	559	4,78	0,16	1	2,53
2	65	338	0,87	609	4,80	0,025	–	46,67
2	48	321	0,87	599	4,78	0,0225	–	42,53
2	34	308	0,87	588	4,75	0,0225	1	41,72
3	34	308	0,87	452,5	4,29	0,001	0	39,6
4	24	297	0,67	440	4,27	0,001	0	32,96
5	-31	242	0,1	440	4,29	0,05	0,3	27,1
6	-31	242	0,1	392	4,08	0,001	0	40,63

Строим цикл холодильной установки в координатах Т – S і H – S (рис. 3.1, 3.2).

Рис. 3.1 – Цикл холодильной установки в координатах Т – S.

S, кДж/(кг∙К)

Рис. 3.2 – Цикл холодильной установки в координатах Н – S.