3.2. Пример расчета параметров теоретического цикла двухступенчатой холодильной установки

Рассмотрим пример расчета параметров Т, р, v, h, s в харак­терных точках цикла двухступенчатой холодильной установки, имеющей промежуточный сосуд со змеевиком. Соответствующий цикл изображен на рисунке. Задано: рабочее вещество R22; температура конденсации T_к = 307,15; температура испарения T_и = 234,15.

В программу расчета включаются следующие элементы.

1. Определяется давление конденсации по формуле (3.1) в зависимости от температуры конденсации. Давление в точках 4, 5, 6, 8 теоретического цикла одинаково и равно р_к. Найдено р_к= 1,3192 МПа.

Определяемые параметры заносятся в табл. 3.2.

Таблица 3.2

Параметры теоретического цикла двухступенчатой холодильной установки

№ точки	Т, К	t, С	p, МПа	v, м3/кг	h, кДж/кг	s, кДж/(кг·К)
1	234,15	—39	0,11031	0,19487	287,11	1,8154
2	288,31	15,16	0,38147	0,06760	316,54	1,8154
3	265,21	—7,94	0,38147	0,05920	300,88	1,7586
4	324,86	51,71	1,3192	0,01967	331,58	1,7586
5	307,15	34,00	1,3192	0,01593	317,23	1,7131
6	307,15	34,00	1,3192	0,8663·10-3	141,64	1,1410
7	265,21	—7,94	0,38147	0,01491	141,64	1,1582
8	266,71	—6,44	1,3192	0,7653·10-3	92,47	0,9727
9	234,15	—39	0,11031	0,03158	92,47	0,9835
10	265,21	—7,94	0,38147	0,7446·10-3	90,73	0,9662
11	234,15	—39	0,11031	0,7103·10-3	55,68	0,8263

2. Определяется давление испарения р_и по формуле (3.1) в за­висимости от температуры испарения. Найдено р_и=0,11031 МПа. Давление в точках 1, 9, 11 одинаково и равно р_и.

3. Определяется давление в корпусе промежуточного сосуда р_пр:

р_пр = (3.12)

Найдено р_пр=0,38147 МПа. Давление в точках 2, 3, 7, 10 оди­наково и равно р_пр.

4. По формуле (3.2) определяется температура в точках 3, 7, 10. Найдено Т_пр=265,21 К.

5. Определяется температура Т₈ жидкого ХА на выходе из змеевиков промежуточного сосуда. Она принимается на 1,5 К выше температуры жидкости в корпусе:

Т₈ = Т_пр+1,5=266,71 К. (3.13)

6. По формулам (3.3) — (3.5) определяются удельные объемы, энтальпии и энтропии в точках 6, 8, 10, 11 на линии кипения в зависимости от соответствующих θ.

7. По формуле (3.10) определяются энтальпии в точках 1, 3, 5 в зависимости от температур и давлений. Найдено: h₁= 287,11; h ₃ = 300,88; h ₅ = 317,23.

Теоретический цикл двухступенчатой холодильной установки в координатах давление - энтальпия

8. По формуле (3.11) определяются энтропии в тех же точках. Найдено: s₁= 1,8154; s₃= 1,7586; s₅= 1,7131.

9. По формуле (3.11) определяется температура в точке 2 методом приближения в зависимости от найденного р_пр и энтропии в точке 2, равной энтропии в точке 1. При составлении программы в качестве начального приближения принимают Т₃ с последующим увеличением ее на 0,01 К, добиваясь совпадения энтропии с точностью до 5·10^-5 кДж/(кг·К).

10. Аналогично по формуле (3.11) определяется температура в точке 4. В качестве начального приближения принимается температура Т₅.

11. По формулам (3.6) и (3.10) определяются удельный объем и энтальпия в точке 2 в зависимости от Т₂ и р₂.

12. По формулам (3.6) и (3.10) определяются удельный объем и энтальпия в точке 4 в зависимости от Т₄ и р₄.

13. Определяется сухость пара х в точке 9 по формуле

. (3.14)

14. Определяем сухость пара в точке 7 по формуле

.

15. По формулам (3.15) — (3.17) рассчитываются удельные объемы, энтальпии и энтропии в точках 7 и 9 в зависимости от сухости пара и значений параметров на линиях кипения и конденсации:

v_x=v'+x(v"—v'); (3.15)

h_x=h'+x(h"—h'); (3.16)

s_x=s'+x(s"—s'). (3.17)

Все найденные параметры рассматриваемого цикла сведены в табл. 3.2. Эти данные служат основанием для расчета машин и аппаратов. По сравнению с традиционным определением пара­метров цикла по тепловым диаграммам разработанный метод обеспечивает более высокую точность и полную термодинамичес­кую увязку между найденными параметрами состояния.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Богданов С. Н., Иванов О. П., Куприянова А. В. Холодильная техника. Свойства веществ: Справочник. — Л.: Машиностроение, 1976.— 166 с.

2. Загорученко В. А., Загоруйко В. А. Курсовое и дипломное проектирование судовых холодильных установок. — М.: В/О «Мортехинформреклама»,1985.— 82 с.

3. Морские газовозы. Установки повторного сжижения. — М.: Рекламинформбюро ММФ, 1974. — 90 с.

4. Таблицы и диаграммы термодинамических свойств фреонов-12, -13, -22. — М.: ВНИХИ, 1971. —91 с.

5. Таблицы термодинамических свойств газов и жидкостей. Вып. 2. Фреон-22. — М.: Изд-во стандартов, 1978. — 60 с.

6. Таблицы термодинамических свойств газов и жидкостей. Вып. 4. Аммиак. — М.: Изд-во стандартов, 1978. — 76 с.

7. Термодинамические свойства метана. — М.: Изд-во стандартов, 1979. — 347 с.

8. Термодинамические свойства этана. — М.: Изд-во стандартов, 1982. — 302 с.

9. Термодинамические свойства этилена. — М.: Изд-во стандартов, 1981. — 280 с.

10. Термодинамические свойства воздуха. — М.: Изд-во стандартов, 1978. — 276 с.