Расчёт хм для охлаждения сусла

Министерство образования и науки Украины

Национальный технический университет

«Харьковский политехнический институт»

Кафедра теплотехники и энергоэффективных технологий

Расчетное задание

по курсу: "Холодильные установки"

на тему: "расчет холодильной машины для охлаждения пивного сусла"

вариант №1

Выполнил:

студент группы ЭМ-70

Кряж В.В,

Проверил:

Бесчаров Е.Н

Харьков 2013

Описание установки

Для охлаждения пивного сусла используется пластинчатый теплообменник, охлаждаемый рассолом з испарителя холодильной машины, с рабочим телом R-22. Конденсатор охлаждается водой. Переохлаждение хладагента происходит в конденсаторе.

Сусло подается в теплообменник (ТО) с температурой t_с1 и охлаждается рассолом до температуры t_с2. Рассол подается в теплообменник насосом (Н) с температурой t_р2,в следствии охлаждения сусла, температура рассола повышается до t_р1,затем рассол поступает на вход в испаритель (И), где охлаждается до температуры t_р2, передавая теплоту кипящему хладагенту. Из испарителя пар хладагента забирается компрессором (КМ), где сжимается (процесс 1-2) и подается в конденсатор (КД). Теплота конденсации пара в конденсаторе передается охлаждающей воде ,температура которой повышается. После конденсатора жидкий хладагент поступает в терморегулирующий вентиль (ТРВ), где дросселируется (процесс 3-4). Энтальпия в процессе (3-4) остается неизменной, но давление и температура хладагента падают и пар поступает на вход в испаритель. В испарителе пар хладагента кипит и испаряется при постоянном давлении, отбирая теплоту у рассола. Перегрев пара (процесс 1-1^’) может происходить частично в испарителе, а частично в трубопроводе, соединяющем компрессор и испаритель.

Исходные данные:

1. Объемный расход сусла V_с=1500 л/час;

2. Температура сусла на входе в ТО t_с1=35 ⁰С;

3. Температура сусла на выходе из ТО t_с2=4 ⁰С;

4. Плотность сусла =1045 кг/м³;

5. Удельная теплоемкость сусла С_рс=3,75 кДж/кг·К;

6. Температура воды на входе в конденсатор t_вд1=25 ⁰С;

7. Индикаторный КПД =0,83;

8. Коэффициент теплопередачи от хладагента к воде К=700 Вт/м²·К;

Выполнить:

1. Составить схему холодильной машины совместно с ТО ,описать работу системы охлаждения и холодильной машины ,построить холодильный цикл в диаграмме хладагента.

2. Рассчитать тепловую нагрузку брутто Q_0бр ;

3. Определить характерные температуры цикла t_кд,t₀,t₃,t₁ ;

4. Определить показатели холодильного цикла :

• Удельную холодопроизводительность q₀;

• Адиабатную работу расширения 1 кг хладагента l_a;

• Удельную тепловую нагрузку конденсатора q_кд ;

• Массовый расход хладагента в холодильной машине G_x;

• Тепловую нагрузку в конденсаторе Q_кд;

• Адиабатная мощность N_a;

• Холодильный коэффициент ε_т;

• Объемный расход хладагента в системе охлаждения V_x;

• Удельную объемную холодопроизводительность q_v ;

5. Определить действительные параметры хладагента после компрессора;

6. Определить действительную тепловую нагрузку Q_д;

Определение холодопроизводительности брутто Для определения холодопроизводительности брутто, необходимо сначала найти холодопроизводительность нетто, которая определяется количеством теплоты, передающимся от воды которая охлаждается, рассолу.

где расход сусла, определяется так:

Из холодопроизводительности нетто легко найти брутто:

где коэффициент утечки холода (0,85...0,95)

Определение температурных характеристик цикла

Температура рассола на входе в ТО:

. Величина нагрева рассола в ТО:

Температура кипения хладагента в испарителе:

Задаёмся величиной нагрева воды в конденсаторе

Определяем температуру охлаждающей воды на выходе из конденсатора:

= 25 + 8 = 33

Зная температуру охлаждающей воды на выходе можно найти температуру конденсации:

Температура переохлаждения хладагента:

Температура пара хладагента на входе в компрессор:

По диаграмме хладагента определяем энтальпии в характерных точках цикла

i1	715	КДж/кг
i1'	700	КДж/кг
i2	750	КДж/кг
i3	540	КДж/кг
i4	540	КДж/кг
V1	0,065	м3/кг

Вычисление показателей цикла холодильной машины

Удельная холодопроизводительность:

Адиабатная работа расширения одного килограмма хладагента:

Удельная тепловая нагрузка конденсатора:

Массовый расход хладагента в холодильной машине:

Адиабатная мощность конденсатора:

Холодильный коэффициент:

Объемный расход хладагента в системе охлаждения:

Определение удельной объёмной холодопроизводительности:

Определение средней логарифмической разности температур теплоносителей для противотока

Действительная тепловая нагрузка:

где определяется с формулы индикаторного кпд:

Определение площади поверхности нагрева конденсатора: