Файловый архив студентов. Файловый архив студентов.
1314 вуза, 5303 предмета.
/ Регистрация
FAQ Обратная связь Вопросы и предложения
Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Белорусский национальный технический университет
Предмет:
[НЕСОРТИРОВАННОЕ]
Файл:
Проектирование, монтаж и эксплуатация теплотехнологического оборудования.pdf
Скачиваний:
13
Добавлен:
29.11.2025
Размер:
12.59 Mб
Скачать
☆
►Содержание►

223

Для выработки аналогичного количества электрической энергии на КЭС будет израсходовано топлива

 

Bкэс = b N

ГД

τ ,

(3.32)

 

эл

кэс

 

 

где bкэс

- удельный расход условного топлива на выработку 1 кВт·ч элек-

трической

энергии в энергосистеме

 

(на КЭС), можно

принять

bкэс =0,32...0,34 кг/кВт ч.

Расход топлива в сушильной установке в случае оборудования ее собственной топкой определяется в расчете сушилки (формула 3.19) и переводится в условное топливо.

Осуществляется сравнение расходов топлива BГД Всуш+ Bэлкэс и делает-

ся соответствующий вывод об экономии топлива.

4. Методические указания по расчету компрессионной холодильной установки

Задание

Рассчитать компрессионную холодильную установку при следующих дан-

ных:

−холодопроизводительность установки – Qo ;

−средняя температура охлаждаемого помещения - toп;

−средняя температура охлаждающей воды - tв.ср;

−переохлаждение конденсата - ∆t .

Принципиальная схема одноступенчатой аммиачной компрессионной холодильной установки изображена на рисунке 4.1.

Компрессор одноступенчатого сжатия I, приводимый в действие асинхронным электродвигателем II, засасывает из испарителя V холодильный агент

224

– пары аммиака NH3. Жидкий аммиак кипит в испарителе при температуре to и

давлении рo под воздействием энергии в виде теплового потока, полученного от рассола. Рассол – раствор CaCl2 (или NaCl) в воде циркулирует по системе охлаждения камер холодильника VII при помощи центробежного насоса VI,

 

 

 

Охлаждающая

 

 

 

 

 

вода

 

 

 

IX

 

III

 

 

 

3

X

 

 

VIII

 

I

 

 

 

II

 

 

2

 

 

 

 

Охлаждающая вода

IV

3’

 

V

 

1

4

VI

 

VII

Рисунок 4.1 - Принципиальная схема одноступенчатой

парожидкостной компрессионной холодильной установки

отнимая теплоту от продуктов, находящихся в камерах. Сжатые в компрессоре до давления конденсации рк пары аммиака при температуре перегрева t2

направляются через маслоотделитель X в конденсатор III, охлаждаемый водой из системы оборотного водоснабжения. Сконденсировавшийся аммиак при температуре tк собирается в ресивере IX, представляющем запасную емкость,

откуда через переохладитель VIII транспортируется к регулирующей станции, имея температуру t3′. В регулирующем вентиле IV жидкий аммиак дросселиру-

ется до давления рo и температуры to , при этих параметрах он поступает снова в испаритель.

Значения энтальпии

i

в различных точках холодильного цикла

(рису-

нок 4.2) определяются

с

помощью диаграммы

T, s для аммиака

(или

225

i,lg p - диаграммы). Индексы значений i1, i2

и т.д. и t1= t2 и т.д. соответствуют

точкам на диаграмме.

 

Т

Рк

t2

2'

2

 

 

tк

Ро

3

t3'

3'

t0

4

1

 

 

i=

 

 

const

S

Рисунок 4.2 - Цикл одноступенчатой парожидкостной

компрессионной холодильной установки

 

Для построения цикла в T ,s - диаграмме хладагента определяются сле-

дующие параметры:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−

температура рассола t

р

=t

−(2...3)...(5...7) оС ;

 

 

 

 

 

oп

 

 

 

 

 

 

 

−

температура аммиака в испарителе

t

=t

р

−(2...3)...(5...7) оС

; с помощью

T ,s –

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

диаграммы аммиака по to находится его давление в испарителе рo ;

−температура конденсации аммиака tк =tв.ср+(2...3)...(5...7) оС ; на T ,s – диаграмме аммиака по tк находится его давление в конденсаторе рк.

Строится цикл компрессионной холодильной установки в T ,s - диаграмме:

−проводится изобара рo до пересечения с верхней пограничной кривой в точ-

ке 1;

−проводится изобара рк до пересечения с нижней пограничной кривой в точ-

ке 3;

226

−из точки 1 проводится адиабата (вертикаль) до пересечения с изобарой рк в

точке 2';

−из точки 3 по нижней пограничной кривой опуститься на ∆t (величину переохлаждения конденсата) до точки 3';

−из точки 3' по линии i = const (процесс дросселирования) опуститься до пересечения с изобарой рo в точке 4.

Определяются основные параметры ( p, t, i ) в характерных точках цикла 1, 2, 3, 3′, 4 и удельный объем аммиака в точке 1 v1.

Удельная массовая холодопроизводительность

q

= i −i

4

,

кДж .

(4.1)

o

1

 

кг

 

Массовый расход аммиака в системе

G

ха

=

Q

,

кг .

(4.2)

q

 

 

 

с

 

 

 

 

o

 

 

 

Удельная объемная холодопроизводительность

 

q

v

=

qo

,

кДж .

(4.3)

 

 

 

v1

м3

 

Действительная объемная производительность компрессора

 

 

Vд = v1 Gха

(4.4)

Коэффициент подачи

 

 

 

 

 

 

 

 

λ = λv λω λпл ,

(4.5)

где λv - объемный коэффициент компрессора;

λω - коэффициент подог-

рева; λпл - коэффициент плотности;

227

 

 

рк

 

 

 

 

λ =1 − с

 

 

 

−1 ,

(4.6)

р

 

 

v

 

 

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

где с – коэффициент, учитывающий наличие вредного пространства (в до-

лях), с=1,5...8% . Для крупных горизонтальных машин с=1,5...3% ;

мелких гор и-

зонтальных с=5...8% ; вертикальных простого действия с=2...6% .

 

λ =

 

То

 

;

 

(4.7)

 

 

 

ω

 

Т

к

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

здесь То = to +273; Тк = tк +273 - абсолютные температуры кипения хлада-

гента в испарителе и конденсации его в конденсаторе.

Коэффициент плотности принимается

λпл = 0,95...0,98.

 

Теоретическая объемная производительность компрессора

 

 

V

=

Vд

.

 

 

 

 

 

(4.8)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

т

 

λ

 

 

 

 

 

 

То же через характеристики компрессора

 

 

 

 

V =

π D2 s n z ,

 

 

м3

 

;

(4.9)

 

 

с

т

240

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где D – диаметр цилиндра компрессора,

м;

s – ход поршня компрессора,

м; n – число оборотов коленчатого вала компрессора, об/мин;

z – число ци-

линдров компрессора.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Откуда диаметр поршня

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D =

 

240 Vт

 

 

,

 

м

 

(4.10)

 

π s n z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Из таблиц [2, 13] выбирается компрессор.

Работа, затрачиваемая компрессором на адиабатное обратимое сжатие 1 кг хладагента в процессе 1-2′

= i

− i ,

кДж

(4.11)

2′

1

кг

 

Теоретическая мощность компрессора

228

 

Nт = Gха ,

кВт

(4.12)

Индикаторная мощность компрессор

 

 

 

 

N

i

=

Nт

,

кВт

(4.13)

 

 

 

 

 

 

 

η

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

где

ηi – индикаторный

 

КПД компрессора, равный

ηi = λω + b to ,

λω - коэффициент подогрева; b

– коэффициент, который для компрессоров:

−

горизонтальных двойного действия b =0,002 ;

 

−аммиачных вертикальных простого действия b =0,001;

−фреоновых вертикальных простого действия b =0,0025. Эффективная мощность компрессора

Nе = ηNмi , кВт ,

где ηм – механический КПД, ηм =0,98...0,99 .

Мощность на валу двигателя

Nд = (1,1...1,12)Nе , кВт,

ηп

где ηп – КПД передачи, ηп =0,98...0,99 .

Теоретический холодильный коэффициент

εт = qo .

(4.14)

(4.15)

(4.16)

Действительный холодильный коэффициент

 

εд = εт ηi ηм.

(4.17)

Выбираются теплообменные аппараты (конденсатор, переохладитель, ис-

паритель), включенные в схему холодильной установки (рисунок 4.1).

 

Многоступенчатое сжатие

 

При понижении температуры кипения хладагента в испарителе to

и повы-

шении температуры конденсации его в конденсаторе tк соответственно умень-

229

шается давление рo и возрастает давление рк, что приведет к увеличению от-

ношения давлений рк / ро. Большое значение степени повышения давления зна-

чительно снижает экономичность компрессора, а значит компрессионной холодильной установки (КХУ) в целом. Кроме того с увеличением рк / ро увеличи-

вается температура в конце сжатия (точка 2, рисунок 4.2), что ухудшает условия смазки компрессора и может вызвать самовозгорание масла, смазывающего подвижные части компрессора. Поэтому при рк / ро =7...100 используют двух-

ступенчатые установки с промежуточным (между ступенями сжатия) охлаждением паров хладагента.

На рисунке 4.3 представлена принципиальная схема компрессионной холодильной установки с двухступенчатым сжатием и двойным регулированием,

ана рисунке 4.4 цикл данной установки в T, s - диаграмме хладагента.

Вдвухступенчатой КХУ сжатие паров хладагента осуществляется сначала

впервой ступени Iа от рo до рпр, а затем во второй ступени Iб от рпр до рк.

Между ступенями сжатия пары хладагента охлаждаются водой в теплообменнике (промежуточном холодильнике) (процесс 2-2'). Затем они смешиваются с парами, вышедшими из промежуточного сосуда V (состояние 6") и смесь 2" направляется на всас компрессора верхней ступени, где сжимаются (процесс 2"-3). В результате наблюдается экономия в работе по сравнению с одноступенчатым сжатием, соответствующая площади фигуры на цикле 2-2"-3-3'.

Двухступенчатое регулирование (дросселирование), представленное на схеме (рисунок 4.3), уменьшает потребляемую установкой мощность, так как пар, образовавшийся при верхнем дросселировании, отделяется и сразу поступает в компрессор верхней ступени, т.е. не проходит через компрессор нижней ступени, где нужно было бы затратить энергию на его сжатие от рo до рпр .

Холодильный коэффициент такой установки определяется по формуле

 

230

 

 

охлаждающая вода

 

 

 

II

4

 

Iб

III

 

 

 

3

охлаждающая

6''

2"

вода

 

 

5

VII

2'

 

 

охлаждающая

 

 

IVб

 

вода

V

 

6

2

 

 

 

6'

 

 

VI

Iа

IVа

7

 

 

1

 

 

 

 

VIII

 

 

IX

Рисунок 4.3 – Принципиальная схема компрессионной холодиль-

ной установки с двухступенчатым сжатием и двойным регулированием

Iа и Iб – компрессоры нижней и верхней ступеней сжатия; II – конденсатор; III

– переохладитель; IVб и IVа – дроссельные вентили верхней и нижней ступеней; V – промежуточный сосуд; VI – испаритель; VII – промежуточный холодильник; VIII – рассольный насос; IX – охлаждаемое помещение

 

 

 

ε =

q0

 

,

 

 

 

 

 

 

(4.18)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

 

q0 = (1− x6)(i1 −i7)

 

 

 

 

(4.19)

и

= (1− x

)(i

−i )+1 (i

−i

 

′′)

(4.20)

 

6

2

1

 

 

 

3

 

2

 

Тогда

ε =

 

 

i1 −i7

 

 

 

 

 

(4.21)

 

 

 

(i − i

 

)

 

 

i − i +

1

 

 

 

′′

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

1

1− x

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

Степень сухости хладагента после дросселя верхней ступени находится из уравнения теплового баланса промежуточного сосуда

 

 

 

 

 

 

231

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 i

= x

i

′′ +

 

(1− x

)i ′,

(4.22)

 

 

 

 

6

6

6

 

 

 

6

6

 

 

откуда

 

 

 

x

=

i −i ′

.

 

(4.23)

 

 

 

6

 

 

6

 

 

 

 

 

 

6

 

i ′′ −i ′

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

6

 

 

 

 

Т.к. i

= i

, то

 

x

=

i −i ′

 

 

(4.24)

 

5

 

 

6

 

 

 

6

5

 

 

6

 

i ′′

−i ′

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

6

 

 

 

 

i7 = i6′

- определяется по рпр

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

рпр =

ро рк .

 

(4.25)

Для определения энтальпии i2′′

составим уравнение теплового баланса

точки смешения потоков пара из промежуточного сосуда и после промежуточ-

ного холодильника:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x i ′′ + (1− x

)i ′

=1 i ′′,

 

 

 

 

 

 

6

6

 

6

 

 

2

 

2

 

 

откуда

 

 

i ′′ = i ′ − x

 

(i ′

−i ′′)

(4.26)

 

 

 

 

2

2

 

6

 

 

2

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

 

i2′ - энтальпия паров хладагента

Т

 

 

Рк

 

 

после промежуточного холодильника оп-

 

 

 

 

Р

 

ределяется по T, s -

диаграмме при рпр

и

 

 

 

3

пр

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

предполагая,

что конденсатор

и

 

 

 

 

Р0

 

t ′ = t

к

4

tк

 

2' 2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

промежуточный холодильник используют

5

6

tпр

 

 

 

6'

2"

 

 

охлаждающую воду из одного источника.

 

 

 

t0

2"'

 

 

 

 

7

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

const

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 4.4 – Цикл компрессион-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ной холодильной установки с двух-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ступенчатым

сжатием

и двойным

 

 

 

 

 

 

 

 

 
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
Помощь Обратная связь Вопросы и предложения Пользовательское соглашение Политика конфиденциальности