met70-2012

P2 – определяется из уравнения состояния.

Конечные параметры газа, в частности (υ2 ), в задаче № 4 можно определить по

уравнениям адиабатного процесса, заменив показатель степени k на n:

Изменение энтропии можно определить по формулам:

∆S = m ∆Sуд , Дж/К,

где k – показатель адиабатного процесса, можно определить из Справочных данных,

табл. 2 или по отношению: k = Cp .

Cv

По формуле: ∆U = ∆Uуд = U2 −U1 = Cv (T2 −T1) можно определить изменение внут-

ренней энергии газа ∆U, а в задаче № 5 для m кг газа (∆U = m∆U).

Теплота, отводимая наружу, определяется по формуле:

Q = ∆U + Lv , Дж.

21

Контрольное задание 1.2

Контрольное задание 1.2 включает решение двух задач и ответы на два контрольных вопроса по разделу «Тепловые установки и теплоснабжение предприятий обще-

ственного питания».

Контрольные задачи

Задача № 1

В поршневом компрессоре производительностью происходит сжатие воздуха начального давления (P1) до конечного со степенью повышения давления в каждой ступени

компрессора (π). Начальная температура воздуха равна (t1). Сжатие воздуха в каж-

дой ступени компрессора происходит по политропе с показателем (n) и охлаждением воздуха в промежуточном холодильнике до начальной температуры (в случае много-

ступенчатого компрессора).

Определить: параметры воздуха в каждой ступени компрессора в начале и конце сжатия (P, υ, T); работу сжатия ( сж ), а также эффективную мощность привода (Ne )

иработу ( пр ), затрачиваемую на привод компрессора. Изобразить процессы в P − υ

иT − S диаграммах.

Исходные данные взять из табл. 1 и 2 по последней и предпоследней цифрам шифра

зачётной книжки. Газовая постоянная для воздуха R = 287 Дж/кг К.

Таблица 1

22

Таблица 2

Задача № 2

Используя диаграмму «lgP −i» для фреона-13, определить параметры узловых точек

компрессионной холодильной установки. Компрессор установки всасывает перегретый пар состояния при температуре (t1), давлении (P1) для точки 1 и сжимает его по

адиабате до состояния точки 2 при давлении (P2 ).

Затем из компрессора пары фреона поступают в конденсатор, где превращаются в насыщенную жидкость давления(P2 ). Проходя через регулирующий (дроссельный)

вентиль, фреон дросселируется с понижением давления до (P1), после чего поступает в испаритель, где, отбирая тепло от охлаждаемого тела (продуктов), испаряется при постоянном давлении (P1) и температуре (t4 ) и слегка перегретый до (t1) снова по-

ступает в компрессор. Определить также работу цикла ( ц ), полную холодопроизводи-

тельность (Qo ), холодильный коэффициент (ξ) установки, тепловую нагрузку на кон-

денсатор (qк ), работу ( к ) и адиабатную мощность (Na) компрессора установки. По-

строить цикл в « P − υ», « T − S » и «P −i» координатах с указанием численных значений параметров узловых точек цикла.

Исходные данные взять из табл. 3 и 4 по последней и предпоследней цифрам шифра.

23

Таблица 3

Рис. 1. Схема компрессионной холодильной машины:

А – компрессор; В – конденсатор; С – переохладитель; Д – вентиль регулирующий; Е – отделитель жидкости; F – испаритель

24

Контрольные вопросы по разделу «Тепловые установки и теплоснабжение предприятий общественного питания»

1.Прямые и обратимые, обратимые и необратимые циклы, применение, характери-

стики [1, с. 74–75].

2.Прямой и обратимый цикл Карно в P − υ и T − S диаграммах, его роль в современной теплоэнергетике [1, с. 75–81].

3.Паросиловые установки, их циклы в P − υ и T − S диаграммах. КПД установок [1,

с. 94–100], [1, с. 309–325].

4.Процессы кипения и парообразования. Водяной пар. Диаграмма P − υ и T − S парообразования [1, с. 51–58].

5.Процесс сжатия рабочего тела. Основные термодинамические соотношения про-

цессов сжатия. Понятие об устройстве и работе компрессоров [1, с. 325–332; 340– 350].

6.Процесс расширения рабочего тела. Математическая модель термодинамическо-

го процесса расширения. Понятие о машинах для проведения процесса расшире-

ния [1, с. 58–66].

7. Поршневые ДВС, циклы в P − υ и T − S диаграммах. Понятие об устройстве [1,

с. 332–340].

8.Процессы течения рабочего тела, основные соотношения процесса течения. Ви-

ды производимых работ. Машины и аппараты, имеющие процессы течения [1,

с. 58–66].

9.Трубопроводы, сопла, диффузоры, основные соотношения для описания процессов изменения параметров рабочего тела [1, с. 62–66].

10.Дросселирование рабочего тела. Изменение параметров при дросселировании.

Изображение процесса дросселирования в i − S диаграмме [1, с. 67–68].

11.Холодильные машины, назначение, классификация, холодильные агенты [1,

с. 100–102]; [2, с. 299–300]; [5, с. 219–227].

12.Схема работы паровой компрессорной машины с регулирующим вентилем. Цикл в P − υ, T − S и P(lgP)− i диаграмме. Тепловой баланс цикла.

13.Достоинства и недостатки цикла холодильной машины с регулирующим венти-

лем. Холодильный коэффициент, удельная и полная холодопроизводительность машины, их физический смысл [1, с. 100–102; 2, с. 305–306].

25

14. Системы энергоснабжения предприятий общественного питания. Эксплуатаци-

онные характеристики источников энергии. Достоинства и недостатки.

15.Тепловые электрические станции, общие сведения, устройство [1, с. 352–359].

16.Установки по прямому превращению теплоты в электрическую энергию [1,

с. 359–365].

17.Схемы тепловых аппаратов пищевых производств. Сущность термодинамических процессов в них [5, с. 100–114; с.162–163].

18.Классификация тепловых аппаратов пищевых производств. Содержание тепло-

вого расчёта режима работы [5, с. 137–148].

19.Тепловой баланс тепловых аппаратов пищевых производств на различных режи-

мах работы [5, с.109–114].

20. Основные отличия в конструкции перспективных тепловых аппаратов от традиционных. Преимущества и недостатки [5, с. 162–177].

Таблица 5

Номера контрольных вопросов выбирают из табл. 5 по последней цифре шифра за-

чётной книжки. Отдельные вопросы имеют ссылки на источники, рекомендуемые при ответе на данный вопрос.

Методические указания по решению задач

Задача № 1

Нарисовать схему многоступенчатого компрессора [2, с. 230, рис. 16–7]. Определить

параметры воздуха в первой ступени компрессора в начале сжатия: начальное давление P1 и начальная температура T1 заданы по условию; удельный объём υ1 опреде-

лить из уравнения состояния:

υ1 = RT1 , м3/кг.

P1

Параметры воздуха в конце сжатия определить с учётом степени повышения давления

(π) и числа ступеней компрессора (z):

26

где n – показатель процесса сжатия; T [К], P [Па].

Для многоступенчатого компрессора с числом ступеней (z) давление на входе в следующую ступень равно давлению воздуха на выходе из предыдущей ступени.

Работу сжатия 1 кг воздуха определить с учётом количества ступеней компрессора:

Работа, затрачиваемая на привод многоступенчатого компрессора,

пр = сж , Дж .

ηк кг

Эффективную мощность на привод компрессора определить с учётом производительности компрессора:

Ne = пр G, Вт.

Для изображения процессов в P − υ и T − S координатах воспользоваться литерату-

рой [1, с. 89; 2, с. 229–232].

Задача № 2

Нарисовать схему компрессионной холодильной установки (рис. 1). Задачу решить,

используя диаграмму: Lg P −I для фреона-13 (рис. 4).

Цикл работы компрессионной холодильной установки в lgP −I координатах пред-

ставлен на рис. 2.

27

Определение параметров рабочего процесса в точке 1. Точка 1 находится на пересечении изобары (P1) и изотермы (t1) в области перегретого пара. Параметры υ1 , i1, S1 определить по диаграмме.

Определение параметров рабочего процесса в точке 2. Точка 2 находится на пересечении адиабаты S2 и изобары P2 . Параметры t2, υ2 , i2 и S2 = S1 определить по диаграмме.

Определение параметров рабочего процесса в точке 3 (процесс снятия перегрева и конденсации):

Температура конденсации (t3 ) находится на пересечении изобары (P2 ) с верхней или нижней пограничной кривой, остальные параметры определяются аналогично точкам 1

и 2.

Точка 4 – состояние после дросселирования жидкости находится на пересечении изо-

бары (P1) и линии i3=i4 = const , её параметры определяются по диаграмме.

Работу цикла ( u ) определить по формуле:

ц = к = i2 − i1 .

Удельную и полную холодопроизводительность определить по формулам:

Q = q2 G , Вт.

Холодильный коэффициент установки определяется по формуле:

28

G– расход хладагента, кг .

с

Для построения цикла работы установки в P − υ, P − i и T − S диаграммах воспользоваться рис. 3.

Рис. 2. Цикл компрессионной холодильной установки в диаграмме Lg P −i

29

Рис. 4. Диаграмма LgP −i для фреона