Galagan_teploteh (1)

б) Термический кпд цикла, определяемый как отношение теплоты, полезно использованной в цикле, ко всей теплоты, подведенной к рабочему телу, определяется из выражения:

Внутренний абсолютный кпд цикла, определяемый как отношение действительно использованного теплоперепада ко всему теплу, подведенного к рабочему телу, определяется из выражения:

ηi = ; ηi = = 0.355.

в) Удельный расход пара (расход пара, необходимый для выработки 1 квтч электроэнергии):

d =

Часовой расход тепла:

D = N d = 1000 3,02 = 3020 кг/ч.

г) Удельный расход теплоты:

q = d(h1 + h2) = 3,02 (3432 – 73,52) = 10120 кДж/кг.

д) Количество охлаждающей воды, необходимой для конденсации пара, определяется из уравнения теплового баланса конденсатора:

Д (h2g –h3) = Gв cв ∆tв,

где Д (h2g – h3) – количество теплоты, отводимое от пара охлаждающей водой до его полной конденсации;

41

Контрольной работы №2 Задача 2.

Паровая компрессионная холодильная машина работает по циклу с дросселированием. Температура кипения хладагента в испарителе t0. В компрессор поступает холодильный агент в состоянии перегретого пара с температурой t1. Температура конденсации хладагента в конденсаторе tк. Хладагент перед дросселированием (регулирующим вентилем) охлаждается до температуры t5.

Определить параметры(p, v, t, h, s, x) узловых точек цикла, подведенную и отведенную теплоту, работу, теоретическую мощность привода компрессора, полную холодопроизводительность и холодильный коэффициент, если массовый расход циркулирующего хладагента М= 5 кг/с.

Изобразить схему установки, представить цикл в координатах p-v, T-s и ln p-h. Параметры узловых точек определить двумя способами: 1) с помощью диаграммы; 2) по таблицам термодинамических свойств холодильного агента(или путем расчета, когда это необходимо). Параметры ненасыщенной переохлажденной жидкости после конденсатора (кроме давления) определить условно по таблицам для насыщенной жидкости по температуре переохлаждения t5. Параметры точек цикла свести в таблицу, форма которой приведена ниже.

*- параметры, определенные по диаграмме;

**- параметры, определенные по таблицам или полученные расчетом.

42

Вид таблицы для оформления задачи №2 контрольной работы №2 Таблица 8

Пример выполнения и оформления задачи №2. Контрольная работа 2

ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ХОЛОДИЛЬНОЙ МАШИНЫ

Построим холодильный цикл в h lg p диаграмме для хладона R22, показанный на рисунке 6 .

1. Температуру всасывания хладона определим по формуле: tвс t0 (15...45) C,

где t0 – температура кипения хладона, C

Примем:

tвс t0 20 C, t0 tэ/ г 5 C ,

где tэ / г – температура хладоносителя (этиленгликоля), C

tэ/г 10, C ,

43

Составляем структурную схему холодильной установки, показанную на рисунке 6 а.

II

I

Lg P, МПа

а 1

Р и с у н о к 5 . 2 Рис.6 а) Схема холодильной машины с регенеративным

теплообменником .

I-компрессор; II-конденсатор; III-дроссель; IVиспаритель; V-регенеративный теплообменник. б) Цикл холодильной машины с регенеративным теплообменником.

Определим температуру конденсации. Так как конденсатор воздушный, то:

где t'в – температура воздуха на входе в конденсатор, C ;tB – нагрев воздуха в конденсаторе, C

Значения параметров хладона в точках цикла, необходимые для дальнейших расчетов, сводим в таблицу 9. Справочный мате-

риал Приложение 3

Параметры узловых точек.

Точка 3 лежит на пересечении изобары рк 1,78 МПа с ле-

вой ветвью, пограничной кривой (насыщенная жидкость), а точка 3'

– на пересечении этой же изобары с линией постоянной энтальпии i3', значение корой находим из теплового баланса:

45

h1 hа h3 h3 ,

следовательно:

h3 h3 h1 hа,

h3 455 612,5 598 440,5кДж,

кг

Удельная массовая холодопроизводительность хладона R22:

q0 598 455 143,кДж,

кг

Удельная работа сжатия в компрессоре:

W 661,5 612,5 49, кДж ,

Удельная тепловая нагрузка на конденсатор:

qк 661,5 440,5 221,кДж,

кг

Теоретический холодильный коэффициент:

q0 ,

WK

где q0 – удельная массовая холодопроизводительность, кДж ;

кг

WK – удельная работа сжатия в компрессоре, кДж .

кг

143 2,92, 49

Массовый расход хладагента:

Gа Q0 ,кг , q0 с

46

Теоретический объем, описываемый поршнями компрессора, который освобождается в цилиндре при перемещении поршня от нижней мертвой точки до верхней, определим по формуле:

Vhт Gа V,м3 ,

с

где Gа – массовый расход хладагента, кг ;

с

V – удельный объем паров хладагента в точке 1, м3 ;

кг

– коэффициент подачи при рабочих условиях, определяемый по графику рис.18.

=0,66 при отношении рк 1,78 5,56,

р0 0,32

следовательно:

Vhт 0,62 0,095 0,0892,м3 , 0,66 с

Объем описываемый поршнями компрессора:

Vд 1,2 Vhт ,м3 ,

с

Vд 1,2 0,0892 0,10704,м3 ,

с

По найденному теоретическому объему описываемыми поршнями, по таблицам производительности приложение Х. , выбираем три компрессора П80 (два компрессора рабочих, один запасной), для которых:

47

Vhд 0,0578,м3 ;

с

Nэл.ком. 26КВт,

Определим действительный массовый расход холодильного агента в компрессоре:

Gад Vhд ,кг, V с

Gад 0,66 0,0578 2 0,80,кг, 0,095 с

Действительная холодопроизводительность компрессора: Q0д Gад q0,кВт

где Gад – действительный массовый расход холодильного агента в

компрессоре, кг ;

с

q0 – удельная массовая холодопроизводительность, кДж .

кг

Q0 0,80 143 114,40,кВт.

Определим мощности электрического двигателя компрессора. 1. Теоретическая (адиабатическая) мощность сжатия:

Nт Gад Wк ,кВт,

где Gад – действительный массовый расход холодильного агента в

компрессоре, кг ;

с

lK – удельная работа сжатия в компрессоре, кДж .

кг

Nт 0,80 143 39,20,кВт.

2.Индикаторная мощность:

Ni Nт i, кВт,

где Nт – теоретическая мощность сжатия, кВт;

i – индикаторный коэффициент полезного действия, кото-

рый определяется по формуле:

48

i w b t0,

Где λw – коэффициент подогрева;

b – дополнительный коэффициент;

t0 – температура кипения хладагента, C .

Коэффициент подогрева определим по формуле:

w T0 , TK

где T0 – температура кипения хладагента, К;

TK – температура конденсации хладагента, К.

15 273

w 45 273 0,81.

Для фреоновых компрессоров: b=0,0025,

тогда:

i 0,81 0,0025 ( 15) 0,77,

следовательно:

Ni 39,20 0,77 30,18,кВт.

3. Эффективная мощность (мощность на валу компрессора):

Ne Ni Nтр,кВт,

где Ni – индикаторная мощность, кВт;

Nтр – мощность затрачиваемая на трение, кВт.

Мощность, затрачиваемую на трение определим по формуле:

Nтр Ртр Vhд,кВт,

где Ртр – величина удельного давления трения, которая зави-

сит от производительности компрессора, кПа;

Vhд – действительный объем, описываемый поршнями ком-

прессора, м3 .

с

Для фреоновых компрессоров средней производительности:

Ртр=40кПа,

следовательно:

49

Nтр 40 0,0578 2 4,62,кВт,

тогда:

Ne 30,18 4,62 34,80,кВт.

4.Мощность электродвигателя компрессора:

Nэл 1,1...1,2 Ne ,кВт,

пер

где Ne – эффективная мощность, кВт;

пер – коэффициент полезного действия передачи.

Примем:

Nэл 1,15 Ne ,кВт,

пер

Для герметичных и бессальниковых компрессоров:

пер=1,00,

тогда:

Nэл 1,15 34,80 40,02,кВт. 1,00

Проверяем условие:

Nэл Nэл.ком.,

где Nэл – мощность электродвигателя компрессора, кВт;

Nэл.ком. – действительная мощность компрессора, кВт. 40,02 26 2

Действительный холодильный коэффициент определим по формуле:

д Q0д ,

Ne

где Q0д – действительная холодопроизводительность компрессо-

ра, кВт;

Ne – эффективная мощность, кВт.

114,40д 34,80 3,29,

Тепловая нагрузка на конденсатор в теоретическом цикле:

50