tH1 |
tK |
|
tH2 |
|
И |
|
t |
t0 |
tB2 |
t K
tB1
а) |
б) |
СЕВМАШВТУЗ |
|
|
t3 |
t4 |
ta1 |
a |
|
t |
|
ta2 |
|
в) |
|
Рис.28 Изменение температуры потоков в испарителе (а), конденсаторе(б) и |
|
охладителе (в) |
|
Согласно рис.28 и выше перечисленным зависимостям, определяем |
|
температуры испарения и конденсации: |
|
t0 = tН 2 – tИ |
|
tК = tВ1 + tК |
|
6.1 Выбор хладагента
Хладагенты выбираются исходя из следующих соображений. Расчѐтная температура кипения t0 должна быть больше нормальной температуры
кипения хладагента tS , чтобы давления насыщение было равно или больше атмосферного (во избежание подсоса воздуха в систему).
Критическая температура хладагента t KP должна быть намного больше температуры конденсации tК , с целью снижения необратимых потерь при дросселировании.
Давления конденсации PK и кипения P0 хладагентов существенно
влияют на конструкцию компрессора. Высокие давления конца сжатия в компрессоре приводят к утяжелению конструкции. Давление кипения не должно быть очень низким во избежание вакуума и, связанного с этим, проникновением воздуха в систему.
71
|
|
При понижении температуры кипения t0 |
или повышении температуры |
|||||||||||
конденсации |
tК |
хладагента увеличивается степень сжатия в компрессоре и |
||||||||||||
разность |
давлений |
PK – P0 . |
Это |
ведет |
к |
ухудшению |
объемных |
и |
||||||
энергетических коэффициентов компрессора. Увеличение отношения PK |
P0 |
|||||||||||||
приводит к: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
повышению температуры нагнетания, |
что ужесточает |
требования |
к |
||||||||||
|
|
прочности конструкции компрессоров; |
|
|
|
|
|
|
||||||
пригоранию масла в цилиндрах и нагнетательных клапанах; |
|
|
|
|||||||||||
|
|
повышению |
расхода |
масла |
и |
снижению |
удельной |
|||||||
|
|
холодопроизводительности цикла; |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
увеличению необратимых потерь при дросселировании и потерь, |
|||||||||||||
|
|
связанных с отводом теплоты перегрева хладагента. |
|
|
|
|
||||||||
|
|
Все перечисленные выше факторы являются причинами, по которым |
||||||||||||
необходимо к минимальному отношению давлений конденсации и кипения |
||||||||||||||
PK |
P0 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Также на объѐмную производительность компрессора, а, следовательно, |
||||||||||||
и на мощность потребляемую компрессором, оказывает влияние удельный |
||||||||||||||
объѐм пара хладагента υ1 на входе в компрессор. Чем меньше будет его |
||||||||||||||
значение, тем меньше будут при прочих равных условиях массогабаритные |
||||||||||||||
показатели установки. При большем значении скрытой теплоты |
||||||||||||||
парообразования r хладагента, а следовательно, и удельной |
||||||||||||||
холодопроизводительности в системе можно ограничиться меньшим |
||||||||||||||
количеством холодильного агента. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
Исходя из всего выше сказанного, выбираем подходящие хладагенты и |
||||||||||||
заполняем по ним сводную таблицу (см. таблицу 7). Анализируя полученные |
||||||||||||||
данные, выбираем хладагент для своей холодильной установки. |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 7 Выбор хладагента |
||||
|
|
|
|
t0 |
tS |
tК |
t KP |
P0 , |
|
PK , |
|
υ1, |
r, |
|
Хладагент |
|
|
PK P0 |
м3 |
кДж |
|||||||||
|
|
|
|
,˚С |
,˚С |
,˚С |
,˚С |
МПа |
МПа |
|
кг |
кг |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
R12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
… |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R134а |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
После |
установления |
исходных |
условий |
и |
величин, |
|
на |
|||||
термодинамической диаграмме для выбранного хладагента наносится |
||||||||||||||
холодильныйСЕВМАШВТУЗцикл в полном соответствии с исходными позициями. |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
72 |
|
|
|
|
|
|
6.2 Построение холодильного цикла и расчѐт холодильной установки
6.2.1 С охладителем8
Оцениваем индикаторный (адиабатный) i КПД компрессора:
i W ПЛ ,
термодинамической диаграмме (приложение) или по таблицам соответствующего хладагента:
где |
W |
T1 |
|
– |
коэффициент |
подогрева |
(в данной формуле температура |
||||
T2 |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
берѐтся в Кельвинах); |
|
|
|
|
|||||||
ПЛ |
0,98 – коэффициент плотности. |
|
|
|
|||||||
|
Наносим |
|
процесс |
работы |
холодильной |
установки |
на |
||||
термодинамическую диаграмму. |
|
|
|
||||||||
|
Находим параметры рабочего агента в характерных точках схемы по |
||||||||||
|
|
СЕВМАШВТУЗ |
|
||||||||
1) t1=t0
Р1
1 i1 s1
2) t2’
Р2
i2/
i2 i1 la i1 (i2 i1 ) / ii
s2
t2 3) t3=tК
Р3 i3 s3
4) t4=tа2+Δtа (точка 4 для установки с охладителем)
Р4
i4
8 Принципиальная схема и холодильный цикл установки с охладителем и без охладителя показаны на рис.9.
73
s4
5) t5=t0 (для установки без охладителя точка 5 будет соответствовать точке 6)
Р5 i5 s5
|
|
|
Находим удельную работу компрессора li |
: |
|
|
|
||||||||||||||||||
li la |
/i |
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
СЕВМАШВТУЗ |
|||||||||||||||||||||||
где |
l |
a |
i |
i – идеальная удельная работа сжатия компрессора. |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
2 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Определяем удельный расход тепла на единицу расхода рабочего агента: |
||||||||||||||||||||||
- в испарителе: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
q0 i1 |
i5 |
|
|
||||||||||||
- в конденсаторе: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
qК i2 i3 |
|||||||||||||||
- в охладителе: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
qа |
|
i3 |
i4 |
|
|
||||||||||
|
|
|
Температура охлаждающей воды на выходе из охладителя: |
||||||||||||||||||||||
t |
|
t |
|
|
qa |
, где С = 4,19 кДж/(кг ˚C) – теплоемкость воды. |
|||||||||||||||||||
|
а1 |
|
|
а 2 |
|
|
В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
СВ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Так как tа1<t3, то принятый для расчета перепад температур жидкого |
||||||||||||||||||||||
аммиака в охладителе δtа=t3 - t4 |
может быть реализован. |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
Проверяем энергетический баланс по формуле: |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
q0 li qK qа |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
Массовый расход рабочего агента: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
G |
Q0 |
q0 |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
Объемная производительность компрессора: |
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V0 |
G 1 |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
Расчетная тепловая нагрузка конденсатора: |
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
QK G qK |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
Расчетная тепловая нагрузка охладителя: |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Qа |
G qа |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
Электрическая мощность компрессора: |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
NЭ эХ Q0 |
|
|
|
|
|
||||||||
эХ |
|
- |
удельный расход электрической энергии |
на выработку холода – |
|||||||||||||||||||||
безразмерная величина, определяемая по формуле: |
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
эХ |
|
l |
|
|
|
|
|
li |
|
|
|
|
|
|
la |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
q0 |
ЭМ q0 |
|
ЭМ |
i |
q0 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
Холодильный коэффициент |
определяется по формуле: |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
q |
|
/ l |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
эХ |
ЭМ |
i |
|
0 |
a |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
74