21

Лабораторна робота №3

ТЕМА: ДОСЛІДЖЕННЯ КУНСТРУКЦІЇ АППАРАТІВ ДЛЯ ПЕРЕМІШУВАННЯ РІДИН ТА ГАЗІВ ТА ПАРОВОЇ ОДНОСТУПІНЧАТОЇ МАШИНИ

1. Мета за задачі дослідження.

Метою даної роботи є вивчення конструкцій, принципу роботи та методики розрахунку основних характеристик одноступінчатої парової КХМ.

Поставлена мета досягається вирішенням ряду задач, а саме:

• Експериментального визначення головних параметрів одноступінчатої парової КХМ;

• Побудови циклу холодильної машини на s-T та і-р діаграмах;

• Розрахунок основних характеристик одноступінчатої парової КХМ;

2. Теоретичні відомості.

   1. Основні поняття, терміни та визначення.

Політропним називається термодинамічний процес, при якому підвищення температури тіла пропорційне наданій тілу кількості теплоти. Політропічний процес описується рівнянням:

(3.1)

Де n – показник політропи, який є сталою величиною для даного процесу.

Термодинамічні процеси, які відбуваються при одному постійному процесі, мають назву ізопроцесів. До ізопроцесів належать:

• Ізобарний процес. Відбувається при постійному тиску; при цьому процесі n=0, pv=const.

• Ізохоричний процес, який проходить без зміни об’єму: n=±∞, v=const.

Коловим процесом, або циклом, називається замкнутий процес, при якому робоча рідина таким чином змінює свій стан, що через деякий час повертається у вихідне положення. За напрямком переносу теплоти процеси поділяються на:

• Прямим, що мають за мету перетворення теплоти на корисну роботу та супроводжуються переносом теплоти від більш нагрітого тіла до менш нагрітого.

• Обернені, або холодильні, метою яких є перенос теплоти від менш нагрітого тіла до біль нагрітого за рахунок послідовного стискання та розширення робочої речовини.

Оборотним називається цикл, який складається з оборотних процесів. Оборотність є однією з найсуттєвіших рис рівноважних процесів. Будь-який нерівноважний процес є необоротнім.

Холодильною машиною називається система, призначена для безперервного охолодження речовин шляхом здійснення оберненого циклу. Процес охолодження здійснюється за допомогою робочої речовини – холодильного агенту.

Холодопродуктивністю холодильної машини називається кількість теплоти, яка відбирається холодоагентом від охолоджуваного тіла.

Питома холодопродуктивність – це кількість теплоти, яка відбирається одиницею маси холодоагенту від охолоджуваного тіла.

Зовнішньою роботою А називається кількість теплоти, що витрачається на здійснення оберненого циклу.

Відношення холодопродуктивності до зовнішньої роботи є холодильний коефіцієнт:

(3.2)

Коефіцієнт ℰ характеризує ефективність холодильної машини та показує, яка кількість теплоти відбирається холодоагентом від охолоджуваного середовища на кожну одиницю витраченої роботи. Холодильний коефіцієнт завжди більший за одиницю.

Ступінь термодинамічної досконалості циклу холодильної машини визначається термодинамічним коефіцієнтом корисної дії (ККД) ή, який дорівнює відношенню холодильного коефіцієнта машини та холодильного коефіцієнта оберненого циклу Карно :

(3.3)

Термодинамічний ККД завжди є меншим за одиницю.

Холодильним компресором називається машина для стискання чи переміщення газу чи пари в КХМ.

Відношення тиску газу чи пари на виході з компресора до тиску газу чи пари на його вході має назву ступеня стиску, або ступеня підвищення тиску в компресорі.

(3.4)

Детандуванням називається охолодження газу чи пари за рахунок розширення із здійсненням зовнішньої роботи поршневою або турбінною машиною.

Дроселюванням зветься зміна температури чи пари за рахунок зменшення тиску на місцевому гідродинамічному опорі без здійснення зовнішньої роботи.

Зміна температури, яка супроводжує розширення реального газу при його проходженні через дросельний вентиль має назву дросельного ефекту. Охолодження газу при розширенні називають додатнім ефектом, нагрівання – від’ємним. Розрізняють диференціальний µ та інтегральний ΔТ дросельні ефекти:

(3.5)

(3.6)

Позначення термодинамічних величин зведені до таблиці 3.1.

Таблиця 3.1. - Позначення термодинамічних величин

Величина та її позначення			Розмірність		Одиниця		Визначення
Внутрішня Енергія	U	L2МT-2		Дж		Функція стану термодинамічної системи, що визначається кінетичною енергією хаотичного руху частинок системи та потенціальною енергією їх взаємодії
Питома внутрішня енергія	и	L2T-2		Дж/кг
Теплота	Q	L2МT-2		Дж		Форма переносу внутрішньої енергії при якій здійснюється безпосередній обмін енергією між частинками тер­модинамічної системи. Теплота зале­жить від процесу зміни стану термо­динамічної системи, тому не є його функцією
Питома теплота	q	L2T-2		Дж/кг
Робота	A	L2МT-2		Дж		Форма переносу внутрішньої енергії, при якій здійснюється обмін енергією між термодинамічними системами
Питома робота	l	L2T-2		Дж/кг

Продовження таблиці 3.1.

Величина та її позначення		Розмірність	Одиниця		Визначення
Ентропія	S	L2МT-2Θ-1	Дж/К	Функція стану термодинамічної сис­теми, яка характеризує напрям про­цесу теплообміну між системою й зовнішнім середовищем та є мірою можливості перетворення теплоти в роботу, Чим більша величина ентро­пії, тим менша можливість перетво­рення теплоти на інші види енергії
Питома ентропія	s	L2T-2Θ-1	Дж/(кг*К)
Ентальпія	І	L2МT-2	Дж	Функція стану термодинамічної сис­теми, яка дорівнює сумі внутрішньої енергії системи та добутку тиску на об'єм системи ( I = U + pV).
Питома ентальпія	і	L2T-2	Дж/кг
Температура	Т	Θ	К °С	Параметр стану термодинамічної системи, який характеризує тепло­вий стан або ступінь нагрітості сис­теми (Т - 273,15 + t)
	t
Об’єм	V	L3	м3	Параметр стану термодинамічної системи
Питомий об’єм	v	L3M-1	м3/кг	Характеризує об'єм, що займає оди­ниця маси речовини