Питома теплота, що відводиться з конденсатора

q₁ = h₂ – h₃ = q_o + = 107 + 47,5 = 154,5.

Холодильний коефіцієнт

 = q_o/ = 107/47,5 = 2,25.

Ексергетичний ККД циклу холодильної машини

_e = (T_нс/Т_в - 1)  = (298/243 - 1) 2,25 = 0,509.

Питомі втрати ексергії, кДж/кг:

в компресорі

= Т_нс (S₂ – S₁) = 298 (4,51 – 4,48) = 8,94;

в конденсаторі

= q₁ - Т_нс (S₂ – S₃) = 145,5 - 298 (4,51 – 4,1) = 5,6;

в процесі дроселювання

= Т_нс (S₄ – S₃) = 298 (4,125 – 4,1) = 7,46;

в холодильній камері (випарнику)

= Т_нс (S₁ – S₂) - q_o = 298 (4,48 – 4,125) - 107 = 1,21.

Загальні ексергетичні втрати

 = + + + = 8,94 + 5,6 + 7,45 + 1,21 = 23,21.

Перевіряємо значення _е

_е = 1 - / = 1 – 23,21/47,5 = 0,51.

Задача 10.1.3. Потужність системи опалення і гарячого водопостачання (теплофікації) промислового підприємства складає 5 МВт. На підприємстві є стічні води з витратою 330 м³/год. і температурою 30^оС, які охолоджуються і циркулюють в системі оборотного технічного водопостачання. В зв’язку з цим запропоновано теплопостачання підприємства здійснювати за допомогою теплонасосної установки (ТНУ). Визначити доцільність застосування аміачної ТНУ в порівнянні з водогрійною котельною. В розрахунках прийняти: величини недогріву в конденсаторі та випарнику ТНУ (рис.10.3)  = 5^оС; температуру гарячої води в системі теплофікації t_гв = 75^оС; ККД компресора _км = 0,84; ККД нетто котельні 0,84; електромеханічний ККД _ем = 0,965; ККД електростанцій в енергосистемі 0,35; ККД електромереж 0,9; охолодження стічної води у випарнику 10^оС; температура навколишнього середовища 18^оС.

Рисунок 10.3 – Схема ТНУ: ОП – опалювальні пристрої; Н – насос;

ЕД – електродвигун. Інші позначення див. на рис.10.2.

Розв’язування

Температура стічної води на виході з випарника, ^оС

= 30 –10 = 20.

Температура холодоагенту у випарнику і конденсаторі, відповідно, ^оС

t_в = -  = 20 – 5 = 15

t_кн = t_гв +  = 75 + 5 = 80.

За аналогією з попередньою задачею (зад.10.1.2) будуємо робочий процес циклу ТНУ на P-h діаграмі і визначаємо тиски і ентальпії NH₃ в точках циклу: Р₁ = Р₄ = 0,7 МПа; Р₂ = Р₃ = 4 МПа; h₁ = 1680 кДж/кг;

h_2о = 1960 кДж/кг; h₃ = h₄ = 800 кДж/кг.

Робота привода компресора, кДж/кг

= (h_2о – h₁)/(_км _ем ) = (1960 – 1680)/(0,84·0,965) = 345.

Ентальпія пари NH₃ в точці 2, кДж/кг

h₂ = h₁ + = 1680 + 345 = 2025.

Питома теплота, яка віддана робочим тілом в конденсаторі

q₁ = q_кн = h₂ – h₃ = 2025 – 880 = 1145.

Питома теплота, яка передана NH₃ у випарнику, кДж/кг

q_о = q_в = h₁ – h₄ = 1680 – 800 = 880.

Теплова потужність випарника, МВт

Q_в = G_св C_р t 10^-3 = 330·4,2·10·10^-3/3,6 = 3,85.

Витрата холодоагенту в циклі ТНУ, кг/с

G_ха = Q_в/q_о = 3,85·10³/880 = 4,375.

Потужність компресора, МВт

N_км = G_ха 10^-3 = 4,375·345·10^-3  1,51.

Потужність конденсатора, МВт

Q_кн = Q_в + N_км= 3,85 + 1,51 = 5,01.

Отже, для заданих G_св і t_в необхідна потужність теплофікації забезпечується.

Опалювальний коефіцієнт

 = q₁/ = 1145/345 = 3,32.

Ексергія відведеної теплоти, МДж/кг

е_Qкн = (1 – Т_нс/Т_гв) Q_кн = (1 – 291/348) 5,01 = 0,82.

Ексергетичний ККД ТНУ

_е = е_Qкн /N_км = 0,82/1,5 = 0,547.

Доцільність застосування ТНУ визначається за умови [1]

_е  (1 – Т_нс/Т_гв) /(_ес _ем)

тобто

(1–Т_нс/Т_гв) /(_ес _ем) = (1–291/348)·0,84/(0,35·0,9) = 0,436 _е = 0,547.

Отже, застосування ТНУ в даному випадку доцільне.