2. Выбор функциональной схемы холодильной установки и расчет термодинамических циклов

2.1 Выбор расчетного режима

Расчетный режим холодильной установки характеризуется температурами кипения и конденсации хладагента. При проектировании установки за расчетный режим принимают интенсивность работы установки в наиболее напряженный по работе период года. Для данного периода находим климатические параметры атмосферного воздуха в районе расположения холодильника (г. Уфа).

Среднемесячная температура самого жаркого месяца:

t ср. м = 24,2°C [6].

Среднемесячная относительная влажность самого жаркого месяца:

φ = 54% [6].

Температура абсолютного максимума

t а. м = 39 °C [6].

Определение расчетной температуры наружного воздуха:

tн. р. = tср. м + 0,15*tа. м = 24,2 + 0,15∙39 = 30 °C [4];

Температура мокрого термометра при t_{н. р.} = 30 °C и φ = 54 %:

t_{м. т} = 23 °C [8].

Для водяного конденсатора температура конденсации определяется по формуле:

[4],

где

t_w1 - температура воды на входе в конденсатор, °С;

t_w1 - температура воды на выходе из конденсатора, °С;

q_к - средняя логарифмическая разность температур конденсатора,

q_к= 4¸6 К [4];

[4];

[4],

где

- нагрев воды в конденсаторе, = 2¸5 К [4];

η_гр - коэффициент эффективности градирни, η_гр=0,5 [4].

.

Для каждой температуры кипения и температуры конденсации определяем соответствующее давление [3]:

t₀₁ = - 7°C; р₀₁ = 3,28 бар;

t₀₂ = - 19 °C; р₀₂ = 1,99 бар;

t₀₃ = - 40 °C; р₀₃ = 0,72 бар;

t_к = 35°C; р_к = 13,51 бар;

2.2 Выбор термодинамических циклов холодильной установки

Для выбора цикла рассчитываем отношение давлений хладагента в циклах:

p₁ = р_к / р_о1 = 13,51/3,28 = 4,12;

p₂ = р_к / р_о2 = 13,51/1,99 = 6,8;

p₃ = рк / р_о3 = 13,51/0,72 = 18,76;

При отношении давлений p≥ 8 рекомендуется применять схему с двухступенчатым сжатием. Из этого следует, что для низкотемпературного уровня t_о3 = - 40 °C требуется выбрать схему с двухступенчатым сжатием. Выбираем традиционную схему холодильной установки с промежуточным сосудом. Для температурных уровней t_о1 = - 7 °C и t_о2 = - 19 °C принимаем схему с одноступенчатым сжатием.

2.3 Построение термодинамических циклов

Построение термодинамических циклов заключается в определении параметров узловых точек цикла. Эти параметры находят с помощью диаграммы LgP-h для аммиака, на которую нанесен выбранный цикл.

Перегрев пара, всасываемого в компрессор:

t_пер= 5 °C для компрессоров с температурами t₀₁ = - 10 °C и t₀₂ = - 30 °C [4];

t_пер= 10 °C для компрессора c температурой t₀₃ = - 40 °C [4].

Переохлаждение жидкости в конденсаторе:

t_по= 2¸3 °C, принимаем t_по= 2 °C [4].

Промежуточное давление для 3-го цикла:

;

Температура при промежуточном давлении:

t_пр = - 7 °C [3].

Таблица 1

Параметры узловых точек для t₀₁=-7°C

точки	1″	1	2	3	3`	4	4`	m
t, °C	-7	-2	105	33	35	-7	-7	80
p, бар	3,28	3,28	13,51	13,51	13,51	3,28	3,28	13,51
v, м3/кг	---	0,39	0,13	---	1,702∙10-3	---	1,543∙10-3	---
h, кДж/кг	1440	1460	1695	350	360	350	170	1610

Таблица 2

Параметры узловых точек для t₀₂=-19°C

точки	1″	1	2	3	3`	4	4`	m
t, °C	-19	-14	135	33	35	-19	-19	80
p, бар	1,9	1,9	13,51	13,51	13,51	1,9	1,9	13,51
v, м3/кг	---	0,5	0,14	---	1,702∙10-3	---	1,504∙10-3	---
h, кДж/кг	1430	1450	1760	350	360	350	105	1610

Таблица 3

Параметры узловых точек для t₀₃=-40°C

точки	1″	1	2	3	3”	mн	4	5	5`	6	6`	7	8	8`	mв
t, °C	-40	-30	70	-2	-7	50	105	33	35	-7	-7	-2	-40	-40	80
p, бар	0,72	0,72	3,12	3, 12	3, 12	---	13,51	13,51	13,51	3,12	3,12	13,5	0,72	0,72	---
v, м3/кг	1,6	1,7	0,49	0,39	0,37	---	0,39	---	1,702∙10-3	---	1,543∙10-3	---	---	1,449∙10-3	---
h, кДж/кг	1405	1430	1595	1450	1435	1610	1695	350	350	350	350	195	195	195	1610