- •Лабораторная работа 1 построение и анализ циклов паровых компрессионных холодильных машин
- •Порядок и методические указания по выполнению работы
- •Индивидуальные задания к лабораторной работе №3
- •Содержание отчета
- •Лабораторная работа 2 исследование цикла работы паровой компрессионной холодильной машины
- •Экспериментальная установка
- •Методика проведения работы
- •Обработка результатов
- •Содержание отчета
- •Лабораторная работа 3 испытание холодильного шкафа шх-056.
- •Устройство холодильного шкафа
- •Порядок выполнения испытаний
- •Методика обработки результатов испытаний
- •Содержание отчета
- •Расчет энергетических характеристик абсорбционной холодильной машины
- •Принцип теплового расчета абсорбционной холодильной машины.
- •Детали поршневых компрессоров.
- •Компрессор 2фв-4/4,5
- •Прямоточный аммиачный компрессор
- •Бессальниковый компрессор фвбс-6
- •Бессальниковый компрессор фубс-12
- •Ротационные компрессоры
- •Герметичный ротационный компрессор фГр-0,35
- •Замер линейного мертвого пространства и определение секундного рабочего объема цилиндров поршневого компрессора
- •Содержание отчета
Методика обработки результатов испытаний
4.1. Средний коэффициент рабочего времени bср=τраб/τц τраб - время работы холодильной машины за цикл; τц - время цикла.
4.2. В установившемся режиме работы ХУ, ее средняя холодопроизводительность Q равна теплопритокам из окружающей среды Q1
Q0=Q1 Q1 =KF(t1- tк,ср)
KF — тепловой поток, определяемый независимым способом. [bm/C]
tн – средняя температура воздуха в помещении;
tк,ср – средняя температура в камере;
t'к- минимальная температура в камере, при отключении компрессора;
t"к максимальная температура в камере при повторном включении компрессора.
Действительную среднюю мощность W, потребляемую холодильной установкой можно найти по эффективной мощности Ne, потребляемой электродвигателем. Ne= UI ;
U – напряжение в электросети;
I – ток потребляемый электродвигателем компрессора.
4.3. Средняя мощность, потребляемая компрессором:
Wср = Nеbcр; Bт - при непрерывной работе.
N - эффективная мощность, потребляемая компрессором, Вт.
4.4. Средний действительный холодильный коэффициент:
Ке=Q0/Wcp ;
П№ Цикла |
Время замеров |
Время |
Температура воздуха в шкафу(камере) |
Температура |
Потребляемая
мощность по
ваттметру Nе, Вт |
||||||
Включения
|
Выключения
|
Работа
|
Стоянка
|
Цикл
|
Минимальная
|
Максимальная
|
Средняя |
Конденсатора
|
Наружного воздуха |
||
τ1 |
τ2 |
τраб |
τнр |
τц |
t'к |
t"к |
tк,ср |
tıvкон |
tvн |
||
мин |
мин |
°С |
°С |
||||||||
|
|
|
|
|
|
Результаты измерений Таблица 2.
Содержание отчета
1. Расчет параметров работы холодильной машины по данным, полученным из табл 1.
2. Занести результаты измерений в табл. 2.
3. Анализ режима работы холодильной установки.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 4
Расчет энергетических характеристик абсорбционной холодильной машины
Цель работы:
1. Ознакомится с принципами теплового расчета абсорбционной холодильной машины.
2. Провести расчет абсорбционной холодильной машины.
Принцип теплового расчета абсорбционной холодильной машины.
При расчетах задаются холодопроизводительностью машины Q0 , температурой кипения аммиака t0 °C, температурой греющей воды, температурой охлаждающей воды. На диаграмме наносят основные точки рабочего процесса и определяют количество подведенного или отведенного тепла, измеренные разностью энтальпий соответствующих точек, так как процессы в испарителе, абсорбере, кипятильнике и конденсаторе происходят при постоянных давлениях. Для изображения рабочего процесса в диаграмме отмечают изобары давления конденсации рк и давления кипения ро (рис.2). Давление рк зависит от температуры охлаждающей воды, а давление ро – от заданной температуры кипеня t0. Высшая температура в кипятильнике t2 определяется температурой греющей среды с учетом перепада температур 5-8 Со, необходимого для процесса теплопередачи.
Рис.2. Абсорбционная холодильная машина.
а – схема; б – процессы в диаграмме ζ-i
Низшая температура в абсорбере t4 , определяющая концентрацию крепкого раствора, должна быть на 5-8 Со выше температуры охлаждающей воды.
Высшая температура кипения в испарителе:
Давление в кипятильнике принимается равным давлению в конденсаторе рк. Давление в абсорбере принимается равным давлению в испарителе ро. Кроме изобар ро и рк наносим на диаграмму изотермы t1, t2, t3 и t8. Точка 4 на линии давления ро характеризует состояние жидкости на выходе ее из абсорбера. Состояние раствора в точке 1, где начинается
процесс в кипятильнике, будет совпадать с точкой 4. так как при процессе перекачки раствора насосом его энтальпия и концентрация не изменяется. Однако нельзя забывать, что давление в точке 1, равно рк, поэтому состояние 1 будет в зоне переохлажденной жидкости.
В кипятильнике раствор сначала подогревается при постоянной концентрации до состояния насыщения (т. 10) , после чего начинается кипение. Конец процесса кипения при постоянном давлении рк соответствует высшей температуре в кипятильнике t2. Точка пересечения изотермы t2 с линией рк (т.2) определяет состояние жидкости в конце процесса кипения. Состояние пара в начале кипения находится пересечением изотермы t1 в области влажного пара с линией давления рк (т.11 ), а в конце процесса- пересечением изотермы t2 (т.21). Состояние пара, поступающего из кипятильника в конденсатор, определяется т.5, которая лежит на пересечении линии концентрации с линией давления рк между состояниями 11 и 21.
Положение т.5 по отношению к т.11 и 21 определяется конструкцией кипятильника. В тепловом отношении наиболее выгодно осуществлять в нем противоток между парами и жидким раствором. Тогда т.5 будет находится вблизи от т.11 и концентрация пара, выходящею из кипятильника, будет выше, чем в случае параллельного тока (т.5 вблизи т. 21). Конденсация водоаммиачного пара происходит при постоянной концентрации , поэтому опустив перпендикуляр из точки 5 до пересечения с линией давления рк жидкости, получим состояние жидкости после конденсации (т.6). После конденсации жидкость дросселируется до давления ро при постоянной энтальпии и концентрации. Поэтому т.7, определяющая состояние раствора в конце процесса, совпадает с точкой 6, но в т.7 будет не жидкость, а влажный пар, то есть смесь жидкости (т.70) и пара (т.71) с температурой t0. Жидкость состояния 7 кипит в испарителе при давлении ро ,при этом t0 повышается до высшей температуры в испарителе t8. Состояние жидкости в конце процесса кипения в испарителе (т.80) определяется пересечением изотермы t8 с линией давления ро пара (т.81)
Жидкий раствор после кипятильника (т.2) дросселируется до давления ро при постоянной концентрации ,поэтому т.3, характеризующая раствор после дросселирования, совпадает с т.2,но в т.3- влажный пар при t3.
Таким образом, в диаграмме получены следующие линии:
1-10- подогрев крепкого раствора до состояния кипения;
10-2- изменение состояния жидкой фазы при кипении в кипятильнике;
11-21-изменение состояния паровой фазы при кипении в кипятильнике;
2-3- охлаждение слабого раствора до состояния насыщения с конденсацией паров, образовавшихся при дросселировании;
30-4- процесс поглощения в абсорбере паров, поступающих из испарения и полученных при дросселировании;
5-6- процесс конденсации паров в конденсаторе;
7-80- процесс кипения аммиака в испарителе ро.
Количество раствора, подаваемого из абсорбера в кипятильник, отнесенное к 1кг пара, полученного в кипятильнике, называется кратностью циркуляции (f).
Методика расчета энергетических характеристик абсорбционной холодильной машины по температуре и давлению с использованием диаграммы
Для расчета энергетических характеристик абсорбционной холодильной машины используется так называемая диаграмма энтальпии-концентрации( )
рис. 2.
Для расчета нам необходимо найти базовые точки по которым можно определить требуемые нам энтальпии.
Сначала наносим на диаграмму, в нижнюю часть (область жидкости) и в верхнюю (область пара) заданные давления кипения, Р0=0,02 МПа и давление конденсации, Рк=0,15 МПа. Затем начинаем находить точки. Начальную температуру кипения в кипятильнике принимаем равной t=700С, конечную 900С.
Температуру кипения аммиака принимаем равным t0=-20ºС.
Точка -начало кипения раствора в кипятильнике находится путем
пересечения отложенной нами линии Рк и изотермы соответствующей начальной температуре кипения в кипятильнике - 70ºС.
Точки 3º и 4 как и линия 3º-4 – процесс поглощения в абсорбере паров, поступающих из испарителя и полученных при дросселировании, находятся путем опускания перпендикуляра с точек 2 и 10 на линию Р0 так, как и в том и в этом случае имеется одинаковая концентрация смеси.
Температура t3 слабого раствора при выходе из теплообменника на 5-10ºС выше температуры крепкого раствора при выходе из абсорбера, т.е. t3= t4+5-10ºС. Так как температура в т.4 равна 20ºС принимаем t=30ºС и откладываем точку на этой же линии Р0. Затем с помощью вспомогательных линий для определения равновесного пара находим точку с давлением Р0 на линии сухого пара. Проводим изотерму влажного пара через точку (t=30ºС) до пересечения с перпендикуляром с т.3 до концентрации. Найденная точка и будет точкой 3. Положение точки 5 определяется конструкцией кипятильника, она будет находится вблизи от т. .Высшая температура кипения в испарителе t8= t0+3-10ºС. Ставим точку на линии Р0 (область жидкости) с температурой t=-10ºС. С помощью вспомагательных линий для определения равновесного пара проводим изотерму t8. Пересечение изотермы с перпендикуляром на концентрацию с т. и будет точка 8. Точка 6- пересечение этого же перпендикуляра и линии Рк. Так как в этих точках будет одинаковая концентрация смеси.
По точкам находим энтальпию:
i2=… кДж кг-1; i3=… кДж кг-1; i4=…кДж кг-1; i5=… кДж кг-1; i6=… кДж кг-1;
i8=… кДж кг-1;
Задаемся численным значением кратности циркуляции – f=1,8кг/кг; Находим тепло, отдаваемое слабым раствором:
q =( f-1) (i2- i3); ккал/кг
Если пренебречь потерями тепла в окружающею среду, то:
qтс=qт;
откуда:
i1=i4+ ; кДж кг-1;
Находим точку 1, энтальпия пересекается с линией 10-4;
Находим тепло отведенное в конденсаторе:
qк = i5- i6; qк; кДж кг-1;
Находим тепло подведенное в испарителе:
q0= i8- i6; q0; кДж кг-1;
Находим тепло, подведенное в кипятильнике:
qкп = i5- i2+ f(i2- i4)-( i1- i4); кДж кг-1;
Находим тепло, отведенное в абсорбере:
qаб= i8- i3+1,8(i3- i4); кДж кг-1;
Принимаем qаб-без теплообменника т.к. схема имеет два теплообменника с противоположными процесами.
Находим тепловой баланс машины :
q0+qкп=qк+qаб
Результат баланса расходится в 1 кДж кг-1, что можно считать приемлемым.
Тепловой коэффициент:
= ;
Рис. 2. Диаграмма энтальпия – концентрация i– ζ
СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА
1. Наименование, цепь работы.
2. Построенный цикл холодильной установки с пограничными кривыми и обозначенными узловыми точками.
3. Анализ построенных циклов с описанием термодинамических процессов, происходящих в каждом элементе холодильной установки.
5. Расчет энергетических характеристик холодильной установки.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 5
КОМПРЕССОРЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Цель работы: 1. Уяснение назначения и принципа действия компрессоров, их классификация.
2. Изучение конструктивных особенностей, основных узлов компрессоров.
3. Замер линейного мертвого пространства и определение секундного рабочего объема цилиндров компрессора.
При подготовке к работе использовать [1,2,5,10,13].
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Ознакомиться с работой и конструктивными особенностями поршневых компрессоров открытого типа, герметичных и бессальниковых.
2. Ознакомиться с работой и конструктивными особенностями герметичных ротационных компрессоров.
3. Замерить линейное мертвое пространство и определить секундный рабочий объем поршневого компрессора.
4. Составить отчет по выполненной работе.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ РАБОТЫ
Студентам следует обратить внимание, что компрессор является одним из основных элементов холодильной машины. Он предназначен для отсасывания паров из испарителя, обеспечивая пониженное давление и требуемую температуру кипения хладагента, сжатия их от давления конденсации и нагнетания в конденсатор, создавая необходимые условия для сжижения газа.
При общем анализе конструкций компрессоров следует знать что поршневые компрессоры различают по следующим признакам:
1. По холодопроизводительности:
а) мелкие до 3,5 кВт;
б) малые от 3,5 до 23 кВт;
в) средние от 23 до 105 кВт;
г) крупные - свыше 105 кВт.
2. По ступеням сжатия: а) одноступенчатые;
'б) двухступенчатые; в) трехступенчатые;
3. По числу рабочих полостей:
а) простого действия, в которых агент сжимается только одной стороной поршня;
б) двойного действия, где сжатие осуществляется поочередно обеими сторонами поршня.
4. По направлению движения агента в цилиндре:
а) прямоточные с движением агента в цилиндре в одном направлении;
б) непрямоточные, в которых агент меняет направление движения, следуя за поршнем.
5. По числу цилиндров:
а) одноцилиндровые;
б) многоцилиндровые;
6. По расположению осей цилиндра:
а) горизонтальные;
б) вертикальные;
в) угловые.
7. В зависимости от выполнения цилиндра и картера:
а) блоккартерные (с общей отливкой блока цилиндра и картера);
б) картерные с отдельными цилиндрами, отлитыми в виде блока или индивидуально.
8. По устройству кривошипно-шатунного механизма:
а) бескрейцкопфные простого действия;
б) крейцкопфные двойного действия.
9. По типу привода:
а) с электродвигателем, насажденным на вал компрессора;
б) с непосредственным соединением через муфту;
в) с ременной передачей.
10). По степени герметичности:
а) герметичные со встроенным электродвигателем в заваренном кожухе без разъемов;
б) бессальниковые (полугерметичные) со встроенным электродвигателем, но съемными крышками;
в) сальниковые или открытые с уплотнением конца вала, выступающего из картера.
11. По холодильному агенту:
а) хладоновые;
б) аммиачные;
в) универсальные.