Расчет цикла холодильной машины

Определяются:

1) параметры ХА в характерных точках схемы, которые сводятся в табл. 2: Таблица 2. Термодинамические параметры ХА в цикле

№ точек	t0,°С	Р, МПа	i, кДж/кг	S. кДж/(кг-К)
1	10	0.422	713,4	1.7950
2 ад	68	1.3541	745.8	1.7950
2	80	1.3541	753.9	-
3	35	1.3541	542.8	-
4	27	1.3541	532.0	-
5	-5 -5	0.422	532.0	-
6	-5	0.422	702.6	-

53

Принята величина перегрева паров ХА на линии всасывания: ∆t_ВС=15 К. Энтальпии в точке 4 i₄ определяется из соотношения:

i₄ = i₃ + i₆ – i₁ =542,8 +702,6 - 713,4 = 532 кДж/кг.

Энтальпия в точке 2 i₂ находится из выражения для адиабатного КПД

компрессора, где принято η_ад = 0,8:

i₂ = i₁+ ( i_2ад – i₁)/ η_ад = 713.4+ (745.8-713.4)/0.8 = 753.9 кДж

2) удельная тепловая нагрузка испарителя q₀ (i₅ i₄):

q₀ = i₆ – i₅ = 702.6 – 532.0 = 170,6 кДж/к;

3) удельная внутренняя работа компрессора l_k :

l_k = i₂ – i₁ = 753.9 – 713.4 = 40,5 кДж/кг

4) массовый расход ХА, циркулирующего в контуре холодильной маши­ны G_ха :

G_ха = Q₀/q₀ = 42.7/170.6 = 0,25 кг/с;

5) тепловая нагрузка конденсатора ХМ Q_k :

Q_k = G_xa ∙ (i₂ – i₃) = 0.25 ∙ (753.9 – 542.8) =52.8 кВт;

6) мощность, потребляемая компрессором N_k^xм :

N_k^xм = G_ха • l_k = 0,25 • 40,5 = 10,125 кВт Проверка теплового баланса в цикле ХМ:

Q'_K= Q₀ + N_k^xм =42,7+ 10,125 = 52,83 кВт.

Погрешность баланса составляет при этом:

Δ = (Q_k - Q'_K)/ Q_k = (52.83-52.8)/52.83 = 0,1 %, что вполне допустимо,

7) электрическая мощность холодильной машины N_э^xм при принятом значении электромеханического КПД η_эм = 0,92:

N_э^xм = N_k^xм / η_эм = 10,125/0,92 кВт:

8) холодильный коэффициент ХМ:

ε₀ = Q₀ / N_э^xм = 42,7/11,01= 3,88;

9) эксергетический КПД холодильной машины по хладогенту:

η_эх = Q₀ ∙ (τ_q)_н / N_э^xм = 42,7∙0,1119/11,01 = 0,434 (43,4%)

54

где (τ_q)_н = |1 – T_w1/T₀| = |1 – 298/268| = 0,1119 - коэффициент работоспособности теплового потока при температуре кипения хладагента.

Расчет системы холодоснабжения

В качестве хладоносителя принимается (согласно заданию) полный рас­твор этиленгликоля с температурой замерзания t_зам,°C. Обычно температура замерзания XН выбирается на величину ∆t_зам = 5÷10 °С ниже температуры ки­пения ХА в испарителе. Принято ∆t_зам = 8°С, тогда

t_зам = t₀ - ∆t_зам = -5 - 8 = -13 °С,

что соответствует концентрации раствора ζ = 23,6 % (см. табл. 28 прило­жения).

Подогрев XН в OOB принимается ∆t_s = t_s1 – t_s2 = 4°C.

Расход ХН в циркуляционной системе холодоснабжения G_s составляет:

G_s = Q₀/(C_s ∙ ∆t_s) = 42.7/(3.77∙4) = 2.83 кг/с

где C_s = 3,77 кДж/(кг-К) -теплоемкость XН при средней рабочей температуре t_s^cp:

t_s^cp = (t_s1+ t_s2)/2= (2+(-2))/2 = 0°C

В объемных единицах расход ХН V_s при плотности раствора ХН

ρ_s = 1030 кг/ч³ составит:

V_s = G_s / ρ_s = 2.83 ∙3600/1030 = 9.9 м³/ч

Расчет напора циркуляционного насоса возможен только при выполнен­ной монтажной схеме системы холодоснабжения. Приблизительно оценивается требуемый напор H_s ≡ 17 м.

Для циркуляции ХМ выбирается насос типа К марки 1.5К-6 с числом обо­ротов п =2900 об/мин и КПД η_н =0,8 в расчетном режиме. Потребляемая элсктрическая мощность составляет N_s :

N_s = V_s∙ ρ_s ∙ g ∙ H_s /( η_н ∙ 1000) = 9.9∙1030∙9.81∙17/(0.8∙1000∙3600)= 5,91 кВт.