Министерство образования и науки РФ
Новосибирский Государственный Технический Университет
Кафедра технической теплофизики
Расчетно-графическая работа по дисциплине
«Холодильная техника и технология»
Факультет: ЭМ
Группа:
Студент:
Преподаватель:Будасова С.А.
Новосибирск 2007
Содержание
1.Цель работы
2.Исходные данные
3.Построение цикла
4.Изображение цикла в тепловых диаграммах i-lgP S-T
5.Характеристика процессов, составляющих цикл
6.Схема паровой компрессионной холодильной машины
7.Агрегатное состояние хладагента и значение его параметров в узловых точках
8.Расчёт цикла
9.Литература
1.Цель работы
1.Изучение термодинамических диаграмм холодильных агентов.
2.Построение цикла в диаграммах T-S и lgP-i.
3.Расчёт цикла холодильной машины.
2.Исходные данные
Таблица1
Номер варианта
|
хладагент
|
Холодопро-
изводитель
ность
машины
Q0
, кВт
|
Темпера
тура кипения хладагента
Т0
, 0
С
|
Температура конденсации хладагента Тк
, 0
С |
Температура переохлаждения хлад
агента
Тп
, 0
С
|
Температура перегрева хладагента на входе в компрессор
ТВ
, 0
С
|
| 14 |
аммиак |
5.8 |
-20 |
+35 |
+30 |
-15 |
3. Построение цикла
Построение точки 1'.
Построение цикла начинаем с нанесения линии заданной температуры в кипения Т0
=-30 0
С, которая в области влажного пара совпадает с линией давления в испарителе P0
=0,124 МПа. На пересечении этой линии с правой пограничной кривой (x=1) диаграммы находится точка 1' . Для точки 1'по вспомогательным линиям диаграммы находим энтальпию i1'
= 1650 кДж/кг, удельный объём V1'
= 0,9 м3
/кг паров холодильного агента и энтропию S1'
=9,2 кДж/кг 0
C, паросодержание X=1. (При нахождении всех следующих точек параметры i,V,S,X будем определять аналогично по вспомогательным линиям диаграммы и сводить в таблицу2)
Построение точки 1.
Для построения точки 1 находим пересечение в области перегретого пара (x>1), т.е. за правой пограничной кривой, линии P0
=0,124 МПа и TВ
=-250
C
Построение точки 2'
. Аналогично, по пересечению линии x=1 с заданной изотермой Tк
=+300
C определяем точку 2' , через которую проходит линия соответствующего давления Pк
= 1,15МПа.
Построение точки 2.
Из точки 1 проводим линию адиабатического сжатия паров холодильного агента в компрессоре S= 9,28кДж/кг0
C до пересечения с линией постоянного давления в конденсаторе Pк
= 1,15МПа, соответсвующего заданной температуре конденсации Tк
=+30C и находим точку 2.
Построение точки 3'.
Точка 3' находится на пересечении линии Pк
= МПа с левой пограничной кривой x= 0 .
Построение точки 3.
Для нахождения точки 3 известно, что давление в ней должно быть Pк
=1,15 МПа, а температура равна заданной Tп
= +250
C. Следовательно, точку 3 находим на пересечении линии Pк
= 1,15 МПа с линией изотермы Tп
=+250
C в области жидкого состояния холодильного агента.
Построение точки 4
. Точка 4 определяется как точка пересечения линии дросселирования i= 544 кДж/кг, проведённой из точки 3, с линией P0
=0,124МПа.
4. Характеристика процессов, составляющих цикл
4-1'
-
процесс кипения жидкого холодильного агента. Процесс этот протекает в испарителе холодильной машины. Процесс этот изотермический, то есть протекает при постоянной температуре T0
=-300
C(а так же изобарический – при постоянном давлении P0
=0,124МПа). По тепловому эффекту этот процесс эндотермический, то есть этот процесс протекает с поглощением тепла. Тепло при этом отнимается от охлаждаемой среды через стенку испарителя. Количество тепла численно равно площади под линией процесса (в координатах S-T площадь 4-S 4
–S1
-1'). Или величине проекции процесса на ось абсцисс (в координатах i-lgP отрезок i1'
- i4
). Кипение продолжается до тех пор, пока вся жидкость не превратится в пар.
Точка 1'
соответствует поступлению в компрессор сухого пара.
1'-1
– процесс перегрева парообразного холодильного агента. Процесс этот протекает во всасывающем трубопроводе компрессора, либо в регенеративном теплообменнике, либо частично в испарителе. В данной работе для простоты можно считать, что перегрев осуществляется в испарителе ( в этом случае тепло этого процесса в сумме с теплом процесса кипение составляет величину удельной массовой холодопроизводительности q0
). Процесс перегрева 1'-1 протекает с повышением температуры от T0
= -30 0
C до TВ
=T1
=-250
C при постоянном давлении P0
=0,124 МПа. Процесс этот эндотермический. Количество тепла данного численно равно площади под процессом ( в координатах S-T площадь S1'
- 1'- 1- S1
) или величине проекции на ось абсцисс(в координатах i-lgP отрезок i1
- i1'
).
Точка 1
соответствует поступлению в компрессор перегретого пара холодильного агента. Она характеризует перегрев паров хладагента в испарителе для предотвращения попадания капель жидкого хладагента в компрессор.
1-2-
процесс сжатия сухих паров хладагента с давлением кипения конденсации Pк
=1,15МПа. Этот процесс протекает в цилиндрах компрессора. Процесс адиабатический, то есть протекает без теплообмена с окружающей средой при постоянной энтропии S =9,28кДж/кг0
C. Процесс протекает с повышением температуры хладагента от T1
= TВ
=-25 0
C до T2
= +1300
C. На осуществление этого процесса затрачивается работа, которая на диаграмме i-lgP численно равна отрезку i2
-i1
.
Точка 2
характеризует выталкивание сжатых паров холодильного агента из компрессора в конденсатор.
2-2
'
-
процесс понижения температуры пара хладагента от T2
= 130 0
C до температуры начала конденсации Tк
= +300
C. Процесс протекает в конденсаторе. Этот процесс изобарический, то есть происходит при постоянном давлении Pк
=1,15МПа. По тепловом эффекту этот процесс экзотермический, то есть протекает с выделением тепла, которое отводится от хладагента охлаждающей средой ( водой или воздухом). Количество тепла на диаграмме i-lgP численно определяется отрезком i2
-i2'
(на диаграмме S-T-площадью под процессом S2'
-2'
-2-S2
).
2'-3'
-
процесс конденсации паров холодильного агента. Процесс протекает в конденсаторе. Этот процесс изотермический (протекает при постоянной температуре Tк
=+300
C) и изобарический (протекает при постоянном давлении Pк
=1,15МПа). По тепловому эффекту это процесс экзотермический. Количество тепла на диаграмме i-lgP численно определяется отрезком i2'
-i3'
(на диаграмме S-T – площадью под процессом S3'
-3'-2'- S2'
). Тепло отводится от хладагента охлаждающей средой.
Точка 3
'
- это точка полной конденсации холодильного агента.
3'-3 – процесс переохлаждения сконденсировавшегося жидкого хладагента от температуры Tк
=+30 0
C до температуры Tп
=+250
C. Процесс протекает в конденсаторе , терморегулирующем вентиле, теплообменнике. Процесс изобарический, то есть происходит при постоянном давлении Pк
= МПа. По тепловому эффекту процесс экзотермический. Количество тепла на диаграмме i-lgP численно определяется отрезком i3'
-i3
( на диаграмме S-T- площадью S3
-3-3'-S3'
).
Точка 3
определяет параметры жидкого хладагента, направляющегося к терморегулирующему вентилю.
3-4
-
процесс дросселирования хладагента в терморегулирующем вентиле при постоянной энтальпии i3
=i4
=544кДж/кг. Проходя через терморегулирующий вентиль, хладагент дросселируется с давления конденсации Pк
=1,15МПа до давления кипения P0
=0,124МПа, при этом происходит понижение температуры хладагента от Tк
=+30 0
C до T0
= -30 0
C.
Точка 4
характеризует параметры парожидкостной смеси после дросселирования. Также точка 4 характеризует начало кипения хладагента в испарителе при постоянных давлении P0
=0,124МПа и температуре T0
=-30 0
C.
6.Агрегатное состояние хладагента и значение его параметров в узловых точках
| Узловые точки |
Агрегатное
состояние
|
Температура |
давление |
Энтальпия |
энтропия |
Паросодержание Х (в долях) |
Удельный объём |
| 1 |
Сухой насыщенный пар |
-15 |
0.186 |
1680 |
9.1 |
>1 |
0.64 |
| 1' |
Перегретый пар |
-20 |
0.186 |
1670 |
9.05 |
1 |
0.62 |
| 2 |
Перегретый пар |
103 |
1.4 |
1960 |
9.1 |
>1 |
0.14 |
| 2' |
Сухой насыщенный пар |
+35 |
1.4 |
1724 |
8.38 |
1 |
0.98 |
| 3 |
Насыщенная жидкость |
+30 |
1.4 |
570 |
4.67 |
<0 |
- |
| 3' |
Жидкость |
+35 |
1.4 |
591 |
4.80 |
0 |
- |
| 4 |
Влажный пар |
-20 |
0.186 |
560 |
4.69 |
0.175 |
0.16 |
7. Расчёт цикла
№
п/п
|
Определяемый параметр |
Расчетнаяформула |
Значение параметра |
| 1 |
Холодопроизводительность 1 кг хладагента (удельная массовая ), кДж/кг:
При кипении
При перегреве
Проверка
|
q0
=i1
-i4
qok
=i1′
-i4
qon
=i1
-i1′
qo
=qok
+qon
|
1120
1110
10
1120
|
| 2 |
Работа, затраченная на сжатие 1 кг хладагента в компрессоре, кДж/кг |
l=i2
-i1
|
290 |
| 3 |
Тепло, отданное 1кг хладагента, кДж/кг:
При конденсации
При переохлаждении
Проверка
|
q=i2
-i3
qk
=i2
-i3′
qn
=i3′
-i3
q=qk+qn
|
1390
1369
21
1390
|
| 4 |
Уравнение теплового баланса холодильной машины |
q=qo
+l |
1400 |
| 5 |
Холодильный коэффициент |
ξ=qo
/l=(i1
-i4
)/(i2
-i1
) |
4 |
| 6 |
Масса циркулирующего в машине хладагента, кг/ч, требующаяся для обеспечения заданной холодопроизводительности Q0
|
G=3600Q0
/qo
|
18.6 |
| 7 |
Объёмная холодопроизводитнльность всасываемых в компрессор паров холодильного агента, кДж/м3
|
qv
=qo
/v1
|
1750 |
| 8 |
Объёмная производительность компрессора ( объём циркулирующего в системе хладагента ), м3
/ч
или
|
V=3600Q0
/qv
V=Gv1
|
11.9
11.9
|
| 9 |
Теоретическая (конобатическая) мощность компрессора, кВт:
В зависимости от холодопроизводительности Q0
или
В зависимости о массы циркулирующего хладагента G
|
Nm
=Q0
/ξ
Nm
=Gl/3600
|
1.45
1.45
|
| 10 |
Теоретическая тепловая нагрузка на конденсатор, кВт
При конденсации
При переохлаждении
|
Q=qG/3600
Qk
=qk
G/3600
Qn
=qn
G/3600
Q=Q0
+Nm
|
7.2
7.07
0.10
7.5
|
| 11 |
Коэффициент подачи компрессора (определяют по графику) |
λ |
0.55 |
| 12 |
Объём, описываемый поршнм м3\
\с |
Vn
=V/λ |
0.006 |
| 13 |
Действительная (индикаторная) мощность сжатия в компрессор, кВт |
Ni
=Nm
/ηi
|
1.82 |
| 14 |
Эффективная мощность (на валу компрессора)
(механический КПД ηм
=0,82-0,92)
|
Nе
=Ni
/ηм
|
2.1 |
| 15 |
Действительная тепловая нагрузка на конденсатор, кВт |
Q=Q0
+Ni
|
7.62 |
Список литературы
1. Расчёт и построение теоретического цикла паровой компрессионной машины. Составитель С.А. Будасова, канд. Тех. Наук, доц.НГТУ, 1998 г.
2. Мещеряков Ф.Е. Основы холодильной техники и холодильной технологии. - М.: Пищевая промышленность, 1975.
3. Мальгина Е.Б., Мальгин Ю.В., Суедов Б.П. Холодильные машины и установки. - М.; Пищевая промышленность, 1980.
4. Мальгина Е.В., Мальгин Ю.В. Холодильные машины и установки. - М.: Пищевая промышленность, 1913.
5.Холодильная техника и технология. Методические указания к выполнению расчётно-графической работы.Составитель С.А. Будасова, канд. Тех. Наук, доц.Рецензент Спарин В.А. НГТУ,1999 г.
|
