Холодильная техника и технология

«Холодильная техника и технология» 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, 0С Температура конденсации хладагента Тк, 0С Температура переохлаждения хлад агента Тп, 0С Температура перегрева хладагента на входе в компрессор ТВ, 0С 14 аммиак 5.8 -20 +35 +30 -3. Построение цикла

Построение точки 1 Построение цикла начинаем с нанесения линии заданной температуры в кипения Т0=-30 0С, 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 0C, 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=-250C Построение точки 2 Аналогично, по пересечению линии x=1 с заданной изотермой

Tк=+300C 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/кг0C 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= +250C. Следовательно, точку 3 находим на пересечении линии Pк= 1,15 МПа с линией изотермы Tп=+250C 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=-300C(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 0C до TВ=T1=-250C 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/кг0C. Процесс протекает с повышением температуры хладагента от

T1= TВ=-25 0 C до T2= +1300C. 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 0C до температуры начала конденсации Tк= +300C. 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=+300C) 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 0C до температуры Tп=+250C. 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 0C до T0= -30 0C. 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 0C. 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&#8242;-i4 qon=i1-i1&#8242; 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&#8242; qn=i3&#8242;-i3 q=qk+qn 1390 1369 21 1390 4 Уравнение теплового баланса холодильной машины q=qo+l 1400 5

Холодильный коэффициент &#958;=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/&#958; Nm=Gl/3600 1.45 1.45 10 Теоретическая тепловая нагрузка на конденсатор, кВт При конденсации При переохлаждении Q=qG/3600 Qk=qkG/3600 Qn=qnG/3600 Q=Q0+Nm 7.2 7.07 0.10 7.5 11 Коэффициент подачи компрессора (определяют по графику) &

#955; 0.55 12 Объём, описываемый поршнм м3\с Vn=V/&#955; 0.006 13 Действительная (индикаторная) мощность сжатия в компрессор, кВт Ni=Nm/&#951;i 1.82 14 Эффективная мощность (на валу компрессора) (механический КПД &#951;м=0,82-0,92) Nе=Ni/&#951;м 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.