Холодильная техника и технология

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, 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

-15



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′-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=qkG/3600

Qn=qnG/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.



2