Міністерство освіти і
науки РФ
Новосибірський Державний Технічний Університет
Кафедра технічної теплофізики Розрахунково-графічна робота з дисципліни «Холодильна техніка і технологія» Факультет: ЕМ
Група:
Студент:
Викладач:
Будасова С.А.
Новосибірськ 2007
Зміст 1.Мета роботи
2.Ісходние дані
3.Построеніе циклу
4.Ізображеніе циклу в теплових діаграмах i-lgP ST
5.Характеристика
процесів, що становлять цикл
6.Схема парової компресійної холодильної машини
7.Агрегатное стан холодоагенту і значення його параметрів у вузлових точках
8.Расчет циклу
9.Література
1.Мета роботи 1.Изучение термодинамічних діаграм холодильних агентів.
2.Построеніе циклу в діаграмах TS і lgP-i.
3.Расчет циклу холодильної машини.
2.Ісходние дані Таблиця1 Номер варіанта
| холодоагент
| Холодопро- изводителей ність машини Q 0, кВт
| Темпера туру кипіння холодоагенту Т 0, 0 С
| Температура конденсації холодоагенту Т к, 0 С
| Температура переохолодження хлад агента Т п, 0 С
| Температура перегріву холодоагенту на вході в компресор Т У, 0 С
|
14
| аміак
| 5.8
| -20
| +35
| +30
| -15
|
3. Побудова циклу Побудова точки 1 '. Побудова циклу починаємо з нанесення лінії заданої температури в
кипіння Т
0 =- 30
0 С, яка в області вологої пари збігається з лінією тиску в випарнику P
0 = 0,124 МПа. На перетині цієї лінії з правого прикордонної кривої (x = 1) діаграми знаходиться точка 1 '. Для точки 1'по допоміжним лініях діаграми знаходимо ентальпію i
1 '= 1650 кДж / кг, питома обсяг V
1' = 0,9 м
3 / кг парів
холодильного агента і ентропію S
1 '= 9,2 кДж / кг
0 C, паровміст X = 1. (При знаходженні всіх наступних точок параметри i, V, S, X будемо визначати аналогічно по допоміжних лініях діаграми і зводити в табліцу2)
Побудова точки 1. Для побудови точки 1 знаходимо перетин в області перегрітого пара (x> 1), тобто за правою прикордонної кривої, лінії P
0 = 0,124 МПа і T
У =- 25
0 C
Побудова точки 2 '. Аналогічно, по перетину лінії x = 1 із заданою ізотермою T
к = +30
0 C визначаємо точку 2 ', через яку проходить лінія
відповідного тиску P
до = 1,15 МПа.
Побудова точки 2. З точки 1 проводимо лінію адіабатичного стиснення парів холодильного агента в компресорі S = 9,28 кДж / кг
0 C до перетину з лінією постійного тиску в
конденсаторі P
до = 1,15 МПа, відповідного заданій температурі конденсації T
к = +30 C і знаходимо точку 2.
Побудова точки 3 '. Точка 3' знаходиться на перетині лінії P
к = МПа з лівої прикордонної кривої x = 0.
Побудова точки 3. Для знаходження точки 3 відомо, що тиск в ній повинно бути P
до = 1,15 МПа, а температура дорівнює заданій T
п = +25
0 C. Отже, крапку 3 знаходимо на перетині лінії P
до = 1,15 МПа з лінією ізотерми T
п = +25
0 C в області рідкого
стану холодильного агента.
Побудова точки 4. Точка 4 визначається як точка перетину лінії дроселювання i = 544 кДж / кг, проведеної з точки 3, з лінією P
0 = 0,124 МПа.
4. Характеристика процесів, що становлять цикл 4-1 '- процес кипіння рідкого холодильного агента.
Процес цей відбувається у випарнику холодильної машини.
Процес цей ізотермічний, тобто протікає при постійній температурі T
0 =- 30
0 C (а так само изобарических - при постійному тиску P
0 = 0,124 МПа). По
тепловому ефекту цей процес ендотермічний, тобто цей процес протікає з поглинанням тепла. Тепло при цьому віднімається від охолоджуваної середовища через стінку випарника. Кількість тепла чисельно дорівнює площі під лінією
процесу (в координатах ST площа 4-S
4-S 1 -1 '). Або величиною проекції процесу на вісь абсцис (в координатах i-lgP відрізок i
1 '- i
4). Кипіння триває до тих пір, поки вся рідина не перетвориться в пару.
Точка 1 'відповідає вступу в компресор сухого пара.
1'-1 - процес перегріву пароподібного холодильного агента. Процес цей протікає у всмоктуючому трубопроводі компресора, або в регенеративної
теплообміннику, або частково у випарнику. У даній роботі для простоти можна вважати, що перегрів здійснюється у випарнику (в цьому випадку тепло цього процесу в сумі з теплом процесу кипіння становить величину питомої масової холодопродуктивності q
0). Процес перегріву 1'-1 протікає з підвищенням температури від T
0 = -30
0 C до T
В = T
1 =- 25
0 C при постійному тиску P
0 = 0,124 МПа. Процес цей ендотермічний. Кількість тепла даного чисельно дорівнює площі під
процесом (в координатах ST площа S
1 '- 1'-1 - S
1) чи величині проекції на вісь абсцис (в координатах i-lgP відрізок i
1 - i
1'). Точка 1 відповідає вступу в компресор перегрітої пари холодильного агента. Вона
характеризує перегрів пари хладагента у випарнику для запобігання попадання крапель рідкого хладагента в компресор.
1-2 - процес стиснення сухих парів холодоагенту з тиском кипіння конденсації P
до = 1,15 МПа. Цей процес протікає в циліндрах компресора. Процес адіабатичний, тобто протікає без теплообміну з навколишнім середовищем при постійній ентропії S = 9,28 кДж / кг
0 C. Процес протікає з підвищенням температури хладагента від T
1 = T
У =- 25
0 C до T
2 = +130
0 C. На
здійснення цього процесу затрачається
робота, яка на діаграмі i-lgP чисельно дорівнює відтинку i
2-i 1. Точка 2 характеризує виштовхування стислих парів холодильного агента з компресора в
конденсатор.
2-2 '- процес зниження температури пари хладагента від T
2 = 130
0 C до температури початку конденсації T
к = +30
0 C. Процес протікає в конденсаторі. Цей процес изобарических, тобто відбувається при постійному тиску P
до = 1,15 МПа. За тепловому ефекту цей процес екзотермічний, тобто протікає з виділенням тепла, яке відводиться від хладагента охолоджуючої середовищем (водою або повітрям). Кількість тепла на діаграмі i-lgP чисельно визначається відрізком i
2-i 2 '(на діаграмі ST-площею під процесом S
2' -2
'-2-S 2). 2'-3 '- процес конденсації парів холодильного агента. Процес протікає в конденсаторі. Цей процес ізотермічний (протікає при постійній температурі T
к = +30
0 C) і изобарических (протікає при постійному тиску P
до = 1,15 МПа). По тепловому ефекту це процес екзотермічний. Кількість тепла на діаграмі i-lgP чисельно визначається відрізком i
2 '-i 3' (на діаграмі ST - площею під процесом S
3 '-3' -2 '- S
2'). Тепло відводиться від хладагента охолоджуючої середовищем.
Точка 3 '- це точка повної конденсації холодильного агента.
3'-3 - процес переохолодження сконденсировавшейся рідкого хладагента від температури T
к = +30
0 C до температури T
п = +25
0 C. Процес протікає в конденсаторі, терморегулірующий вентилі, теплообміннику. Процес изобарических, тобто відбувається при постійному тиску P
к = МПа. За тепловим ефектом процес екзотермічний. Кількість тепла на діаграмі i-lgP чисельно визначається відрізком i
3 '-i 3 (на діаграмі ST-площею S
3 -3-3'-S
3 '). Точка 3 визначає параметри рідкого хладагента, що направляється до терморегулірующий вентиля.
3-4 - процес дроселювання холодоагенту в терморегулірующий вентилі при постійній ентальпії i
3 = i
4 = 544кДж/кг. Проходячи через терморегулюючий вентиль, холодоагент дросселируется з тиску конденсації P
до = 1,15 МПа до тиску кипіння P
0 = 0,124 МПа, при цьому відбувається зниження температури хладагента від T
к = +30
0 C до T
0 = -30
0 C.
Точка 4 характеризує параметри парорідинних суміші після дроселювання. Також точка 4 характеризує початок кипіння хладагента в випарнику при постійних тиску P
0 = 0,124 МПа і температурі T
0 =- 30
0 C.
6.Агрегатное стан холодоагенту і значення його параметрів у вузлових точках Вузлові точки
| Агрегатний стан
| Температура
| тиск
| Ентальпія
| ентропія
| Паровміст Х (в частках)
| Питома обсяг
|
1
| Сухий насичений пар
| -15
| 0.186
| 1680
| 9.1
| > 1
| 0.64
|
1 '
| Перегрітий пар
| -20
| 0.186
| 1670
| 9.05
| 1
| 0.62
|
2
| Перегрітий пар
| 103
| 1.4
| 1960
| 9.1
| > 1
| 0.14
|
2 '
| Сухий насичений пар
| +35
| 1.4
| 1724
| 8.38
| 1
| 0.98
|
3
| Насичена рідина
| +30
| 1.4
| 570
| 4.67
| <0
| -
|
3 '
| Рідина
| +35
| 1.4
| 591
| 4.80
| 0
| -
|
4
| Вологий пар
| -20
| 0.186
| 560
| 4.69
| 0.175
| 0.16
|
7. Розрахунок циклу № п / п
| Параметр,
| Расчетнаяформула
| Значення параметра
|
1
| Холодопродуктивність 1 кг холодоагенту (питома масова), кДж / кг: При кипінні При перегріві Перевірка
| q 0 = i 1-i 4 q ok = i 1 '-i 4 q on = i 1-i 1 ' q o = q ok + q on
| 1120 1110 10 1120
|
2
| Робота, витрачена на стиск 1 кг холодоагенту в компресорі, кДж / кг
| l = i 2-i 1
| 290
|
3
| Тепло, віддане 1кг хладагента, кДж / кг: При конденсації При переохолодженні Перевірка
| q = i 2-i 3 q k = i 2-i 3 ' q n = i 3 '-i 3 q = qk + q n
| 1390 1369 21 1390
|
4
| Рівняння теплового балансу холодильної машини
| q = q o + l
| 1400
|
5
| Холодильний коефіцієнт
| ξ = q o / l = (i 1-i 4) / (i 2-i 1)
| 4
|
6
| Маса циркулюючого в машині хладагента, кг / год, що вимагається для забезпечення заданої холодопродуктивності Q 0
| G = 3600Q 0 / q o
| 18.6
|
7
| Об'ємна холодопроізводітнльность всмоктуваних в компресор парів холодильного агента, кДж / м 3
| q v = q o / v 1
| 1750
|
8
| Об'ємна продуктивність компресора (обсяг циркулює в системі холодоагенту), м 3 / год або
| V = 3600Q 0 / q v V = Gv 1
| 11.9 11.9
|
9
| Теоретична (конобатіческая) потужність компресора, кВт: У залежності від холодопродуктивності Q 0 або У залежності про маси циркулюючого хладагента G
| N m = Q 0 / ξ N m = Gl/3600
| 1.45 1.45
|
10
| Теоретична теплове навантаження на конденсатор, кВт При конденсації При переохолодженні
| Q = qG/3600 Q k = q k G/3600 Q n = q n G/3600 Q = Q 0 + Nm
| 7.2 7.07 0.10 7.5
|
11
| Коефіцієнт подачі компресора (визначають за графіком)
| λ
| 0.55
|
12
| Обсяг, описуваний поршнм м 3 \ \ з
| V n = V / λ
| 0.006
|
13
| Дійсна (індикаторна) потужність стиснення в компресор, кВт
| N i = N m / η i
| 1.82
|
14
| Ефективна потужність (на валу компресора) (Механічний ККД η м = 0,82-0,92)
| N е = N i / η м
| 2.1
|
15
| Дійсна теплове навантаження на конденсатор, кВт
| Q = Q 0 + N i
| 7.62
|
Список літератури 1.
Розрахунок і побудова теоретичного циклу парової компресійної машини. Укладач С.А. Будасова, канд. Тих. Наук, доц.НГТУ, 1998 р.
2. Мещеряков Ф.Є. Основи холодильної техніки і холодильної технології. - М.:
Харчова промисловість, 1975.
3. Мальгіна Є.Б., Мальгін Ю.В., Суедов Б.П.
Холодильні машини та установки. - М.; Харчова промисловість, 1980.
4. Мальгіна Є.В., Мальгін Ю.В. Холодильні машини та установки. - М.: Харчова промисловість, 1913.
5.Холодільная техніка і технологія.
Методичні вказівки до виконання розрахунково-графічної работи.Составітель С.А. Будасова, канд. Тих. Наук, доц.Рецензент Спарін В.А. НГТУ, 1999 р.