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
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
7. Розрахунок циклу
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.
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 |
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 |
| № 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.