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-изводительностьмашиныQ0, кВт | Температура кипения хладагентаТ0, 0С | Температура конденсации хладагента Тк, 0С | Температура переохлаждения хладагентаТп, 0С | Температура перегрева хладагента на входе в компрессорТВ, 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 | Агрегатноесостояние | 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 кипенииПри перегревеПроверка | q0=i1-i4qok=i1′-i4qon=i1-i1′qo=qok+qon | 11201110101120 |
| 2 | Работа, затраченная на сжатие 1 кг хладагента в компрессоре, кДж/кг | l=i2-i1 | 290 |
| 3 | Тепло, отданное 1кг хладагента, кДж/кг:При конденсацииПри переохлажденииПроверка | q=i2-i3qk=i2-i3′qn=i3′-i3q=qk+qn | 13901369211390 |
| 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/чили | V=3600Q0/qvV=Gv1 | 11.911.9 |
| 9 | Теоретическая (конобатическая) мощность компрессора, кВт:В зависимости от холодопроизводительности Q0 илиВ зависимости о массы циркулирующего хладагента G | Nm=Q0/ξNm=Gl/3600 | 1.451.45 |
| 10 | Теоретическая тепловая нагрузка на конденсатор, кВтПри конденсации При переохлаждении | Q=qG/3600Qk=qkG/3600Qn=qnG/3600Q=Q0+Nm | 7.27.070.107.5 |
| 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