Расчеты схем теплонасосных и холодильных установок (стр. 2 из 2)

10. Эксергия, полученная водой:

Δ e_в2-в3= q_к (τ_q)_н = 1417,75*0,06 = 85,069 кДж/кг

11. Потери эксергии вследствие необратимого теплообмена:

d_к.т = Δ e_2-3- Δ e_в2-в3= 88,409 – 85,065 = 3,34 кДж/кг

12. КПД конденсатора:

η_к = (Δ e в_2-в3/ Δ e_2-3) 100% = (85,065 / 88,409) 100 = 96,22 %

Так как эксергия охлаждающей воды после конденсаторов компрессионных установок обычно не используется, то суммарные потери эксергии в конденсаторе составят:

d_к = d_к.т+ Δ e в_2-в3 = 3,34 + 85,069 = 88,409 кДж/кг

η_к = 0%

13. Эксергия, полученная в переохладителе

W = Qох / Cp Δt - расход воды

Δ e_3-4= e₄ – e₃ = 322,015– 305,026 = 17 кДж/кг

Δe = W Δ e_3-4- Δ e_{3-4 =} 66,308 – 17 = 49,308 кДж/кг

14. КПД переохладителя:

η_по = (Δ e₃/ Δ e₄) 100% = (305,026 / 322,015)100 = 94,72 %

15. Потери эксергии в регулирующем клапане (дросселе):

d_рв = e₄ – e₅= 322,015 – 235,243 = 86,77 кДж/кг

16. КПД дросселя:

η_др =( e₅ / e₄) 100% = (235,243 / 322,015)100 = 73 %

17. Эксергия, отданная хладоном в испарителе:

Δ e_1-5 = e₁ – e₅ = 134,202 –235,243 = 101,041 кДж/кг

18. Средняя температура воздуха:

T_н.ср= (T_н1 – T_н2)/2 + 273 = (-5 – 10)/2 +273 = 265,5 К

21. Коэффициент работоспособности воздуха:

(τ_q)_н = 1 - T_о.с / T_н.ср= 1 – 293 / 265,5 = - 0,1

22. Эксергия, полученная воздухом:

е₀ = Δ e_н2-1= e_н2 - e_н1=q₀ (τ_q)_срн = 1172 *0,1 = 117,2 кДж/кг

23. Потери эксергии вследствие необратимого теплообмена в испарителе:

d_и = Δ e_5-1- Δ e_н2-1= 101,041 – 117,2 = 16,159 кДж/кг

24. КПД испарителя:

η_и = (Δ e_н2-1/ Δ e_5-1) 100% =(101,041 /117,2)100 = 86,21 %

Эксергетический баланс установки приведен в табл. 2.

Таблица 2

Параметр	кДж/кг	%
Подвод эксергии
Электроэнергия на компрессор e_вх	343,1
Артезианская вода	49,308
Всего	392,408	100%
Отвод эксергии
Электромеханические потери в компрессоре d_эм	34,31	8,74%
Внутренние потери в компрессоре d_км	49,56	12,63%
Потери эксергии в конденсаторе d_к	88,409	22,53%
Потери эксергии в дросселе d_др	86,77	22,11%
Потери в испарителе d_и	16,159	4,12%
Эксергетическая холодопроизводительность е₀	117,2	29,87%
Всего	392,408	100%

Коэффициент полезного действия теплообменно-дроссельной части установки:

η_т.д= (e₀ /( Δe_2-1)) 100% = (117,2 /259,233)100% = 45,21%

Полный КПД установки:

η' = e₀ /( e_вх) 100% = (117,2 /343,1)100% = 34,2%

4.Подбор оборудования.

Холодопроизводительность установки:

Q0 = 20,93 кВт

Подбор оборудования ведем по программе Select 7/39780

Основные преимущества хладагента аммиак (R717) обусловлены тем, что он:
- обладает термодинамическими и теплофизическими характеристиками, позволяющими получать высокий КПД в холодильных установках;
- химически нейтрален по отношению к большинству конструкционных материалов холодильных установок, за исключением меди и сплавов на ее основе;
- не растворяется в смазочных маслах, применяемых в конструкциях холодильных установок, не чувствителен к влаге и легко обнаруживается в случае утечки;
- не способствует созданию парникового эффекта;
- имеет невысокую стоимость (не более 2200 рублей за тонну) и легко доступен на рынке.
Вместе с тем у аммиака есть ряд серьезных недостатков. В частности, это вещество:
- обладает высокой токсичностью (считается, что предельно допустимая концентрация аммиака в рабочих помещениях должна быть не выше 20 мг/м3, однако даже при более слабой концентрации характерный запах аммиака в случае его появления вызывает сильную панику; при более высоких концентрациях появляются серьезные затруднения дыхания вплоть до удушья; смертельная концентрация аммиака - 30 г/м3);
- является взрывоопасным (при концентрации в воздухе 200-300 г/м3 возникает угроза самопроизвольного взрыва; температура самовоспламенения равна 650 °С);
- создает опасность ожогов при растворении в воде, поскольку этот процесс

сопровождается выделением значительного количества тепла;
- имеет высокую температуру нагнетания при сжатии в холодильных компрессорах.

Поэтому его могут заменять фреонами. В качестве замены для подбора оборудования применим R600a. Краткие физические свойства приведены в таблице 3.

Таблица 3

Основные физические свойства R134a в сравнении с R717
Параметр	R717	R600a
Нормальная температура кипения (p=0,1 МПа), ^оС	-33,4	-12
Температура замерзания,^оС	-77,7	-159
Критическая температура, ^оС	133	135
Критическое давление, МПа	11,4	3,65
Давление всасывания при -15^оС, МПа	0,273	0,089
Потенциал разрушения озона	0	0

Расчет компрессоров заключается в определение необходимого действительного объема, описываемого поршнями в единицу времени

, м³/с ,

где V₀ — теоретический объем, м³/с ,определяется из выражения(6.6);

l — коэффициент подачи компрессора, он рассчитывается:

l=l_сl_¶_рl_t l_пл .

выбираем несколько однотипных компрессоров, включенных параллельно в схему установки и обеспечивающих суммарную подачу. Общее число компрессоров с учетом одного резервного определится:

К = К_раб + 1 .

Объем, описываемый поршнями в единицу времени одним компрессором

, м³/с.

Расход воды (воздуха) на конденсатор:

, м³/с,

где Cp — теплоёмкость воды (воздуха), кДж/(кг×К);

— нагрев воды (воздуха) в конденсаторе.

Перепад давления Δp = 0,5 бар

Переохлаждение ΔT = 4^оС

Результаты расчета и схема установки с приборами измерения представлены в приложениях.

Заключение.

В ходе выполнения семестрового задания мной была рассчитана холодильная установка, определены основные энергетические параметры.

Рекомендации:

1. Заменить хладагент R717 на R600a

2. Разбить установку на несколько для увеличения надежности.

Литература

1. Везиришвили О.Ш., Меладзе Н.В. Энергосберегающие теплонасосные системы тепло – и хладоснабжения. — М.:Изд-во МЭИ, 1994. — 160с., ил.

2. Горбенко В.И., Юртаев М.А. Расчёт парожидкостных компрессионных одноступенчатых холодильных и теплонасосных установок. - Ч: Изд. ЮУрГУ, 2002. — 38 с., ил.

3. Горбенко В.И. Конспект лекций. - Ч: Изд. ЮУрГУ, 2002. — 38 с., ил.

4. Курылев Е.С., Герасимов Н.А. Холодильные установки. – Л.: Машиностроение, 1980. – 622 с., ил.

5. Мартынов А.В. Установки для трансформации тепла и охлаждения. – М.: Энергоиздат, 1989. – 320 с., ил.

6. Соколов Е.Я., Бродянский В.М. Энергетические основы трансформации тепла и процессов охлаждения. – М.: Энергоиздат, 1981. – 320 с., ил.

7. Теплофизические основы получения искусственного холода: Справочник серии «Холодильная техника». — М.: Пищевая промышленность, 1980. — 232с.

8. Холодильные компрессоры: Справочник серии «Холодильная техника». — М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. — 280с.

9. Холодильные машины: Справочник серии «Холодильная техника». — М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982. — 223с.

10. Щербин Н.К., Гринберг Я.И. Холодильные станции и установки. — М.: Химия, 1979. — 376с.