Основи термодинаміки (стр. 3 из 3)
Теоретична робота на привід компресора:
де h=1-кількість ступенів компресора
Потужність на привід компресора
Кількість теплоти, яку необхідно відводити
де
k=1.14- показник адіабати для С3Н8
- політропна теплоємність С3Н8,Витрати газу в камері згорання двигуна компресора
Розрахуємо трьохступеневий компресор
Тоді показник стиснення
Кінцева температура в кінці кожного ступеня
Теоретична робота у трьох ступенях
Потужність на привід компресора
Витрати газу в камері згорання триступеневого компресора
Отже при використанні одноступеневого компресора потужність на привід більша в
рази, ніж при використанні трьохступеневого.Якщо внаслідок погіршення роботи системи охолодження кількість теплоти, що відводиться від компресора, зменшиться на 25%, тобто кількість теплоти,
то політропна теплоємність
,а 
,тоді
робота компресора
потужність
отже потужність зменшиться в
рази, тобто на 28%.Рекомендації
для зменшення роботи, що споживається компресором, процес стискування необхідно намагатися наближати до ізотермічного, тобто відводити тепло від стискуваного газу шляхом охолодження зовнішньої поверхні циліндра водою. Або також використовувати багатоступеневе стискування.
Задача №6
Початковий стан повітря характеризується такими параметрами:
тиск Р1=745 мм рт.ст., температура t1=+8°С, відносна вологість φ1=95 %.
При постійному тиску повітря нагрівається у калорифері до температури t2=+30°С, а потім адіабатно охолоджується до температури t3=+10°С.
Визначити:
- температуру точки роси і температуру мокрого термометра для початкового стану повітря;
- кількість теплоти для нагрівання 1 кг і Мп,=10 тис кг/год, повітря у калорифері;
- витрати сухої насиченої водяної пари з тиском 0,3 МПа, яку необхідно подати в калорифер для нагрівання повітря;
- кількість вологи, котра виділяється при охолодженні 1 кг і Мп, кг/год, повітря;
- кількість теплоти, яку потрібно відвести від 1 кг і Мп, кг/год, повітря при його охолодженні.
Надати пропозиції щодо повернення стану повітря після охолоджувача (т.3) у початковий стан (т.1). Як зміняться витрати сухої насиченої водяної пари для нагрівання повітря у калорифері, якщо тиск водяної пари збільшити до 1,0 МПа? Задачу розв’язати за допомогою i-d -діаграми стану повітря.
Розв'язок:
1) Визначаємо tр та tм.
За φ1,t1, знаходимо на і-d- діаграмі т.1, що характеризує вихідний стан повітря. З т.1 проводимо лінію „сухого” охолодження повітря 1-Р при d = const до перетину з кривою φ = 100%, що характеризує стан повітря у стані насичення. Ізотерма tр, яка проходить через точку перетину Р, характеризує температуру точки роси tр=7,30С. Процес 1-М характеризує адіабатний процес зволоження води при температурі води t = tм. Через точку М проходить ізотерма, що називається температурою мокрого термометра tм=7,80С.
2) Кількість теплоти, підведеної у процесі 1-2, визначаємо як для ізобарного процесу
кДж/год,3) Згідно з рівнянням теплового балансу кількість теплоти Q1-2 , що витрачається на нагрівання повітря, повинна дорівнювати кількості теплоти QПАРИ, яка виділяється у калорифері при подачі у нього пари та її конденсації ( за умови відсутності втрат теплоти у навколишнє середовище)
Q1-2 = QПАРИ.
Кільк. теплоти, що виділяється при конденсації насиченої пари
QПАРИ = mПАРИ × r
де r - прихована теплота пароутворення при тиску пари в 3 ата визначається відповідно до таблиць водяної париr = 2164 кДж/кг.
Витрати водяної пари для нагрівання повітря будуть становити
mПАРИ =
кг/год.4) при зволоженні 1 кг повітря насичується вологою в кількості
та Мп повітря
5)кількість теплоти, яка відводиться від 1 кг повітря при охолодженні
та Мп повітря
6) Витрати водяної пари при тиску 1 МПа (r=2015 кДж/кг) для нагрівання повітря будуть становити
mПАРИ =
кг/год.Отже mПАРИ збільшаться на 8 кг/год
Для повернення повітря в початковий стан необхідно його осушити та охолодити.
Вклеїти І-d діаграму (не писати)
Задача №9
Для компресорної установки фреонової холодильної машини холодопродуктивністю Q2=55 кВт, визначити:
1) холодильний коефіцієнт;
2) питому холодопродуктивність q2;
3) зовнішню роботу, що витрачається на 1 кг холодоагенту, і необхідну теоретичну й дійсну потужність компресора установки;
4) годинні і секундні витрати холодоагенту;
5) показник сухості фреону перед випаровувачем;
6) кількість теплоти, що виділяється від 1 кг холодоагенту у конденсаторі.
При розрахунках абсолютний тиск у випаровувачі прийняти Р2=0,5 МПа, в конденсаторі переохолодження конденсату відсутнє, у випаровувачі холодоагент перетворюється в суху насичену пару, тиск у конденсаторі Р1=1,8 МПа.
Задачу розв’язати за допомогою діаграми lg P-і для R-22 (додаток 4) Вихідні дані прийняти згідно з табл.18 за передостанньою і останньою цифрами номера залікової книжки. Привести побудову циклу холодильної машини у координатах lg P-і.
Розв'язок
На перетині пограничної кривої КВ, що відповідає стану сухої пари фреону х =1та ізобарі – 5ат, заходимо т.3 . За нею визначаємо ентальпію R-22 на виході з випаровувача і3 = 1696 кДж/кг. Адіабатний процес стискування R-22 у компресорі зображається лінією 3-4 (S = const), причому точку 4 одержують на перетині цієї лінії з ізобарою p4 = 18 ат. Процес конденсації робочого тіла у конденсаторі холодильної машини зображається лінією 4-1. Процес дроселювання R-22 показаний на діаграмі lg p – i лінією 1-2.
Із діаграми lg p-i одержуємо
і3 = 1696 кДж/кг;
і4 = 1842 кДж/кг;
і2 = і1 = 1110 кДж/кг
Холодопродуктивність 1кг R-22 визначається за формулою
q2= і3 – і2 = 1696 – 1110 = 586 кДж/кг.
Годинні витрати холодоагенту R-22
кг/с=338 кг/год.Теоретичні витрати роботи у компресорі обчислюються за залежністю
lз = і4 – і3 =1842 – 1696 = 146 кДж/кг.
Холодильний коефіцієнт визначається за залежністю
=4,01.Теоретична потужність компресора
N = m∙lЗ =0,094 ∙ 146 = 13,7 кВт.
Дійсна потужність компресора
=35,2 кВт.Показник сухості фреону перед випаровувачем х=0,3
Кількість теплоти, що виділяється від 1 кг холодоагенту у конденсаторі
Використана література
1. Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. – М.: Высшая школа, 1975. – 495 с.
2. Юдаєв Б.Н. Збірник задач із технічної термодинаміки та теплопередачі. - М.: Вища школа, 1968. – 371 с.
3. Колієнко А.Г. Термодинаміка: Навчальний посібник. – Львів: Екоінформ, 2006. - 130с.