Холодильная техника и технология
СОДЕРЖАНИЕ: Изучение термодинамических диаграмм холодильных агентов. Построение цикла в диаграммах. Агрегатное состояние хладагента и значение его параметров в узловых точках. Характеристика процессов, составляющих цикл. Нанесение линии заданной температуры кипения.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- изводитель ность машины Q0 , кВт |
Темпера тура кипения хладагента Т0 , 0 С |
Температура конденсации хладагента Тк , 0 С | Температура переохлаждения хлад агента Тп , 0 С |
Температура перегрева хладагента на входе в компрессор ТВ , 0 С |
| 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 0 С, 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 1по 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 0 C, 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 (x1), т.е. за правой пограничной кривой, линии P0 =0,124 МПа и TВ =-250 C
Построение точки 2 . Аналогично, по пересечению линии x=1 с заданной изотермой Tк =+300 C 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/кг0 C 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 = +250 C. Следовательно, точку 3 находим на пересечении линии Pк = 1,15 МПа с линией изотермы Tп =+250 C 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 =-300 C(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 0 C до TВ =T1 =-250 C 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/кг0 C. Процесс протекает с повышением температуры хладагента от T1 = TВ =-25 0 C до T2 = +1300 C. 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 0 C до температуры начала конденсации Tк = +300 C. 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 =+300 C) 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 0 C до температуры Tп =+250 C. 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 0 C до T0 = -30 0 C.
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 0 C.
6.Агрегатное состояние хладагента и значение его параметров в узловых точках
| Узловые точки | Агрегатное состояние |
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 кипении При перегреве Проверка |
q0 =i1 -i4 qok =i1 -i4 qon =i1 -i1 qo =qok +qon |
1120 1110 10 1120 |
| 2 | Работа, затраченная на сжатие 1 кг хладагента в компрессоре, кДж/кг | l=i2 -i1 | 290 |
| 3 | Тепло, отданное 1кг хладагента, кДж/кг: При конденсации При переохлаждении Проверка |
q=i2 -i3 qk =i2 -i3 qn =i3 -i3 q=qk+qn |
1390 1369 21 1390 |
| 4 | Уравнение теплового баланса холодильной машины | q=qo +l | 1400 |
| 5 | Холодильный коэффициент | =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 /ч или |
V=3600Q0 /qv V=Gv1 |
11.9 11.9 |
| 9 | Теоретическая (конобатическая) мощность компрессора, кВт: В зависимости от холодопроизводительности Q0 или В зависимости о массы циркулирующего хладагента G |
Nm =Q0 / Nm =Gl/3600 |
1.45 1.45 |
| 10 | Теоретическая тепловая нагрузка на конденсатор, кВт При конденсации При переохлаждении |
Q=qG/3600 Qk =qk G/3600 Qn =qn G/3600 Q=Q0 +Nm |
7.2 7.07 0.10 7.5 |
| 11 | Коэффициент подачи компрессора (определяют по графику) | 0.55 | |
| 12 | Объём, описываемый поршнм м3\ \с | Vn =V/ | 0.006 |
| 13 | Действительная (индикаторная) мощность сжатия в компрессор, кВт | Ni =Nm /i | 1.82 |
| 14 | Эффективная мощность (на валу компрессора) (механический КПД м =0,82-0,92) |
Nе =Ni /м | 2.1 |
| 15 | Действительная тепловая нагрузка на конденсатор, кВт | Q=Q0 +Ni | 7.62 |
Список литературы
1. Расчёт и построение теоретического цикла паровой компрессионной машины. Составитель С.А. Будасова, канд. Тех. Наук, доц.НГТУ, 1998 г.
2. Мещеряков Ф.Е. Основы холодильной техники и холодильной технологии. - М.: Пищевая промышленность, 1975.
3. Мальгина Е.Б., Мальгин Ю.В., Суедов Б.П. Холодильные машины и установки. - М.; Пищевая промышленность, 1980.
4. Мальгина Е.В., Мальгин Ю.В. Холодильные машины и установки. - М.: Пищевая промышленность, 1913.
5.Холодильная техника и технология. Методические указания к выполнению расчётно-графической работы.Составитель С.А. Будасова, канд. Тех. Наук, доц.Рецензент Спарин В.А. НГТУ,1999 г.