Холодильная техника и технология

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 Q>0>, кВт	Темпера тура кипения хладагента Т>0>, 0С	Температура конденсации хладагента Т>к>, 0С	Температура переохлаждения хлад агента Т>п>, 0С	Температура перегрева хладагента на входе в компрессор Т>В>, 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 Т_>0>=-30 ⁰С, которая в области влажного пара совпадает с линией давления в испарителе P_>0>=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 i_>1'>= 1650 кДж/кг, удельный объём V_>1'>= 0,9 м³/кг паров холодильного агента и энтропию S_>1'>=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 P_>0>=0,124 МПа и T_>В>=-25⁰C

Построение точки 2'. Аналогично, по пересечению линии x=1 с заданной изотермой T_>к>=+30⁰C определяем точку 2' , через которую проходит линия соответствующего давления P_>к>= 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 P_>к>= 1,15МПа, соответсвующего заданной температуре конденсации T_>к>=+30C и находим точку 2.

Построение точки 3'. Точка 3' находится на пересечении линии P_>к>= МПа с левой пограничной кривой x= 0 .

Построение точки 3. Для нахождения точки 3 известно, что давление в ней должно быть P_>к>=1,15 МПа, а температура равна заданной T_>п>= +25⁰C. Следовательно, точку 3 находим на пересечении линии P_>к>= 1,15 МПа с линией изотермы T_>п>=+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 P_>0>=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 T_>0>=-30⁰C(а так же изобарический – при постоянном давлении P_>0>=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 >–S_>1>-1'). Или величине проекции процесса на ось абсцисс (в координатах i-lgP отрезок i_>1'>- i_>4>). 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 q_>0>). Процесс перегрева 1'-1 протекает с повышением температуры от T_>0>= -30 ⁰C до T_>В>=T_>1>=-25⁰C при постоянном давлении P_>0>=0,124 МПа. Процесс этот эндотермический. Количество тепла данного численно равно площади под процессом ( в координатах S-T площадь S_>1'>- 1'- 1- S_>1>) или величине проекции на ось абсцисс(в координатах i-lgP отрезок i_>1> - i_>1'>).

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 P_>к>=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 T_>1>= T_>В>=-25 ⁰ C до T_>2>= +130⁰C. На осуществление этого процесса затрачивается работа, которая на диаграмме i-lgP численно равна отрезку i_>2>-i_>1>.

Точка 2 характеризует выталкивание сжатых паров холодильного агента из компрессора в конденсатор.

2-2^'- процесс понижения температуры пара хладагента от T_>2>= 130 ⁰C до температуры начала конденсации T_>к>= +30⁰C. Процесс протекает в конденсаторе. Этот процесс изобарический, то есть происходит при постоянном давлении P_>к>=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 i_>2>-i_>2'> (на диаграмме S-T-площадью под процессом S_>2'>-2^'-2-S_>2>).

2'-3'- процесс конденсации паров холодильного агента. Процесс протекает в конденсаторе. Этот процесс изотермический (протекает при постоянной температуре T_>к>=+30⁰C) и изобарический (протекает при постоянном давлении P_>к>=1,15МПа). По тепловому эффекту это процесс экзотермический. Количество тепла на диаграмме i-lgP численно определяется отрезком i_>2'>-i_>3'> (на диаграмме S-T – площадью под процессом S_>3'>-3'-2'- S_>2'>). Тепло отводится от хладагента охлаждающей средой.

Точка 3'- это точка полной конденсации холодильного агента.

3'-3 – процесс переохлаждения сконденсировавшегося жидкого хладагента от температуры T_>к>=+30 ⁰C до температуры T_>п>=+25⁰C. Процесс протекает в конденсаторе , терморегулирующем вентиле, теплообменнике. Процесс изобарический, то есть происходит при постоянном давлении P_>к>= МПа. По тепловому эффекту процесс экзотермический. Количество тепла на диаграмме i-lgP численно определяется отрезком i_>3'>-i_>3> ( на диаграмме S-T- площадью S_>3>-3-3'-S_>3'>).

Точка 3 определяет параметры жидкого хладагента, направляющегося к терморегулирующему вентилю.

3-4- процесс дросселирования хладагента в терморегулирующем вентиле при постоянной энтальпии i_>3>=i_>4>=544кДж/кг. Проходя через терморегулирующий вентиль, хладагент дросселируется с давления конденсации P_>к>=1,15МПа до давления кипения P_>0>=0,124МПа, при этом происходит понижение температуры хладагента от T_>к>=+30 ⁰C до T_>0>= -30 ⁰C.

Точка 4 характеризует параметры парожидкостной смеси после дросселирования. Также точка 4 характеризует начало кипения хладагента в испарителе при постоянных давлении P_>0>=0,124МПа и температуре T_>0>=-30 ⁰C.

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	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	Работа, затраченная на сжатие 1 кг хладагента в компрессоре, кДж/кг	l=i>2>-i>1>	290
3	Тепло, отданное 1кг хладагента, кДж/кг: При конденсации При переохлаждении Проверка	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	Уравнение теплового баланса холодильной машины	q=q>o>+l	1400
5	Холодильный коэффициент	ξ=q>o>/l=(i>1>-i>4>)/(i>2>-i>1>)	4
6	Масса циркулирующего в машине хладагента, кг/ч, требующаяся для обеспечения заданной холодопроизводительности Q>0>	G=3600Q>0>/q>o>	18.6
7	Объёмная холодопроизводитнльность всасываемых в компрессор паров холодильного агента, кДж/м3	q>v>=q>o>/v>1>	1750
8	Объёмная производительность компрессора ( объём циркулирующего в системе хладагента ), м3/ч или	V=3600Q>0>/q>v> V=Gv>1>	11.9 11.9
9	Теоретическая (конобатическая) мощность компрессора, кВт: В зависимости от холодопроизводительности Q0 или В зависимости о массы циркулирующего хладагента G	N>m>=Q>0>/ξ N>m>=Gl/3600	1.45 1.45
10	Теоретическая тепловая нагрузка на конденсатор, кВт При конденсации При переохлаждении	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	Коэффициент подачи компрессора (определяют по графику)	λ	0.55
12	Объём, описываемый поршнм м3\\с	V>n>=V/λ	0.006
13	Действительная (индикаторная) мощность сжатия в компрессор, кВт	N>i>=N>m>/η>i>	1.82
14	Эффективная мощность (на валу компрессора) (механический КПД η>м>=0,82-0,92)	N>е>=N>i>/η>м>	2.1
15	Действительная тепловая нагрузка на конденсатор, кВт	Q=Q>0>+N>i>	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.