Автор работы: Пользователь скрыл имя, 30 Декабря 2014 в 13:15, курсовая работа
Парокомпрессионная холодильная машина в качестве охлаждающего процесса использует испарение жидкости. И хотя на уровне научной идеи возможность создания такой машины высказывалась еще в 1748 году профессором медицины Университета г. Глазго Уильямом Кулленом, а в 1806 году американский инженер Оливер Эванс даже опубликовал описание такой машины, годом ее изобретения принято считать 1834.
Исходные данные: Холодильный агент – R290.
Тип компрессора – поршневой.
Объёмная теоретическая производительность компрессора Vh = 0,10 м3/c.
Температура конденсации Тк = 22°С.
Для выполнения поставленной задачи рассчитаем параметры пяти холодильных циклов, отличающихся температурой кипения холодильного агента. Принимаем следующие значения То=-5°С; -15°С; -25°С; -35°С; -45°С.
Величина перегрева на всасывании во всех случаях принимается DТвс = Т1 – Т1” = 5°С. Переохлаждение после конденсатора отсутствует и точка 3 совпадает с точкой 3’.
Используя диаграмму lg(p)–h для хладона R290, определим термодинамические параметры в узловых точках холодильного цикла.
Результаты занесём в табл. 1.1– 1.5.
Таблица 1.1.
Для То = -5°С | |||||
№ точки |
р, МПа |
Т, °С |
v, м3/кг |
h, кДж/кг |
s,кДж/кг×К |
1” 1 2 2” 3 4 |
3,991 3,991 8,765 8,765 8,765 3,991 |
-5 0 30 22 22 -5 |
0,11349 0,11783 0,05504 0,05237 0,00202 0,02198 |
567,90 577,20 612,35 595,81 256,75 256,75 |
2,375 2,410 2,401 2,346 1,197 1,209 |
Таблица 1.2.
Для То = -15°С | |||||
№ точки |
р, МПа |
Т, °С |
v, м3/кг |
h, кДж/кг |
s,кДж/кг×К |
1” 1 2 2” 3 4 |
2,903 2,903 8,765 8,765 8,765 2,903 |
-15 5 47 22 22 -15 |
0,15342 0,169 0,0609 0,05 0,0023 0,03 |
556,53 591,68 647,5 595,81 256,75 256,75 |
2,386 2,51 2,51 2,34 1,197 1,22 |
Таблица 1.3.
Для То = -25°С | |||||
№ точки |
р, МПа |
Т, °С |
v, м3/кг |
h, кДж/кг |
s,кДж/кг×К |
1” 1 2 2” 3 4 |
2,02 2,02 8,765 8,765 8,765 2,02 |
-25 4 60 22 22 -25 |
0,2167 0,24 0,06 0,05 0,002 0,06 |
546,19 592,7 672,3 595,8 256,75 256,75 |
2,40 2,58 2,5 2,34 1,197 1,24 |
Таблица 1.4.
Для То = -35°С | |||||
№ точки |
р, МПа |
Т, °С |
v, м3/кг |
h, кДж/кг |
s,кДж/кг×К |
1” 1 2 2” 3 4 |
1,35 1,35 8,765 8,765 8,765 1,35 |
-35 5 72 22 22 -35 |
0,31 0,376 0,06 0,05 0,002 0,105 |
535,85 597,8 699,1 595,8 256,75 256,75 |
2,43 2,67 2,66 2,34 1,197 1,26 |
Таблица 1.5.
Для То = -45°С | |||||
№ точки |
р, МПа |
Т, °С |
v, м3/кг |
h, кДж/кг |
s,кДж/кг×К |
1” 1 2 2” 3 4 |
0,8 0,8 8,765 8,765 8,765 0,8 |
-45 5 88,8 22 30,0 -45 |
0,47 0,585 0,07 0,05 0,02 0,17 |
522,4 598,9 732,2 595,8 256,75 256,75 |
2,4 2,7 2,76 2,34 1,197 1,29 |
Выполним расчёт по определению основных показателей для режима То = -5°С.
1. Определим удельную массовую холодопроизводительность холодильного цикла
qо = h1 – h4 =577,20 – 256,75 = 320,45 кДж/кг.
2. Определим степень повышения давления в компрессоре
П = р2 / р1 = 8,765 / 3,991 = 2,196.
3. Определим коэффициент подачи компрессора l. При этом представим l, как произведение l =lо×lг×lт×lр [1, 2], где:
lо – объёмный коэффициент, учитывающий снижение производительности компрессора из-за наличия мертвого пространства
lо = 1- а× (П1/m - 1) = 1- 0,05×(2,1960,98 - 1) =0,94,
где а – относительная величина мертвого пространства; m – показатель политропы процесса расширения газа из мертвого пространства (m » 0,9×k, где k – показатель адиабаты для R290).
lг – коэффициент герметичности, учитывающий снижение производительности компрессора из-за протечек газа из цилиндра компрессора при сжатии и нагнетании в полости с пониженным давлением. Определяем по эмпирической формуле:
lг = 1 - 6×10-3×(П – 1) = 1 - 6×10-3×(2,196 -1) =0,992.
lт – коэффициент подогрева, учитывающий снижение производительности компрессора из-за подогрева газа, за счёт теплообмена со стенками, на всасывании компрессора. Определяем по эмпирической формуле для холодильных компрессоров (температуры в формуле в Кельвинах)
lт = То / Тк = (273 - 5) / (273 + 22) =0,908.
lр – коэффициент давления, учитывающий снижение производительности компрессора из-за дроссельных потерь на линии всасывания и во всасывающем клапане. Для хладоновых компрессоров lр = (0,92 … 0,98). Принимаем lр = 0,92.
Тогда
l =lо×lг×lт×lр = 0,94×0,992×0,908×0,92 = 0,778.
4. Определим
Qo = l × Vh × qo /v1 = 0,778 × 0,1 × 320,45 / 0,11783 = 211,58 кВт.
5. Рассчитаем массовый расход холодильного агента
m = Qo / qo = 211,58 / 320,45 = 0,66 кг/с.
6. Определим удельную адиабатную работу компрессора
lад = h2 – h1 = 612,35-577,20 = 35,15 кДж/кг.
7. Определим адиабатную работу компрессора
Lад = m × lад = 0,66 × 35,15 = 23,199 кВт.
8. Рассчитаем величину холодильного коэффициента цикла
e = Qo / Lад = 211,58 / 23,199 = 9,12.
9. Определим тепловую нагрузку на конденсатор
Qк = m× (h2 – h3) = 0,66× (612,35 – 256,75) = 234,69 кВт.
Выполним аналогичные расчёты для температур кипения То=-15°С; -25°С; -35°С; -45°С. Полученные результаты занесём в табл. 1.6.
Таблица 1.6.
То,°С |
qo, кДж/кг |
П |
l |
Qo, кВт |
m, кг/с |
Lад, кВт |
e |
-5 -15 -25 -35 -45 |
320,45 334,93 335,95 341,05 342,15 |
2,196 3,01 4,33 6,49 10,95 |
0,778 0,715 0,628 0,515 0,346 |
211,58 141,70 87,90 46,71 20,23 |
0,66 0,42 0,261 0,136 0,059 |
23,199 23,44 20,77 13,77 7,86 |
9,12 6,048 4,23 3,392 2,57 |
Характеристики Qо, e, Lад = f(Tо) при Тк = 30°С и характеристика l = f(П), в соответствии с данными табл. 1.6, представлены на рис. 1.9 … 1.12.
Исходные данные: Холодильный агент –R134а.
Тип компрессора – поршневой.
Объёмная теоретическая производительность компрессора Vh = 0,10 м3/c.
Температура конденсации Тк = 22°С.
Для выполнения поставленной задачи рассчитаем параметры пяти холодильных циклов, отличающихся температурой кипения холодильного агента. Принимаем следующие значения То=-5°С; -15°С; -25°С; -35°С; -45°С.
Величина перегрева на всасывании во всех случаях принимается DТвс = Т1 – Т1” = 5°С. Переохлаждение после конденсатора отсутствует и точка 3 совпадает с точкой 3’.
Используя диаграмму lg(p)–h для хладона R134а, определим термодинамические параметры в узловых точках холодильного цикла.
Результаты занесём в табл. 2.1– 2.5.
Таблица 2.1.
Для То = -5°С | |||||
№ точки |
р, МПа |
Т, °С |
v, м3/кг |
h, кДж/кг |
s,кДж/кг×К |
1” 1 2 2” 3 4 |
2,43 2,43 6,1 6,1 6,1 2,43 |
-5 6 35 22 22 -5 |
0,082 0,087 0,003 0,03 – – |
394,5 404 423 410,1 230,03 230,03 |
1,7 1,76 1,75 1,71 1,1 1,12 |
Таблица 2.2.
Для То = -15°С | |||||
№ точки |
р, МПа |
Т, °С |
v, м3/кг |
h, кДж/кг |
s,кДж/кг×К |
1” 1 2 2” 3 4 |
1,63 1,63 6,1 6,1 6,1 1,63 |
-15 5 47 22 22 -15 |
0,12 0,13 0,03 0,03 – 0,03 |
388,6 406 435,6 410,1 230,03 230,03 |
1,73 1,8 1,79 1,71 1,1 1,21 |
Таблица 2.3.
Для То = -25°С | |||||
№ точки |
р, МПа |
Т, °С |
v, м3/кг |
h, кДж/кг |
s,кДж/кг×К |
1” 1 2 2” 3 4 |
1,06 1,06 6,1 6,1 6,1 1,06 |
-25 5 60 22 22 -25 |
0, 18 0,205 0,04 0,03 – 0,05 |
382,6 406,9 448,4 410,1 230,03 230,03 |
1,74 1,83 1,83 1,71 1,1 1,13 |
Таблица 2.4.
Для То = -35°С | |||||
№ точки |
р, МПа |
Т, °С |
v, м3/кг |
h, кДж/кг |
s,кДж/кг×К |
1” 1 2 2” 3 4 |
0,66 0,66 6,1 6,1 6,1 0,66 |
-35 5 73 22 22 -35 |
0,28 0,33 0,04 0,03 – 0,1 |
346,7 408,2 462,2 410,1 230,03 230,03 |
1,75 1,87 1,87 1,71 1,13 1,14 |
Таблица 2.5.
Для То = -45°С | |||||
№ точки |
р, МПа |
Т, °С |
v, м3/кг |
h, кДж/кг |
s,кДж/кг×К |
1” 1 2 2” 3 4 |
0,46 0,46 6,1 6,1 6,1 0,46 |
-45 -3 81 22 22 -45 |
0,65 0,75 0,04 0,03 – 0,19 |
462 414 469 410,1 230,03 230,03 |
1,7 1,92 1,8 1,71 1,1 1,15 |