Расчет и построение теоретического цикла паровой компрессорной холодильной машины

Министерство  образования и науки Российской федерации

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

 

 

 

 

Холодильная технология

 

 

Лабораторная работа №1.

 

«Расчет и построение теоретического цикла паровой компрессорной холодильной машины».

 

 

 

Выполнили: Чубарова Елена,

                       Комонова Дарья

                       группа   ЭМ-111

 

Проверила: Будасова С.А. б

 

 

 

 

 

 

 

г. Новосибирск, 2013

 

Цель работы:

1. Изучение термодинамических диаграмм холодильных агентов.
2. Построение цикла в диаграммах T-S, lgP-C.
3. Расчет цикла холодильной машины.

 

Построение  цикла.

Схема паровой компрессионной холодильной  машины.

 

 

 

 

 

Исходные  данные для расчета:

1. Рабочее тело – аммиак.
2. Холодопроизводительность (из калорического расчета).
3. мпература кипения холодильного агента /
4. Температура конденсации .
5. Температура перегрева
6. Температура переохлаждения

 

Построение  теоретического цикла начинаем с  нанесения линии заданной температуры  кипения   , которая в области влажного пара совпадает с линией давления в испарителе . На пересечении этой линии с правой пограничной кривой диаграммы lgP-i находится точка 1’, соответствующая поступлению в компрессор сухого пара (х=1). Для этой точки по вспомогательным линиям диаграммы находим теплосодержание i, удельный объем V паров холодильного агента и остальные параметры.

Для нахождения точки 1, соответствующей поступлению  в компрессор перегретого пара холодильного агента, находят пересечение в  области перегретого пара (х>1),т.е. за правой пограничной кривой, линии и . Эта точка характеризует перегрев паров холодильного агента в испарителе для предотвращения попадания  капель жидкого холодильного агента в компрессор.

Аналогично, пересечение линии х=1 с заданной изотермой определит точку 2’, через которую проходит линия соответствующего давления .

Затем из точки 1 проводим линию адиабатического  сжатия паров холодильного агента в  компрессоре  до пересечения с линией постоянного давления в конденсаторе , соответствующего заданной температуре конденсации и находим точку 2. Эта точка характеризует на диаграмме выталкивание сжатых паров холодильного агента из компрессора в конденсатор. В точке 2 также определяем все параметры.

Точка 3’, представляющая собой точку полной конденсации холодильного агента. Находится на пересечении линии с левой пограничной кривой х=0.

Параметры состояния  жидкого холодильного агента, направляющегося  к терморегулирующему вентилю, характеризуются  на тепловой диаграмме точкой 3. Для нахождения точки 3 известно, что давление в ней должно быть , а температура заданной . Следовательно, точку 3 находим на пересечении линии и с линией изотермы в области жидкого состояния холодильного агента. Для этой точки также определяем все параметры.

Параметры парожидкостной смеси хладагента  после дросселирования соответствует точке 4. Она определяется как точка пересечения (процесса) линии дросселирования , проведенной из точки 3, с линией . Точка 4 определяет начало кипения холодильного агента в испарителе про постоянных давлении и температуре . Кипение хладагента продолжается до те пор,  пока вся жидкость не превратится в пар (х=1), т.е. когда процесс закончится в точке 1’. В случае влажного хода компрессора (х<1) точка 1’’ будет находиться левее правой пограничной кривой, но также на прямой линии изотермы . (изобары ).

Процесс 4-1 – процесс кипения жидкого  холодильного агента. Процесс этот протекает в испарителе холодильной  машины. Процесс изотермический, т.е. протекающий при постоянной температуре . По тепловому эффекту этот процесс эндотермический, т.е. 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-S₄ –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.

Следующий процесс - 1’-1. Это процесс перегрева парообразного  холодильного агента. Процесс этот протекает  в испарителе.  Процесс  протекает с повышением  температуры  от до при постоянном давлении . 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’).

Далее идет процесс  1-2- процесс сжатия сухих паров хладагента с давлением кипения конденсации . Этот процесс протекает в цилиндрах компрессора. Процесс адиабатический, то есть протекает без теплообмена с окружающей средой при постоянной энтропии^{. Процесс протекает с повышением температуры хладагента от}   до . На осуществление этого процесса затрачивается работа, которая на диаграмме i-lgP численно равна отрезку i₂-i₁.

Следующий процесс  2-2’- процесс понижения температуры пара хладагента от до температуры начала конденсации . Процесс протекает в конденсаторе. Этот процесс изобарический, то есть происходит при постоянном давлении . 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).

Процесс  конденсации  паров холодильного агента - 2’-3’. Процесс протекает в конденсаторе. Этот процесс изотермический (протекает при постоянной температуре ) и изобарический (протекает при постоянном давлении ). 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.

Далее идет процесс  3’-3 – процесс переохлаждения сконденсировавшегося жидкого хладагента от температуры  до температуры . Процесс протекает в конденсаторе , терморегулирующем вентиле, теплообменнике. Процесс изобарический, то есть происходит при постоянном давлении . 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’).

Следующий процесс  3-4- процесс дросселирования хладагента в терморегулирующем вентиле при постоянной энтальпии . Проходя через терморегулирующий вентиль, хладагент дросселируется с давления конденсации до давления кипения , при этом происходит понижение температуры хладагента от до

Далее повторяется  процесс 4-1. Цикл замкнулся.

 

Полученные данные:

Узловые точки  цикла	Агрегатное состояние	Температура,	Давление, МПа	Энтальпия, кДж/кг	Энтропия, кДж/кг.К	Паросодержание Х (в долях)	Удельный объем, м3/кг
1	Сухой насыщенный пар	-18	0,21	1656,5	9,05	1	0,56
1	Сухой перегретый пар	-10	0,21	1685	9,1	1	0,58
2’	Сухой насыщенный пар	37	1,45	1711,5	8,4	1	0,09
2	Сухой перегретый пар	129	1,45	1962	9,1	1	0,13
3	Жидкость	30	1,45	600	-	0	0
3’	Жидкость	37,5	1,45	563	4,8	0	0
4	Влажный пар	18	0,21	563	4,78	0,17	0,099

 

Расчет цикла:

№ п/п	Определяемый параметр	Расчетная формула	Значение параметров
1	Холодопроизводительность 1 кг хладагента (удельная массовая), кДж/кг: при кипении при перегреве для проверки		1122     1093,5   28,5   1122
2	Работа, затраченная на сжатие 1 кг хладагента в компрессоре, кДж/кг
3	Тепло, отданное 1 кг хладагента, кДж/кг: при конденсации при переохлаждении для проверки
4	Уравнение теплового баланса холодильной  машины
5	Холодильный коэффициент
6	Масса циркулирующего в машине хладагента, кг/ч, требующаяся для обеспечения  заданной холодопроизводительности
7	Объемная холодопроизводительность всасываемых в компрессор паров холодильного агента, кДж/м3
8	Объемная производительность компрессора  (объем циркулирующего в система хладагента), м3/с
9	Теоретическая (конабатическая) мощность компрессора, кВт: В зависимости от холодопроизводительности В зависимости от массы  циркулирующего хладагента G
10	Теоретическая тепловая нагрузка на конденсатор, кВт: При конденсации При переохлаждении
11	Коэффициент подачи компрессора	λ	0,575
12	Объем, описываемый поршнем, м3/с
13	Действительная (индикаторная) мощность сжатия в компрессоре, кВт (для малых и средних  бескрейцкопфных компрессоров
14	Эффективная мощность (на валу компрессора) (механический КПД
15	Действительная тепловая нагрузка на конденсатор, кВт

 

 

Выводы:

1.

2.

3.