Тепловой расчет одноступенчатой холодильной машины, работающей на хладоне R12

2.3.14 Действительный массовый  расход:

 

                                              (13)

 

 

2.3.15 Действительная холодопроизводительность  компрессора:

 

                                                    (14)

 

 

2.3.16 Мощность привода  компрессора

Теоретическая (адиабатическая) мощность сжатия:

 

                                                  (15)

 

 

Действительная (индикаторная) мощность сжатия:

                                                         (16)

 

 

Мощность на валу компрессора:

 

                                                        (17)

 

 

Электрическая мощность, т.е. мощность, потребляемая электродвигателем  из сети:

 

                                                      (18)

 

 

2.3.17 Тепловая нагрузка  на конденсатор в теоретическом  цикле:

 

                                                     (19)

 

 

Действительная нагрузка на конденсатор:

 

                                                 (20)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 ОПИСАНИЕ ПРИНЦИПА ДЕЙСТВИЯ  И МЕТОДИКИ РАСЧЕТА СТРУЙНОГО  ТРАНСФОРМАТОРА ТЕПЛА

 

 

В струйных трансформаторах  теплоты СТТ процесс повышения  потенциала теплоты осуществляется за счет кинетической энергии потока пара или газа, в которую превращается внутренняя энергия потока, подведенного к установке.

Существует два типа СТТ  – эжекторные и вихревые.

В эжекторных установках трансформация  теплоты осуществляется по повышающей схеме.

В установку поступает поток рабочего пара или газа под высоким давлением Р_р при температуре Т_р. За счет использования энергии рабочего потока осуществляется сжатие инжектируемого потока пара или газа низкого давления Р_н, имеющего температуру Т_н. Из установки выходит смешанный поток рабочей и инжектируемой сред под некоторым средним давлением Р_с с температурой Т_с.

Эжекторные установки работают как по замкнутой, так и по разомкнутой схеме. В первых, инжектируемый поток циркулирует в замкнутом контуре – это эжекторные холодильные машины для охлаждения воды при кондиционировании воздуха.

В установках, работающих по разомкнутой схем, сжатый поток выводится  из установки - это струйные компрессоры  для повышения давления отработавшего  пара.

Основным элементом эжекторных трансформаторов теплоты является струйный аппарат. По величине степени  сжатия струйные аппараты делятся на две группы – компрессоры (умеренная степень повышения давления)и эжекторы. Струйные эжекторы применяются обычно в установках, где требуется поддерживать глубокий вакуум, например, в пароэжекторных холодильных установках.

В вихревых установках трансформация  теплоты осуществляется по расщепительной схеме. В установку поступает  поток газа при некоторой средней  температуре Т_с и давлении Р_с. Поток газа расщепляется (разделяется) на два потока, один Т_в>Т_с, другой с Т_н<Т_с. Давление газа, выводимого из установки, ниже давления газа, подводимого к установке. Вихревые установки, как правило, работают по разомкнутой схеме.

Схема и принцип работы струйного аппарата.

Рабочий (эжектирующий) поток  пара или газа с параметрами Р_р, Т_р и скоростью W_р подводится к рабочему соплу РС, выполненному по типу сопла Лаваля. Состояние рабочего потока перед аппаратом определяется точкой А на диаграмме. Поток расширяется в сопле по политропе АВˊ, его давление за соплом снижается до Р_н. Состояние рабочего потока в конце этого расширения определяется точкой Вˊ. Рабочий пар или газ, выходящий из сопла со скоростью W_р1, большей скорости звука, подсасывает из приемной камеры ПК холодный инжектируемый поток, который подводится в приемную камеру с давлением Р_н. Состояние инжектируемого потока характеризуется точкой С.

По мере удаления от сопла  массовый расход движущегося потока непрерывно увеличивается за счет присоединения  массы инжектируемой среды, а  поперечной сечение движущегося  потока непрерывно растет. До сечения  f₁ эжектирующий и инжектируемый потоки текут раздельно, не смешиваясь. Сечение f₁ уже все заполнено потоком G=G_р+G_н, в нем и за ним в камере смешения КС происходит их интенсивное смешивание.

Во входном участке  камеры смешения 1-1 до сечения 2-2 происходит расширение рабочей (процесс ВˊВ) и инжектируемой (процесс СД) сред до давления Р₂.

Цилиндрическая камера смешения дает наибольшую степень восстановления давления. На входе в камеру смешения скорости рабочего потока W_р2 и инжектируемого W_н2 соответсвенно пропорциональны превращениям кинетической энергии. В камере смешения происходит выравнивание скоростей и повышение давления в смешанном потоке (процессы ВЕ и ДЕ). Состояние потока в конце камеры смешения определяется точкой Е.

Далее поток поступает  в диффузор Д, в котором происходит преобразование кинетической энергии  в потенциальную энергию и  теплоту. Состояние потока за аппаратом  определяется точкой F. Статическое давление потока сжатой среды Р_с, а энтальпия h_c.

 

Рисунок 5 – Схема струйного аппарата и процессы в h-s – диаграмме

 

Одним из основных показателей  работы струйного аппарата является коэффициент инжекции U, представляющий собой отношение расхода инжектируемой среды к расходу рабочей среды. Величина U зависит, в основном, от степени повышения давления и давления среды Р_р.

Из уравнения теплового  баланса:

 

 

 

Находится коэффициент инжекции:

 

 

Эксергетический КПД струйного  аппарата показывает отношение эксергии, полученной инжектируемым потоком, к эксергии, затраченной рабочим  потоком.

 

 

 

При расчете струйных аппаратов  в большинстве случаев решаются две следующие задачи:

1. Определение достижимого коэффициента инжекции при заданных параметрах рабочего и инжектируемого потоков перед аппаратом и заданном давлении сжатия Р_с.
2. Определение достижимого давления сжатия при заданных параметрах рабочего и инжектируемого потоков перед аппаратом и заданном коэффициенте инжекции U.

Расчет ведется с использованием газодинамических функций, связывающих  приведенную адиабатную скорость потока газа или пара с его термодинамическими параметрами. Наиболее часто используются следующие газодинамические функции: относительная температура, относительное  давление, относительная плотность, относительный (приведенный) расход.

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

 

 

1. Б.К. Явнель «Курсовое и дипломное проектирование холодильных установок и систем кондиционирования воздуха».-М.:Высшая школа, 1987.-224 с.
2. Луканин П.В. «Технологические энергоносители предприятий (Низкотемпературные энергоносители)»: Учебное пособие/ГОУВПО СПбГТУРП. СПб.,2009.-116с
3. Свердлов Г.З., Явнель Б.К. Курсовое и дипломное проектирование холодильных установок и систем кондиционирования воздуха. - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Пищевая пром-сть, 1978.
4. Мальгина Е.В., Мальгин Ю.В., Суедов В.П. Холодильные машины и установки / М.: Пищевая промышленность, 1980