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 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 1'по 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 (x>1), 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	ξ=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 /ξ 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)	λ	0.55
12	Объём, описываемый поршнм м3 с	Vn =V/λ	0.006
13	Действительная (индикаторная) мощность сжатия в компрессор, кВт	Ni =Nm /ηi	1.82
14	Эффективная мощность (на валу компрессора) (механический КПД ηм =0,82-0,92)	Nе =Ni /ηм	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.