МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ
ХАРЬКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ПИТАНИЯ И ТОРГОВЛИ
кафедра холодильного оборудования
Расчетно-графическая работа
на тему: “Расчет цикла одноступенчатой паровой холодильной машины,
определение параметров хладагента.
Подбор компрессора и конденсатора”
Выполнил: студент 3-го курса
гр. М- 17 ФОТС
Мошнин Е. С.
Проверила:
Петренко Е. В.
Харьков 2010
Содержание
1. Задание для РГР………………………………………………………………3
2. Тепловой расчет………………………………………………………………4
3. Подбор компрессора холодильной машины…………………………………7
4. Подбор электродвигателя КМ………………………………………………...8
5. Подбор конденсатора…………………………………………………………9
6. Вывод………………………………………………………………….……..10
7. Приложение (диаграмма i- lgp со встроенным циклом одноступенчатой паровой холодильной машины)
1. Задание РГР
Выбрать и подобрать холодильное оборудование (компрессор и конденсатор) для холодильной установки производительностью Q0
= 2 кВт с циркуляционным водоснабжением. Холодильная установка обслуживает камеру первой стадии двух этапного замораживания мяса на холодильнику мясокомбината который расположен в городе Каменск-Подольск поддержание заданной температуры воздуха tп
= - 12°С в холодильной камере совершается при помощи батарей охлаждения.
Рисунок 1. Одноступенчатая холодильная машина, что работает по теоретическому циклу: а – принципиальная схема (В – испаритель; ВР – отделитель жидкости; РВ – регулирующий вентиль (дросель); ПО – переохладитель; КД – конденсатор; КМ – компресор); б – построение цикла в диаграмме S – T; в – построение цикла в диаграмме lgp-i.
2. Тепловой
расчет
Рабочий режим холодильной установки характеризуется температурами кипения to
, конденсации tк
, переохлаждения (жидкого хладагента перед регулирующим вентилем) tпер
, всасывания (пары на входе в компрессор) tвс
.
При определении расчетных параметров окружающего воздуха учитываем температурный режим летнего периода.
Расчетные параметры воздуха для города: Запорожье
tз.п.
- (температура воздуха летняя) tз.п.
= + 33 0
С
;
φз.п
.
- (относительная влажность воздуха - летняя) φз.п
= 39
%.
За i- в диаграммою (приложеним 2) для влажного воздуха находим первоначальное значение энтальпии, которое соответствует температуре воздуха летнего месяца и относительной влажности воздуха в этом месяце следовательно i
= 67кДж/кг
.
После определим температуру по влажному термометру tм.т.
= 22
0
С
, (пересечение линии i
= 64 кДж/кг
, которая характеризует содержание теплоты в воздухе, с линиею φ = 100 %
).
Температура обратной воды tw
(води, что подается на конденсатор) принимают на 3...40
С выше температуры влажного термометра, следовательно, принимаю:
tw
= tм.т.
+ 3=
23 + 3 = 25
0
С.
Используя исходящие данные, учитывая, что конденсатор входит в состав холодильной установки, которая обслуживает холодильную камеру для замораживания мяса и работает на циркуляционной воде выбираем испарительный конденсатор. В конденсаторах такого типа сравнительно небольшой расход циркуляционной воды, поэтому не нужна установка специального устройства для охлаждения воды.
Определяю рабочий режим работы холодильной машины. В качестве хладагента принимаю аммиак.
Температуру кипения to
принимаю в зависимости от температуры помещения и способа охлаждения. При охлаждении помещения при помощи батарей охлаждения температура кипения хладагента определяю как tо
= tп
- (7...10)0
С
следовательно:
tо
= tп
- 10 = -12 - 10 = -220
С
.
Для предотвращения влажного хода компрессора пара хладагента перед ним перегревается. Для машины, которые работают на аммиаке, безопасность работы обеспечивается при перегреве пара на 5...150
С
.
Принимаю температуру пара хладагента на 70
С
выше температуры кипения:
tв.с.
= -22 + 7 = -150
С.
Температура конденсации для испарительного конденсатора определяю по приложению 3. Учитывая условия окружающего воздуха (tз.п
= +330
С
,
φз.п.
= 0.39
) и плотность теплового потока qF
, що для випарних конденсаторів становить: q
F
=
2000Вт/м2
, принимаю температуру конденсации tk
=+370
С
.
Температура переохлаждения жидкого хладагента принимаю на 5
0
С
выше температуры циркулирующей воды:
tпер
= 25 + 5=30 0
С
.
По полученным температурам (to
, tк
, tвс
, tпер
) выполняем построение цикла одноступенчатой паровой машины в диаграмме lgр – і, нумерацію узловых точек расставляем соответственно с рис. 2
Рисунок 2.
Построение цикла одноступенчастой паровой холодильной машины в диаграмме
lgр – і
Результаты определения параметров холодильного агента фиксируем в таблице 1.
Таблица
1
Параметри холодильного агента в
узловых
точках
| Номер
точки
|
Параметры
|
|||||
| t,°C
|
p,
|
v,м3
|
i, кДж/кг
|
s,кДж/кг ·К
|
состояние
|
|
| 1´ |
-22 |
1.6 |
0.77 |
1420 |
5.8 |
сух.насыщ.пар |
| 1 |
-15 |
1.6 |
0.8 |
1440 |
6.1 |
сух.перегрет.пар |
| 2 |
150 |
0.17 |
0.17 |
1800 |
перегретый.пар |
|
| 2´ |
37 |
0.17 |
0.1 |
1485 |
5.2 |
сух.насыщ.пар |
| 3´ |
37 |
0.17 |
0.002 |
370 |
1.6 |
насыщеная.жид |
| 3 |
30 |
0.17 |
0.001 |
330 |
1.5 |
пер. жидкость |
| 4 |
-22 |
1.6 |
0.13 |
330 |
1.6 |
влаж.насыщ.пар |
Тепловой расчет одноступенчастой холодильной машины:
Удельная массовая холодопроизводительность:
q0
= i1´
- i4
,=1440-330=
1110
(кДж/кг),
Удельный обьем холодопроизводительности:
qv
= q0
/v1
,=1
110
/0.77
=1441
(кДж/м3
),
Удельная теоретическая работа сжатия:
qвн
= i2
- i1
,=1
800
-1440=
360
(кДж/кг),
Теплота что получает 1 кг холодильного агента в конденсаторе:
qк
= i2
– i3
',=1
800
-
370=1
430
(кДж/кг),
Теплота что получает 1 кг холодильного агента в переохладителе:
qпо
= i3
' - і3
,=370
-
330
=
40
(кДж/кг),
Теплота что получает 1 кг холодильного агента в конденсаторе и переохладителе:
qк+ по
= i2
- і3
, =1
800
-
330=1
470
(кДж/кг),
Тепловой баланс холодильной машины:
q = q0
+qвн
,=1110
+
360
=1
470
(кДж/кг),
Теоретический холодильный коэффициент:
e
= q0
/qвн
, =1
110
/
360= 3,1
Холодильный коэффициент холодильной машины, что работает на обратном цикле Карно при тех же температурах кипения и конденсации:
e
к
= Т0
/(Тк
– Т0
)=(273-22)/((273+
33) -
(273-22))=
4,2
3. Подбор компрессора
Из условия известно, что Q0
= 2 кВт
тогда:
1. Расшитую массовую производительность компрессора:
G0
= Q0
/q0
,
=2/ 1110 = 0, 0018
(кг/с),
2. Обьем пара хладагента, что всасывается компресором холодильной машины:
V0
= G0
· v1
,=
0,0018
·
0,8= 0,0014
(м3
/с)
3. Рассчитываю коэффициент подачи компрессора λ:
λ = λс
· λ´w
=0,
64
0 · 0,8=0,
5
Рассчитываю объемный коэффициент λс
с учетом того, что для компрессоров, что работают на аммиаке относительное мертвое пространство С = 0,045
, показатель политропы расширения (для аммиачных компрессоров m = 0,95...1,1
)
Коэффициент λ´w
учитывающий объемные потери, что происходят в компрессоре, рассчитываю по формуле:
λ´w
= Т0
/
Тк
=251/ 310= 0,8
Проверяем по диаграмме коэффициент подачи компрессора, учитывая
П = Рк/ Ро (степень сжатия) П = 0,105
при λ =0,
5.
4. Описываемый обьем:
Vh
= V0
/λ, =
0,0014/ 0,5=0,0028
(м3
/с)
Подбираю по этому обьему компрессорный агрегат это 1А110-7-2.
Для окончательного выбора выполним рассчет и підбор електродвигателя КМ.
4. Подбор электродвигателя КМ
1. Определяем сначала теоретическую (адиабатную) мощность NT
(у кВт) компресора:
Nt
= G0
· qbh
=0, 0018
·
360 = 0.64
кВт.
2. Определяю действительную (индикаторную) мощность Ni
(у кВт) компресора:
N
i
= NT
/
ηі
,
=0,64/ 0,79 = 0,8
кВт.
Индикатор к.п.д. принимаю по среднему значению.
3. Рассчитаем эффективную мощность КМ:
Ne
= N
i
/
η
=0,8/ 0,87= 0,9
кВт.
По определенной эффективной мощности Ne
(у кВт ) на валу компрессора (по приложению 5) подобрал электродвигатель АОП 2-82-6 к компрессору с запасом мощности 10…15%. Это не относится ко встроенным электродвигателям мощность которых может быть значительно меньше.
5. Подбор конденсатора
Для подбора конденсатора холодильной машины сначала нужно определить тепловую нагрузку на конденсатор Qk
(у кВт).
1. Действительная тепловая нагрузка с учетом потерь в процессе сжатия определяю по формуле:
Qk
d
= Q0
+ Ni
=
2
+
0,8
= 2,8
кВт
2. Теоретическая тепловая нагрузка на КД:
Qk
t
= G0
· qк+п
= 0,0018
·
1470= 2, 7
кВт.
3. Так как Qk
d
>
Qk
t
= 2,8
> 2,7
, следовательно, тепловая нагрузка ниже, чем действительная тепловая нагрузка.
При расчете параметров был принят испарительный конденсатор с удельный тепловым потоком q
F
= 2000 Вт/
м2
Потребная площадь теплопередающей поверхности конденсатора:
F = Qk/
q
= 2,7
/
1
470
= 0,0018
м2
По приложению 6 принимаю конденсатор испарительный ИК – 90 с площадью поверхности основной секции 75 м2
следовательно принимаю для установки две такие секции с суммарной площадью 150 м2
6. Вывод
При расчете рабочего режима холодильной машины и подбирая к ней холодильное оборудование, я освоил основу и принципы работы холодильного агрегата для замораживания мяса. Научился исходя из исходных данных (температуры воздуха и относительной влажности его) находить и рассчитывать температуры: кипения, конденсации, всасывания и переохлаждения. И вписывать эти значения характеризующие параметры и агрегатное состояние хладагента (аммиака) в диаграмму lgp – i.
Так же при выполнении РГР научился правильно и экономно подбирать необходимое оборудование (конденсатор, компрессор и двигатель к нему).