Тепловые диаграммы (энтропийная и энтальпийная)

Расчет теоретического и действительного циклов холодильной машины

Расчет теоретического рабочего цикла холодильной машины заключается в определении отводимого и подводимого тепла при условии постоянного давления, а также количества тепла, получаемого в результате сжатия паров в компрессоре.

Для упрощения расчетов лучше пользоваться диаграммой lgр – i.

Заданными величинами для расчета теоретического цикла являются:

· часовая холодопроизводительность машины Q₀, Вт;

· температура кипения хладагента t₀, °С;

· температура конденсации хладагента t_к, °С;

· температура хладагента перед дросселем t_и, °С.

Точку 1 на правой пограничной кривой диаграммы lgp – i, соответствующую поступлению в компрессор сухого пара (х = 1), определяют по заданной температуре кипения t₀ или давлению р₀ в испарителе. Для этой точки находят теплосодержание и удельный объем паров хладагента по соответствующим линиям.

Затем проводят адиабатуS=const (линию сжатия паров в компрессоре) до пересечения с линией постоянного давления р_к, соответствующего заданной температуре конденсации t_п, и получают точку 2.

Точке 2 на диаграмме соответствует выталкивание сжатых паров из компрессора в конденсатор. В этой точке по изотерме определяют температуру перегрева паров хладагента t_п, а по соответствующим линиям, проходящим через точку 2, – теплосодержание i и удельный объем паров.

Отрезок горизонтальной линии между точками 1 – 2 (разность теплосодержания i₂ – i₁) представляет собой расход энергиив кДж/кг (ккал/кг) на сжатие в компрессоре 1 кг паров хладагента:

i = i₂ – i₁. (1)

От точки 2 до точки 3 пары охлаждаются и конденсируются при постоянном давлении.

Отрезок 2 – 3, равный разности теплосодержаний i₂ – i₃, представляет собой количество тепла, которое нужно отнять в конденсатореот каждого килограмма паров хладагента:

q_к = i₂ – i₃. (2)

Параметры жидкого хладагента, поступающего из конденсатора к дросселю, характеризуются на диаграмме lgp – i точкой 3, которая лежит на левой пограничной кривой и определяется давлением или температурой конденсации.

В дросселе происходит дросселирование хладагента при постоянном теплосодержании, то есть i₃ = i₄.

В конце дросселирования параметры парожидкостной смеси хладагента соответствуют на диаграмме точке 4.

Начало кипения хладагента в испарителе при постоянном давлении и температуре характеризуется также точкой 4. Этот процесс продолжается до тех пор, пока вся жидкость не превратится в пар (х = 1) и кончается в точке 1.

Отрезок 1 – 4, равный разности теплосодержаний i₁ – i₄, представляет собой теоретическую холодопроизводительностьq₀ (кДж/кг), которая снимается с каждого килограмма хладагента:

q₀ = i₁ – i₄. (3)

Для увеличения холодопроизводительности выгодно переохлаждать жидкий хладагент ниже температуры конденсации, то есть до температуры t_и. В этом случае холодопроизводительность (кДж/кг) определяется разностью теплосодержаний

q₀ = i₁ – i_4'. (5)

Количество тепла (кДж/кг), которое отнимается от 1 кг хладагента в переохладителе, определяется разностью теплосодержаний:

q_и= i₃ – i_3'.(6)

Количествоциркулирующего хладагента призаданной холодопроизводительности машины Q₀ (Вт) определяется (кг/ч) как

G_х = 3,6× (Q₀ / q₀). (7)

Объем циркулирующего хладагента составляет (м³/ч)

V = G_х× υ₁, (8)

где υ₁ – удельный объем засасываемого компрессором пара, м³/кг. Этот объем можно определить по диаграммам или специальным таблицам.

Между массовой и объемной холодопроизводительностью существует определенная зависимость:

q₀ = q_υ × υ₁илиq_υ = q₀ /υ₁ = (i₁ – i₄)/ υ₁, (9)

где q_υ – объемная холодопроизводительность, кДж/м³.

Нa основании этого соотношения объем (м³/ч) циркулирующего хладагента составит

V = 3,6 × (Q₀ / q₀). (10)

(часовая холодопроизводительность машины Q₀, Вт; задана в исходных данных)

Из последней формулы видно, что объем циркулирующего хладагента определяется заданной и объемной холодопроизводительностью установки.

Тепловая нагрузка на конденсатор (Вт), то есть часовое количество тепла, отводимое от хладагента в конденсаторе, составляет

Тепловая нагрузка на переохладитель (Вт)

Теоретические циклы холодильных машин рассчитывают исходя из предположений, что процессы кипения и конденсации протекают при неизменных давлениях, сжатие паров хладагента в компрессоре адиабатическое и т. д. Действительный цикл паровой компрессионной холодильной машины отличается от теоретического.

Пример. Определить параметры (см. рис. 1) и произвести расчеты теоретических циклов паровых аммиачных и фреоновых холодильных машин, если дано

t₀ = –15°С,

t_к = 30° С,

t_и = 25°С.

Kроме того, вычислить теоретическую мощность, затрачиваемую компрессором, и тепловую нагрузку на конденсатор. Холодопроизводительность каждой машины Q₀ = 116300 Вт (100 000 ккал/ч).

На диаграмме p-iотмечаем точки цикла, определяем давления нагнетания и всасывания,

а затем энтальпии: сухого насыщенного пара, всасываемого компрессором (точка 1 на рис. 1) i_l

перегретого пара в конце сжатия (точка 2) i₂

жидкости в конце конденсации (точка 3^/) i_3\ = i_4\.

Наряду с этим находим удельный объем всасываемого пара (точка 1) и температуру перегретого пара (точка 2).

Далее расчет приведен в таблице:

Тепловые диаграммы (энтропийная и энтальпийная)

Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 1060; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!