Определение числа независимых параметров, определяющих термодинамическую систему

Страницы работы

Содержание работы

Исходные данные:

хладоагент - NH3

холодный источник – воздух

tн= 7ºC; tк= 2ºC (приняли)

Vв= 360 м3/ч, tконден=73ºC

Gв=(Vв·ρв)/3600 = (360·1,29)/3600 = 0,129 кг/с

 

Плотность воздуха ρвозд=1,29 кг/м3

Теплоемкость воздуха Свозд=1,1 кДж/(кг·град)

Примем температуру NH3 в испарителе t4=t5= -3ºC

Температура окружающей среды Ток=293 К

Энтальпия окружающей среды iок=1797 кДж/кг

Энтропия окружающей среды sок = 7,573 кДж/(кг·К)

Отопительная система: вода tн= 25ºC; tк= 85ºC

3. Расчет значений основных параметров состояния в характерных точках

В точке 2:

Определение числа независимых параметров, определяющих термодинамическую систему:

S = 2 + к – n

Для (·)2: к = 1, n = 2, тогда S = 2 + 1 - 2 =1, то необходимо знать один параметр:

t2 = 73ºC. По [1] найдем остальные значения:

P2 = 3,5496 МПа;

i2 = 2244,6 кДж/кг

s2 = 9,5062 кДж/кг

v2 = 0,03527 м3/кг

В точке 3:

S = 2 + к – n

Для (·)3: к = 1, n = 2, тогда S = 2 + 1 - 2 =1, необходимо знать один параметр: t2 = t3 = 73ºC, по [1]:

P3 = 3,5496 МПа;

i3 = 1320,38 кДж/кг

s3 = 6,8330 кДж/кг

v3 = 0,001922 м3/кг

В точке 5:

S = 2 + к – n

Для (·)5: к = 1, n = 2, тогда S = 2 + 1 - 2 =1, t4=t5= -3ºC. По таблице 5:

P5 = 0,3848 МПа;

i5 = 2219,0 кДж/кг

s5 = 10,354 кДж/кг

v5 = 0,3234 м3/кг

В точке 4:

S = 2 + к – n

Для (·)5: к = 1, n = 2, тогда S = 2 + 1 - 1 =2, необходимо знать два параметра: t4= -3ºC и i3 = i4 = 1320,38 кДж/кг, поэтому необходимо рассчитать степень сухости:

В точке 1:

S = 2 + к – n

Для (·)1: к = 1, n = 2, тогда S = 2 + 1 - 1 =2, необходимо знать два параметра: s5 = s1 =10,354 кДж/кг – т.к. процесс 5-1 – процесс адиабатного сжатия в компрессоре.

Процесс 1 - (1д) - 2 - 3 - изобарный процесс и Р1 = Р = Р2 = Р3 = 3,5496 МПа, по [1]:

v1 = 0,05691 м3/кг

i1 = 2568,7 кДж/кг

t1=172,39ºC

В точке 0:

Для определения параметров в (·)0 воспользуемся .

Количество теплоты, полученное от холодного источника без учета потерь в трубопроводе i4 - i5, с учетом потерь i0 - i4,  тогда КПД изоляции ,

отсюда 

В точке 1д:

P = 3,5496 МПа;

s = 10,404 кДж/кг

v = 0,05851 м3/кг

t=180,33ºC

Т, К

Р, МПа

v, м3/кг

i, кДж/кг

s, кДж/кг·К

х

1

445,39

3,5496

0,05691

2568,7

10,354

-

453,33

3,5496

0,05851

2590,28

10,404

-

2

346

3,5496

0,3527

2244,6

9,5062

1

3

346

3,5496

0,001922

1320,38

6,833

0

4

270

0,3848

0,09779

1320,38

7,005

0,29

0

270

0,3848

0,317

2196,53

10,26

0,98

5

270

0,3848

0,3234

2219,0

10,354

1

4. Тепловой баланс

4.1. Расчет расхода хладагента

Количество теплоты, отводимое от воздуха:

Qв =Gв·Cв·(tн - tк)

Qв =0,129·1,1·(7 - 2) = 0,71 кВт

Определим расход хладагента:

4.2. Расчет потерь в цикле

Теплота, отведенная в конденсаторе:

Теплота подведенная в испарителе:

Отсюда теплота от холодного источника:

Потери энергии в трубопроводе через изоляцию

Теплота поступающая в испаритель из окружающей среды:

Следовательно:

Определим энергию в компрессоре::

Определим потери в компрессоре:

Баланс:

Таблица

Материальный баланс

Испаритель

Конденсатор

Поток

Приход, кг/с

Расход, кг/с

Поток

Приход, кг/с

Расход, кг/с

NH3

0,00086

0,00086

NH3

0,00086

0,00086

Воздух

0,129

0,129

Вода

0,00434

0,00434

Всего

0,12986

0,12986

Всего

0,0052

0,0052

Таблица

Тепловой баланс

Испаритель

Конденсатор

Поток

Приход, кВт

Расход, кВт

Поток

Приход, кВт

Расход, кВт

NH3

1,14

1,91

NH3

2,21

1,14

Воздух

39,73

39,023

Вода

5,42

6,51

Потери

-

0,0603

Потери

-

0,000075

Всего

40,87

40,87

Всего

7,63

7,638825

7. Анализ эффективности работы цикла

Характеристикой совершенства работы теплового насоса является отношение отданного тепла потребителю к затраченной на это удельной работе. Отопительный коэффициент или коэффициент трансформации тепла:

8. Сравнение эффективности работы теплового насоса с обогревом первичными источниками.

В качестве первичного источника будет выступать котельная. Оценка эффективности проводится по расходу топлива, необходимого для получения одного и того же количества теплоты, равного отданного потребителю в конденсаторе. В случае теплового насоса будет рассматриваться расход топлива необходимого для выработки электроэнергии на ТЭС, для электропривода компрессора. Для определения расхода топлива для теплового насоса необходимо знать КПД цикла Ренкина, примем его равным 40%.  

Похожие материалы

Информация о работе