Расчёт холодильной парокомпрессионной установки с регенерацией тепла

Страницы работы

Фрагмент текста работы

Введение

Холодильной машиной называется машина, осуществляющая перенос теплоты с низкого уровня на более высокий:

Холодильная машина, в которой цикл осущёствляется с помощью механического компрессора, называется компрессионной холодильной машиной. В паровой компрессионной машине холодильный агент, в качестве которого обычно используется низкокипящая жидкость, изменяет свое агрегатное состояние.

Теплота, необходимая для испарения хладагента, передается от охлаждаемых объектов с помощью веществ, называемых хладоносителями.

Рисунок 1. Холодильный цикл с регенерацией тепла

На рис.1 изображена схема холодильной машины, где 1 — компрессор, 2 — конденсатор, в котором происходит охлаждение сжатых паров и их конденсация. Поскольку теплота конденсации значительно превосходит теплоту охлаждения, то суммарный процесс называется конденсацией, а аппарат — конденсатором. Конденсатор обычно охлаждается водой или воздухом, поступающим из окружающей среды. Понижение температуры хладагента до заданного значения происходит при понижении его давления за счет дросселирования в регулирующем дроссель-вентиле З, при этом


жидкий хладагент превращается во влажный пар. Затем хладагент переходит в парообразное состояние в испарителе 4 за счет теплоты, отбираемой от холодного источника — хладоносителя, который сам при этом охлаждается.

Парообразный хладагент обычно перегревается на (5...10)К и отсасывается компрессором 1. В цикле с регенерацией тепла полагается, что охлаждение жидкости от точки 4 до точки 5 осуществляется за счет нагрева пара от точки 7 до точки 1 с учетом потерь; заданных КПД регенеративного теплообменника (5) hрт.

На рисунке 2 изображен цикл действительной холодильной машины в Т-S координатах. 1-2 — сжатие хладагента в компрессоре 1 от Рпн до Рпв, реально происходящее по политропе с увеличением энтропии: S2>S1

Удельная работа, затрачиваемая в компрессоре lкм=lпв=i1-i2. Сжатие происходит в области перегретого пара хладагента. 2-З — охлаждение перегретого пара хладагента до состояния насыщения, З-4 — его конденсация. Эти процессы происходят при постоянном давлении Рпв. В процессе 2-З-4 выделяется удельная теплота qохл=i2-i4, которая обычно отводится в окружающую среду. 4-5 — переохлаждение конденсата при том же давлении Рпв Отводимая при этом удельная теплота qохл=i4-i5. 5-6 — процесс дросселирования, происходящий по линии постоянной энтальпии i5=i6, но при увеличении энтропии. Именно этот процесс снижает температуру хладагента до заданного значения при понижении давления от Рпв до Рпн. 6-7 — испарение хладагента при постоянном давлении Рпн и постоянной температуре Тпн. Теплота перегрева паров хладагента, процесс 7-1, включается в общий расчет: qпн=i1-i6.

Рисунок 2. Т-S диаграмма холодильного цикла

Задание

В курсовом проекте должны быть рассчитаны основные параметры рабочего тела в характерных точках цикла с учетом возможных потерь в различных процессах.

Анализ потерь энергии выполняется на основании метода коэффициентов полезного действия. В методе рассматривается уравнение энергетического баланса, рассчитываются составляющие. Результаты должны быть представлены в виде диаграммы.

В эксергетическом методе анализа циклов составляются баланс потоков эксергии для энерготехнологической установки в целом.

Курсовой проект включает в себя также графическую часть, в :соторой должны содержаться диаграммы и схемы, относящиеся к рассматриваемому циклу.

Предметом изучения в курсовом проекте является цикл холодильной установки состоящей из одноступенчатой парокомпрессионной машины с дросселирующим устройством и регенеративного теплообменника.

Исходные данные:

Рабочее вещество — NH3

Gp=21.3 т/ч;

Температура конденсации, t4=51 0С;

Начальная температура t5=46 0С;

Конечная температура tк=-28 0С;

Внутренний относительный КПД компрессора hкм0i=93%;

Механический КПД компрессора hкм=49%;

КПД регенеративного теплообменника hрт=86%;

КПД испарителя hисп=86%;

КПД изоляции hиз=96.1%.


Анализ эффективности работы цикла


1. Расчет значений основных параметров состояния в характерных точках цикла

Агрегатное состояние рабочего тела в характерных точках цикла (согласно Т-S диаграмме):

(•) 4, 5, 8 – кипящая жидкость

(•) 3, 7 – сухой насыщенный пар

(•) 0, 6 – влажный пар

(•) 1, 2, 2д – перегретый пар

Примем температуру на выходе горячего хладагента из регенеративного теплообменника Т5=46 0С.

Зная по два параметра находим по таблицам свойств хладагента NH3 [1] остальные:


Точка 4

Т4=51 0С=324 К

Р4=2089,4 кПа

n4=(n¢)=1,7824/1000 м3/кг

i4=(i¢)=745,3 кДж/кг

S4=(S¢)=2,8124 кДж/кг

Точка 5

Т5=46 0С=319 К

Р5=1833,2 кПа

n5=(n¢)=1,7562*10-3 м3/кг

i5=(i¢)=720,04 кДж/кг

S5=(S¢)=2,7354 кДж/кг

Точка 8

Т8=–33 0С =240 К

Р8=103,66 кПа

n8=(n¢)=1,4672*10-3 м3/кг

i8=(i¢)=350,52 кДж/кг

S8=(S¢)=1,4188 кДж/кг

Точка 3

Т3=T4=51 0С=324 К

Р3=2089,4 кПа

n3=(n¢¢)=0,061848 м3/кг

i3=(i¢¢)=1790,8 кДж/кг

S3=(S¢¢)=6,0378 кДж/кг

Точка 7

Т7=–33 0С=240 К

Р7=103,66 кПа

n7=(n¢¢)=1,11508 м3/кг

i7=(i¢¢)=1719,2 кДж/кг

S7=(S¢¢)=7,1182 кДж/кг


Точка 6

i6=i5=720,04 кДж/кг, так как процесс 5–6 протекает при постоянной энтальпии.

Т67=–33 0С=240 К


Р67=103,66 кПа.

Для дальнейшего определения параметров данной точки найдем степень сухости:

х6=(i5- i8)/(i7- i8)=(720,04-350,52)/(1719,2-350,52),

Похожие материалы

Информация о работе