Тепловой расчёт паровой, одноступенчатой холодильной машины

Санкт-Петербургский Государственный Университет      Низкотемпературных и Пищевых Технологий

Холодильная техника.

 

Контрольная РАБОТА

«Тепловой расчёт паровой, одноступенчатой холодильной машины»

Студента 4-го курса заочного факультета

экономической специальности 060808

                                                                Коляда В. А.

                                                                шифр 4834 К

Санкт Петербург 2001

I. Расчёт термодинамического цикла.

   Согласно шифру и таблицы значений имеем:

Температуру кипения (t₀)                   - 10^oC

Температуру конденсации (t_k)              35^oC

Хладопроизводительность (Q₀)            18 кВт

Хладагент                                                 717

Тип аппарата                                           И (испаритель)

По имеющимся данным на диаграмме хладагента 717 – аммиака, находим узловые точки, между которыми идут термодинамические процессы (термодинамический цикл).

№ П	Размерность	1	2	3	4
P	Мпа	3	13,5	13,5	3
T	0C	- 10	35	35	- 10
i	Кдж/кг	1360	1585	290	290
V	М3/кг	0.42	¾	¾	¾

Удельная массовая хладопоизводительность q₀

q₀ = i₁ – i₄ = 1360 – 290 = 1070 кдж/кг

Удельный массовый тепловой поток через конденсатор q_k

q_k = i₂ – i₃ = 1585 – 290 = 1295 кдж/кг

Удельная массовая работа компрессора l_s

l_s= l_k = i₂ – i₁ = 1582 – 1360 = 225 кдж/кг

                                                           Проверка:

q_k = q₀ + l_k = 1070 + 225 = 1295 кдж/кг

Массовый поток хладагента через систему G_a

 = 18/1070 = 0.0168 кг/с

Тепловой поток через конденсатор Q_k

Q_k= G_a * q_k = 0,0168 * 1295 = 21,79 кВт

Работа компрессора L_k

L_k = G_a * l_k = 0,0168 * 225 = 3,785 кВт

Теоретический холодильный коэффициент e

e= 1070/225 = 4,76

II. Тепловой расчет поршневого компрессора.

Действительная объемная производительность компрессора V_д. V₁ – удельный объем в 1^ой точке.

0,0168 * 0,42 = 0,0071 м³/с

Основной объемный коэффициент полезного действия l.

, где V_т  - теоретическая объемная производительность компрессора.

,  p = 3,14; D – диаметр поршня; S – перемещение поршня; Z – число цилиндров;  - объем рабочего поршня от верхней мертвой точки до нижней мертвой точки; n – частота вращения коленчатого вала.

 = 0,0071/0,76 = 0,0093 м³/с, l - получена из таблицы.

Теоретическое значение степени повышения давления в компрессоре p_т.

 =  = 4,5

         Методика расчета геометрических параметров компрессора

  - показатель сил инерции принимается в диапазоне (16 ¸ 45); Z – число цилиндров.

Основным движителем в компрессорах является электродвигатель, стандартная частота вращения электродвигателей n = 16^-1_с, либо n = 24^-1_с.

 , отсюда .

Принимаем:

n = 24^-1_с

К_i = 24

Z = 2

м;         м²

Проверка:

   –   ((0,6¸0,8)). м³/с

 2%  – процент сходимости.

Принимаем:

D = 0,0703 м.; S = 0,0512 м²; n = 24 м^-1_с; Z = 2; К_i = 24.

             Адиабатная или изоэнтропная мощность компрессора

Теоретическая мощность компрессора N_S, она численно равна L_k

 3,785

Индикаторная мощность компрессора N_i при h_i = 0,82

4,616 кВт

Мощность трения N_тр при индикаторном давлении P_i = 40

0,381 кВт

Эффективная мощность компрессора N_е

4,616+0,381=4,997 кВт

Коэффициент полезного действия механический h_м

0,924

Эффективный коэффициент полезного действия h_е

 0,757

                                                 Проверка:

 0,82 * 0,924 = 0,757 (0.5<h_е<0.75)

Действительный холодильный коэффициент e_д

 = 3,602

III. Тепловой расчет испарителя

Исходные данные:

Q₀ = 18; t₀ = -10⁰C; t_S1 = t_S2 + Dt_S; t_S2 = t₀ + (2 ¸ 3)⁰C

t_S1 – температура рассола на входе; t_S2 – температура рассола на выходе; Dt_S – (4 ¸ 6)⁰С.

Dt_S = 4⁰С; tS1 = -4⁰С; t_S2 = -8⁰С

, где q - разность температур между средами;

F_ВН = ? – площадь теплообменной поверхности;

Средне - логарифмическая разность температур в испарителе

3,64

Критерий или число Рейнольдтца (режим движения каналам) Re

, где  0,5 ¸  2,5 м/с; d_вн = 22 мм. = 0,022м.

      – скорость движения рассола выбираем  = 1,5 м/с, d_вн – внутренний диаметр трубы.

Выбираем трубу гладкую, бесшовную, стальную, цельнотянутую 25 ´ 1,5 мм.

Температура замерзания хладоносителя t_з = t₀ - 5⁰С = - 10 –5 = - 15⁰С

Выбираем водный раствор хлорида натрия марка рассола

x 18,8%

Кинематический коэффициент вязкости рассола V_S

V_S = 2,05*10^-6 м³/с

Коэффициент теплопроводности l_S = 0,555;

Критерий Прандтля Pr_S = 14,5 (берется из таблицы)

Критерий Нуссольта Nu_S

 = 153,821

Коэффициент теплоотдачи со стороны хладагента (Кипение в большом объеме) a_S

 = 3880,484 Вт/м²к.

     – полный температурный напор

; отсюда , где t_СТ  – температура стенки;

Плотность теплового потока для наружной трубы

, где 1,14

1.      А = 580 * 1,14 = 661,2

2.  Решение графоаналитическим способом

, где  = 0,8 *10^-4

 3179,567