Упражнение 2. Определение параметров теплового насоса типа «вода-вода».

1. По данным эксперимента постройте следующие графики:

• зависимость температуры рабочего вещества от времени τ на входе t_И1 и выходе t_И2 испарителя;

• зависимость температуры рабочего вещества от времени τ на входе t_К1 и выходе t_К2 конденсатора;

• зависимость температуры воды в холодильнике t_Х и температуры воды в нагревателе t_Н от времени τ.

2. По графикам зависимости температуры воды от времени t_х(τ) определите скорость изменения температуры воды со временем в холодильнике Δt_х/Δτ и в нагревателе Δt_н/Δτ на линейных участках графиков. Используйте метод парных точек или метод наименьших квадратов.

3. Рассчитайте средние мощности тепловых потоков через холодильник и нагреватель :

(Дж/с), (Дж/с),

где m_вх - масса воды в резервуаре холодильника; m_вн – масса воды в резервуаре нагревателя; с - удельная теплоемкость воды, равная 4190 Дж/(кг К).

4. С помощью таблицы 1 по значению давления испарителя в конце измерений определите:

• температуру кипения хладоагента t_кип,

• удельный объем пара хладоагента v_уд (м³/кг),

• удельную энтальпию хладоагента на выходе из испарителя h" (см. последний столбец в табл. 1).

5 С помощью таблицы 1 по значению давления в конденсаторе в конце измерений определите:

• температуру конденсации хладоагента t _конд,

• удельную энтальпию жидкого хладоагента h' (см. предпоследний столбец в табл. 1).

Например, давление хладоагента в конце измерений в испарителе p_И = 3,1 бар = 3,1 10⁵ Па = 0,31 МПа, давление хладоагента в конце измерений в конденсаторе р_К = 8,6 бар = 8,6 10⁵ Па = 0,86 МПа. По данным табл.1 получим:

t_кип = 2^оС;

h₁ = 399,84 кДж/кг

v_уд = 0,0647 м³/кг = 64,7 л/кг

t _конд = 34 ^оС

h₃ = 247,47 кДж/кг

6. Рассчитайте теоретический максимальный отопительный коэффициент _ОТ

,

где Т₁=t_конд+273, Т₂=t_кип+273.

7. Рассчитайте теоретический максимальный холодильный коэффициент _Х

,

где Т₁=t_конд+273, Т₂=t_кип+273.

8. Рассчитайте эксплуатационные характеристики установки (отопительный коэффициент _ОТ и холодильный коэффициент _Х) по формулам

, ,

где мощность компрессора Р составляет в среднем Р = 120 Вт.

9. Найдите отношение , .

10.* Рассчитайте геометрический объемный расход V рабочего вещества в цикле

V_р = V_gf,см³/с,

где V_g = 5,08 см³ геометрический ударный объем компрессора, f = 1450 1/мин - частота вращения

11.* Рассчитайте фактический объемный расход рабочего вещества в цикле:

12.* Рассчитайте объемный кпд компрессора (объемная производительность) как отношение фактического ударного объема V к геометрическому объему компрессора V_р:

Задания, отмеченные звездочкой, выполняются по указанию преподавателя.

Контрольные вопросы

1. Приведите разные формулировки второго закона термодинамики.

2. Что представляют собой вечные двигатели 1 и 2 рода?

3. Объясните термодинамическую схему тепловой машины.

4. Объясните термодинамическую схему холодильной машины.

5. Дайте определение теплового насоса. Каково назначение тепловых насосов?

6. Сравните особенности работы тепловой и холодильной машины.

7. Приведите формулу КПД тепловой машины? Каковы пути его повышения?

8. Приведите формулы отопительного и холодильного коэффициента.

9. *Постройте диаграмму прямого цикла Карно в координатах P-V, T-S. Какую информацию можно извлечь из диаграмм?

10. *Постройте в координатах T-S обратный цикл Карно.