§ 6.3. Холодильные установки

Удельное количество теплоты (кДж/кг), отводимое 1 кг хла­дагента, определяется по формуле

q₀=i₁-i₄=r(x₁-x₄), (6.29)

где i₁ — энтальпия пара хладагента, поступающего из испари­теля в компрессор, кДж/кг; i₂ — энтальпия хладагента, поступа­ющего в испаритель, кДж/кг; r — теплота парообразования, кДж/кг; x₁ — степень сухости пара хладагента, поступающего из испарителя в компрессор; х₄ — степень сухости хладагента, по­ступающего в испаритель.

Объемное количество теплоты (кДж/м³), отводимое 1 кг хла­дагента:

q_V=q₀/v₁=(i₁-i₄)/v₁, (6.30)

где v₁ — удельный объем пара хладагента, всасываемого комп­рессором, м³/кг.

Массовый расход (кг/с) хладагента, циркулирующего в холо­дильной машине:

G_x=Q₀/q₀, (6.31)

где Q₀ — холодильная мощность машины, кВт.

Объемный расход пара, всасываемого компрессором (м³/с) холодильной установки:

V=(Q₀/q₀)v₁=G_xv₁. (6.32)

Теоретическая удельная работа компрессора (кДж/кг), затра­чиваемая на сжатие 1 кг хладагента:

l_к= i₂-i₁, (6.33)

где i₂ — энтальпия пара хладагента на выходе из компрессора, кДж/кг.

Холодильный коэффициент находится по формуле

ε=q₀/l_к. (6.34)

Холодильный коэффициент зависит от температур цикла и свойств рабочего тела, которое применяется в установке.

Теоретическая мощность (кВт), затрачиваемая в компрессоре холодильной установки на сжатие паров хладагента, определяет­ся по формуле

N_т=G_хl_к=Q₀/ε. (6.35)

Стандартная холодильная мощность установки (кВт)

, (6.36)

где Q₀ — холодильная мощность установки при рабочих параме­трах, кВт; q_Vc — объемное количество теплоты, отводимое хлада­гентом при стандартных параметрах, кДж/м³; η_Vc и η_V — коэф­фициент подачи компрессора при стандартных и рабочих параме­трах.

Индикаторная удельная холодильная мощность машины (кВт/кВт)

k_i=Q₀/N_i. (6.37)

Эффективная удельная холодильная мощность машины (кВт/кВт)

k_e=Q₀/N_e. (6.38)

Задача 6.29. Фреоновая холодильная установка работает при температуре испарения t₁=-15°C и температуре конденсации t₄=30°С. Определить удельное и объемное количество теплоты, отводимое 1 кг фреона-12, если пар из испарителя выходит су­хим насыщенным.

Ответ: G_x=118,6 кДж/кг; q_V= 1279,2 кДж/м³.

Задача 6.30. Фреоновая холодильная установка холодильной мощностью Q₀=100кВт работает при температуре испарения t₁=-10°С и температуре конденсации t₄=20°C. Определить мас­совый расход циркулирующего фреона-12 и объемный расход пара фреона, всасываемого компрессором установки, если пар из испарителя выходит сухим насыщенным.

Ответ: G_x=0,763 кг/с; V=0,067 м³/с.

Задача 6.31. Аммиачная холодильная установка работает при температуре испарения t₁=-15°С и температуре конден­сации t₄=25°C. Определить холодильный коэффициент, если эн­тальпия аммиака на выходе из компрессора i₂=1896 кДж/кг. Пар из испарителя выходит сухим насыщенным.

Ответ: ε=4,83.

Задача 6.32. Фреоновая холодильная установка холодильной мощностью Q₀=118кВт работает при температуре испарения t₁=-15°С и температуре конденсации перед регулирующим вен­тилем t₄=25°C. Определить массовый расход циркулирующего фреона-12, холодильный коэффициент и теоретическую мощ­ность компрессора установки, если энтальпия пара фреона-12 на выходе из компрессора i₂=610 кДж/кг. Пар из испарителя выхо­дит сухим насыщенным.

Решение: Пользуясь табл. 4 (см. Приложение), находим эн­тальпию пара фреона-12, поступающего из испарителя в комп­рессор, i₁=566,39 кДж/кг и энтальпию фреона-12, поступающего в испаритель, i₄=442,81 кДж/кг.

Удельное количество теплоты, отводимое 1 кг фреона-12, определяем по формуле (6.29):

q₀=i₁-i₄=566,39-442,81=123,58 кДж/кг.

Массовый расход циркулирующего фреона-12, по формуле (6.31),

G_x=Q₀/q₀=118/123,58=0,955 кг/с.

Теоретическая удельная работа компрессора, затрачиваемая на сжатие 1 кг фреона-12, по формуле (6.33),

l_к= i₂-i₁=610-566,39=43,61 кДж/кг.

Холодильный коэффициент, по формуле (6.34),

ε=q₀/l_к=123,58/43,61=2,83.

Теоретическая мощность компрессора холодильной установ­ки, по формуле (6.35),

N_т=G_хl_к=0,955·43,61=41,65 кВт.

Задача 6.33. Аммиачная холодильная установка холодиль­ной мощностью Q₀=205кВт работает при температуре испаре­ния t₁=-10°С и температуре конденсации перед регулирующим вентилем t₄=20°С. Определить стандартную холодильную мощ­ность при температуре испарения t₁'=-15°С и температуре кон­денсации перед регулирующим вентилем t₄'=25°С, если коэф­фициент подачи компрессора для рабочих параметров η_V=0,7 и коэффициент подачи компрессора для стандартных параметров η_Vc=0,63. Пар из испарителя выходит сухим насыщенным.

Ответ: Q_oc=147,6 кВт.

Задача 6.34. Фреоновая холодильная установка холодильной мощностью Q₀=100кВт работает на фреоне-12 при температуре испарения t₁=-5°С и температуре конденсации перед регулиру­ющим вентилем t₄=25°С. Определить холодильный коэффициент и стандартную холодильную мощность установки при темпера­туре испарения t₁'=-15°C и температуре конденсации перед регулирующим вентилем t₄'=30°С, если теоретическая мощность компрессора установки N_m=26 кВт и коэффициент подачи комп­рессора для рабочих параметров η_V=η_Vc=0,69. Пар из испари­теля выходит сухим насыщенным.

Решение: Объемное количество теплоты, отводимое хлада­гентом для стандартных параметров, определяем по формуле (6.30):

q_Vc=(i₁'-i₄')/v₁'=(566,39-447,83)/0,09268=1279,2 кДж/м³.

Объемное количество теплоты, отводимое хладагентом для рабочих параметров, по формуле (6.30),

q_V=(i₁-i₄)/v₁=(571,16-442,81)/0,06635=1934,4 кДж/м³.

Значения i₁, i₄, i₁', i₄', v₁, v₁' находим по табл. 4 (см. Приложе­ние).

Стандартную холодильную мощность установки определяем по формуле (6.36):

=66Д кВт.

Холодильный коэффициент, из формулы (6.35),

ε=Q_oc/N_т=66,1/26=2,54.

Задача 6.35. Фреоновая холодильная установка холодильной мощностью Q₀=105кВт работает при температуре испарения t₁=-15°С и температуре конденсации перед регулирующим вен­тилем t₄=25°С. Определить индикаторную удельную холодильную мощность машины, если энтальпия пара фреона-12 на выхо­де из компрессора i₂=604 кДж/кг и индикаторный кпд η_i=0,865. Пар из испарителя выходит сухим насыщенным.

Ответ: k_i=2,84 кВт/кВт.

Задача 6.36. Фреоновая холодильная установка холодильной мощностью Q₀=102кВт работает при температуре испарения t₁=-5°С и температуре конденсации перед регулирующим вен­тилем t₄=25°C. Определить эффективную удельную холодиль­ную мощность машины, если энтальпия пара фреона-12 на выхо­де из компрессора i₂=610кДж/кг, индикаторный кпд η_i=0,87 и механический кпд η_м=0,905. Пар из испарителя выходит сухим насыщенным.

Решение: По табл. 4 (см. Приложение) находим энтальпию пара фреона-12, поступающего из испарителя в компрессор, i₁=571,16 кДж/кг и энтальпию фреона-12, поступающего в ис­паритель, i₄=442,81 кДж/кг.

Удельное количество теплоты, отводимое 1 кг фреона-12, определяем по формуле (6.29):

q₀=i₁-i₄=571,16-442,81=128,35 кДж/кг.

Массовый расход циркулирующего фреона-12, по формуле (6.31),

G_x=Q₀/q₀=102/128,35=0,795 кг/с.

Теоретическая удельная работа компрессора, затрачиваемая на сжатие 1 кг фреона-12, по формуле (6.33),

l_к= i₂-i₁=610-571,16=38,8 кДж/кг.

Теоретическая мощность, затрачиваемая в компрессоре холо­дильной установки на сжатие паров хладагента, по формуле (6.35),

N_т=G_хl_к=0,795·38,84=30,9 кВт.

Индикаторная мощность компрессора

N_i=N_m/η_i=30,9/0,87=35,5 кВт.

Эффективная мощность компрессора

N_e=N_i/η_м=35,5/0,905=39,2 кВт.

Эффективную удельную холодильную мощность машины определяем по формуле (6.38):

k_e=Q₀/N_e=102/39,2=2,6 кВт/кВт.