8. Холодоснабжение систем кондиционирования

ВОЗДУХА.

Целью расчета холодильной установки является:

- определение производительности, типа и состава основного оборудования установки: холодильного компрессора, испарителя, конденсатора;

- определение требуемой мощности и подбор электроприбора холодильного компрессора;

- выбор схемы холодоснабжения СКВ.

8.1. Расчета и подбор холодильного компрессора.

Для машин с водяным охлаждением при оборотном водоснабжении с использованием вентиляторных градирен t_в1 можно принимать на 4-6°С выше расчетной температуры наружного воздуха по мокрому термометру, t_нм = 27°С,т.е.

t_в1=t_нм +(4-6), °С (8.1)

t_в1 =27 +4 =31°С.

Температура испарения холодильного агента в испарителе, принимается на 2 + 4°С ниже температуры холодной воды, t"_x = 8°С.

t_o = t"_x - (2- 4), °С (8.2)

t_o = 8 -2 = 6°С.

Температура конденсации пара рабочего агента в конденсаторе принимается для установок с водяным охлаждением на 5-6°С выше температуры охлаждающей воды на выходе из конденсатора:

t_к = t_в1+(4 - 6) +(5 - 6) + (4 – 6),°С (8.4)

t_к = 26+5+5+5 = 36°С.

Давление пара в испарителе P_о Па, определяется по таблицам насыщенного пара рабочего агента или по формулам приложения 11 [4] в зависимости от t₀:

P_о= ехр[(а₁ + в₁ · t_o)/(c₁ + t_o)] , Па (8.3)

а₁= 3453;

в₁= 23;

с₁= 273,15;

P_о= ехр[(3453+23·6)/(273,15+6)] = 34568 Па.

Давление пара рабочего агента в конденсаторе определяется по формуле (8.3) приложения 11 [4] в зависимости от t_к:

а₁= 3454,6;

в₁= 21,456;

с₁= 273,15;

P_к= exp[(3454,6+21,456·42)/(273,15+42)]= 1004499,5 Па.

Температура переохлаждения жидкого рабочего агента при оборотном водоснабжении может быть принята на 3-5°С ниже t_к.

t_no = t_к-(3 - 5),°C (8.5)

t_по = 42-3=39°С.

Температура всасывания рабочего агента может быть на 10-40°С выше температуры испарения и определяется из уравнения теплового баланса регенеративного переохлаждения:

G_pa · С_ж ·( t_к - t_no ) ⁼ G_pa · С_п ·( t_вс – t_о ) (8.6)

Откуда получаем для R - 12:

t_вс >t₀+2,23 ·(t_к-t_по) (8.7)

t_вс> 6+2,23·(42 - 39)= 12,69°С.

Принимаем t_BC = 13°С.

Удельную холодопроизводительность определяем по формуле:

q₀ = а₁ – в₁· t_no + с₁· t₀, кДж/кг (8.8)

а₁= 152,44;

в₁= 0,98;

с₁= 0,44;

q₀ = 152,44 - 0,98 · 39 + 0,44·6 = 116,86 кДж/кг.

Холодопроизводительность холодильной установки определяется с запасом по формуле:

Q₀ = К₃ · Q_x, кДж/кг (8.9)

К₃= 1,1-1,2;

Q₀ = 1,1 · 150000 = 165000 кДж/кг.

Определяем расход рабочего агента по формуле:

G_pa = Q₀/ q₀, кг/с (8.10)

G_pa = 165000/116,86= 1411

Определяем удельный объем всасываемого пара по формуле:

v_вс = v"( t_о) + (а₂ - в₂ · t₀) ·( t_вс – t_о) (8.11)

где a₂, в₂- константы, имеющие следующие значения:

а₂ = 2,7·10 ^-4 м³/кг,

в₂=6 · 10 ^-6 м³/кг,

v"( t_о) - удельный объем насыщенного пара при температуре t₀ определяемый по формуле:

v"( t₀) = 1 / а₄ + в₄ · (t_о - с₄) , м³/кг (8.12)

а₄ = 24,27;

в₄ = 0,63;

с₄ = 10;

v"( t₀)= 1/24,27+0,63 (6-10) =0,05 м³/кг;

v_вс = 0,05+(2,7·10 ^-4 - 6 ·10 ^-6 ·6)·(13-6) = 0,052 м³/кг.

Определяем коэффициент подачи компрессора по формуле:

λ_v= а₃ - в₃ · Р_к/Р₀ (8.13)

а₃ = 0,859;

в₃ = 0,0354

λ_v = 0,859 - 0,0354·1004499,5/373248,61 = 0,764.

Определяем теоретическую объемную производительность компрессора по формуле:

V_h = G_pa· v_bc/ λ_v (8.14)

V_h = 1411 · 0,052/ 0,764 = 96,1 .

Определяем стандартную холодопроизводительность установки по формуле:

Q _о^ст=Q _о^рaб · (q_v· λ_v)^ст/(q_v· λ_v)^раб (8.15)

q _v^рaб = q₀/V_вс (8.16)

q_v = 116,86/0,052 = 2247,3 кДж/м³;

Q₀^ст= 165000·(1305-0,785)/(2247,3·0,764) = 98461 кДж/ч.

По величине V_h или Q₀^ст по каталогу [4] холодильных компрессоров определяется тип и количество холодильных компрессоров: три компрессора –

2ФУУБС - 18

Потребляемая электроприводом компрессора мощность определяется следующим образом.

Адиабатная удельная работа сжатия в компрессоре рассчитывается по приближенной формуле:

1_ад = ln(T_к/T_о)· (8.17)

где г_к, г_о - теплота парообразования рабочего агента соответственно при температурах t_K и t₀.

r_к(r_о) = а₂+b₂·(t_к(t_о) - с₂)

Для конденсатора: а₂=135,6; в₂= - 0,606; с₂=30.

Для испарителя: а₂= 149,5; в₂= - 0,515; с₂=5.

Т.о.:

г_к= 135,6 - 0,606·(42 - 30) = 128,328 кДж/кг;

г₀= 149,5 - 0,515·(6 - 5) = 149 кДж/кг;

1_ад = ln(315/279)· = 17,83 кДж

Индикаторная (внутренняя) удельная работа сжатия определяется по формуле:

l_i = 1_ад /Ƞ_i (8.19)

где Ƞ_i - индикаторный КПД компрессора, который для одноступенчатых компрессоров может быть оценен по формуле:

Ƞ_i =а - в·(Р_к/Р_о) (8.20)

где а и в - эмпирические коэффициенты, имеющие значения для R-12:

а =0,847; в = 0,0157

Ƞ_i = 0,847 - 0,0157·(1004499,5/34568) = 0,39

l_i = 17,83/0,39 = 45 кДж.

Потребляемая компрессором электрическая мощность определяется по формуле:

N_э = G_pa · l_i / Ƞ_эм (8.21)

где Ƞ_эм - электромеханический КПД привода, Ƞ_эм ⁼ 0,9 - 0,95

N_э = 1411·45/0,9 =70550 кВт.