- •Анотація
- •Теоретичний мінімум для виконання розрахунково-графічного завдання.
- •Приклад виконання розрахунково-графічного завдання
- •Завдання
- •Визначення енергетичних характеристик установки
- •Визначення ексергетичних втрат і складання ексергетичного балансу установки
- •Компресор:
- •Конденсатор:
- •Переохолоджувач:
- •Регулюючий клапан (дросель):
- •Випарник:
- •Визначення еколого-енергетичних характеристик установки.
- •Довідково-інформаційні дані
- •Задача №1
- •Задача №2
- •Задача №1
- •Задача №2
- •Задача №3
- •Задача №5
- •Задача №6
- •Задача №7
- •Перелік основних умовних позначень
- •Нижні індекси:
- •Питання для самоконтролю
- •Бібліографічний опис
- •Желєзний в.П. Енергетичний аудит та менеджмент Посібник до практичних занять
- •65082, Одеса, вул. Дворянська, 1/3
Приклад виконання розрахунково-графічного завдання
Данні для розрахунку:
Холодоагент - аміак.
Цикл одно стадійний з переохолодженням холодоагента (рис. 1).
- температура холодоагенту у випарнику t0 = -18 ºC;
- температура холодоагенту у конденсаторі tK = 30 ºC;
- температура холодоагенту на вході до компресору t1 = 7 ºC;
- об'єм, що описується поршнями компресора Vh = 10 м3/г;
- температура холодоносія на вході у випарник = t0 + 15 = -18 + 15 = -3 ºС;
- температура охолоджуючої води на вході у конденсатор = 20 ºС;
- кінцева мінімальна різниця температур у конденсаторі = 5 ºC і у випарнику = 3 ºC;
- в охолоджувач холодоагенту подається артезианська вода в обсязі GПО = 0.5 т/ч = 0.139 кг/с;
- температура артезианської води tартез.води = 6 ºС;
- мінімальна різниця температур у переохолоджувачі = 4 ºC;
- витік холодоагенту LХЛ =
- маса холодоагенту і спінюючого агенту, що знаходяться в установці mХЛ = ;
- час експлуатації обладнання N = .
Завдання
Розрахувати параметра циклу одно стадійної холодильної установки з переохолодженням холодоагенту (рис. 1) при роботі на двох холодоагентах. На діаграмах (lnP-h) обозначити точки холодильного циклу. Визначити в кожній з вузлових точек наступні параметри: температуру, тиск, ентальпію, ентропію і лише для точки 1 визначити густину. Занести знайдені дані до таблиці.
Виконати розрахунок енергетичних характеристик холодильної установки при роботі на двох холодоагентах (холодопродуктивність, навантаження на теплообмінні апарати, потужність, що споживається компресором).
По параметрам в характерних точках, отриманних в наслідку попередніх розрахунків, скласти ексергетичний баланс установки, визначити втрати ексергії в окремих елементах установки і ККД. Побудувати схему ексергетичного балансу установки при роботі на кожному з холодоагентів.
Виконати розрахунок еколого-енергетичних характеристик компресійної системи при роботі на двох холодоагентах. Виконати порівняння отриманих енергетичних і еколого-енергетичних характеристик холодильної установки при роботі на двох холодоагентах. Зробити висновки о доцільності застосування одного з них.
Рішення.
Усі індекси при параметрах в наведених нижче формулах відповідають позначенням вузлових точок на рис. 1.
Рис. 1 – Схема компресійної холодильної установки з переохолоджувачем і процес у Т-s діаграмі
Знаходження параметрів в характерних точках цикла
По температурам холодоагенту в випарнику і конденсаторе, визначаємо тиск: P0 = 207.563 кПа, PК = 1167.197 кПа.
Визначаємо параметри для точки 1: t1 = 7 ºC, P1 = P0 = 207.563 кПа → h1 = 1642.4406 кДж/кг, s1 = 6.5655 кДж/(кг·K), ρ1 = 1.562 кг/м3.
Визначаємо витрати холодоагенту:
- коефіцієнт підігріву;
ΔРУС = 0.005 МПа - депресія на усмоктування;
ΔРН = 0.01 МПа - депресія на нагнітання;
с = 0.05 – відносний мертвий простір;
- коефіцієнт видимих об’ємних втрат;
- коефіцієнт подачі;
.
Так как процес 1 - 2′ ізоентропійний, визначаєм параметри для точки 2′: s2′ = s1 = 6.5655 кДж/(кг·K), P2′ = PК = 1167.197 кПа → t2′ = 140.95 ºC, h2′ = 1923.0055 кДж/кг.
Ентальпія робочого агенту на виході з компресору (в точці 2) при внутрішнім адіабатном ККД (індікаторном ККД) ηi.:
Визначаємо параметри для точки 2: h2 = 1993.1467 кДж/кг, P2 = PК = 1167.197 кПа → t2 = 169.26 ºC, s2 = 6.7294 кДж/(кг·K).
Визначаємо параметри для точки 3: t3 = 30 ºC, P3 = PК = 1167.197 кПа → h3 = 484.9115 кДж/кг, s3 = 1.9597 кДж/(кг·K).
Визначаємо характер теплообміну в переохолоджувачі:
Тепловий еквівалент по воді:
.
Тепловий еквівалент по холодоагенту:
,
де и теплоємність води і холодоагенту, відповідно; значення яких визначаються по ізобарі при відповідних температурах, кДж/(кг·К).
При характер теплообміну відповідає графіку зміни температур, зображеному на рис. 2.а, а при – графіку на рис. 2.б.
Рис. 2. Графіки зміни температур в переохолоджувачі
Так как в данном випадку характер теплообмін відповідає рис. 2.а, то значення температури в точці 4:
.
Визначаємо параметри для точки 4: t4 = 10 ºC, P4 = PК = 1167.197 кПа → h4 = 390.0311 кДж/кг, s4 = 1.6359 кДж/(кг·K).
Визначаємо параметри для точки 6 (стан насиченої рідини): t6 = t0 = -18 ºC → h6 = 260.7557 кДж/кг.
Визначаємо параметри для точки 7 (стан насиченої пари): t7 = t0 = -18 ºC → h7 = 1583.5491 кДж/кг.
Так как процес 4 - 5 ізоентальпійний, визначаємо параметри для точки 5:
де - ступінь сухості аміаку в точці 5.