Федеральное агентство по образованию

Нижнекамский химико-технологический институт (филиал)

Государственного образовательного учреждения

Высшего профессионального образования

" Казанский государственный технологический университет".

КУРСОВАЯ РАБОТА

по технической термодинамике и теплотехнике

Тема:

"РАСЧЁТ ИДЕАЛЬНОГО ЦИКЛА ВОЗДУШНОЙ ХОЛОДИЛЬНОЙ МАШИНЫ"

Выполнил: студент 4 курса

заочного отделения технологического факультета

группы 1623, спец.240401 ХТОВ

Абдуллин Р.А.

Проверил: доц. Сагдеев А.А.

Нижнекамск 2010

Введение

Холодильная машина состоит из комплекса технических элементов, при посредстве которых за счёт потребляемой при этом энергии происходит перенос теп - ла от источника низкой температуры - теплоотдатчика - к источнику с более высокой температурой - теплоприёмнику. Обычно холодильная машина переносит тепло от источника, температура которого ниже окружающей среды, воде или воздуху; в этом случае машина служит для охлаждения или поддержания низких температур в определённом объёме - холодильной камере.

При помощи холодильной машины тепло можно перенести к источнику, температура которого значительно выше окружающей среды. Это тепло можно полезно использовать, например, для отопления. В этом случае холодильную машину принято называть тепловым насосом.

По виду затрачиваемой энергии холодильные машины разделяются на компрессионные, теплоиспользующие и термоэлектрические. Компрессионные машины потребляют механическую энергию, теплоиспользующие - тепловую энергию источников тепла с температурой выше окружающей среды, термоэлектрические машины используют непосредственно электрическую энергию.

Для расчёта, конструирования и эксплуатации холодильных машин необходимо знание сопротивления материалов, теории машин и механизмов, деталей машин, электротехники.

Над созданием первых холодильных машин работали многие учённые, изобретатели и инженеры. В развитие теории холодильных машин внесли большой вклад советские учёные - П.Л. Капица, А.А. Саткевич, В.С. Мартыновский, И.П. Усюкин, И.И. Левин, Ф.М. Чистяков, В.М. Бродянский, В.Е. Цыдзик и др.

Холодильные машины применяются в пищевой, мясоперерабатывающей, молочной промышленности и сельском хозяйстве для замораживания и хранения пищевых продуктов, в химической и нефтеперерабатывающей промышленности при производстве синтетических волокон, каучука, спирта и т.д.; для кондиционирования воздуха в промышленных цехах предприятий, в общественных и административных зданиях и в бытовых помещениях, в горно-металлургической промышленности при проходке неустойчивых пластов грунта и т.д.

1. Расчёт идеального цикла воздушной холодильной машины

1. Исходные данные:

Q₀=145 кВт;

Р₁=0,1 МПа;

Т₁=273 К;

Т₃=342 К;

_к= 5,7;

_к - изменяемый параметр;

к - показатель адиабаты,

к = ;

_к= ; =>

P₂=P_{1· к}, P₂ =0,1·10⁶ Па·5,7=0,57·10⁶ Па=0,57 МПа;

P₂= P_3, P₁=P_4.

R = .

2. Определение параметров воздуха в характерных точках цикла ВХМ.

Рабочее тело ВХМ (воздух) рассматриваем как идеальный газ. Параметры р, V, T находятся с помощью уравнения состояния идеального газа и уравнения адиабатного процесса: X

P₁V₁ =T₁ R - уравнение состояния идеального газа;

V₁= , V₁ = =0,7835 м³/ кг.

- уравнение адиабаты;

м³/ кг

P₂ V₂ =T₂ R;

T₂ = , T₂ = =449 К.

P₃ V₃ =T₃ R;

V₃ = , V₃ = = 0,1722 м³/кг.

,

0,5969 м³/кг.

P₄ V₄ =T₄ R;

T₄ = , T₄ = 208 К.

Значение энтальпий h и внутренней энергии U воздуха выбираются для соответствующих температур из справочных таблиц термодинамических функций. Расчёт энтропии S для характерных состояний цикла рекомендуется провести по методу "конечной энтропии". Отсчёт S принимается от нормальных условий (Р₀=101325Па и Т=273,15К), т.е. энтропия газа при этих условиях принимается равной нулю (S=0).

Согласно этому методу, для первой точки цикла энтропия будет равна:

= - -R· ,

идеальный цикл холодильная машина

где разность - учитывает изменение энтропии в зависимости от температуры, а член R

ln (P₁/P₀) учитывает влияние давления на энтропию. Величина берётся из справочных таблиц /2/ при Т₁, а значение - при Т=273,15К;

t₁ =273 - 273= 0˚С => =6,6103 ;

t₀ = 273 - 273= 0˚С => =6,6103 ;

S₁=S⁰₁ - S⁰₀-R ln (P₁/P₀)

S₁ =6,6103-6,6103-0,287· ln ( ) = 0,003778 .

Для точки 2 S₂=S₁, так как процесс 1-2 изоэнтропный.

Для точки 3 цикла энтропия будет равна:

= - - R· ;

где и берётся из справочных таблиц по значениям температур Т₃ и Т₀ соответственно:

t₃= 342 - 273 =69˚С,

=> = 6,83664 ;

S₃=6,83664-6,6103-0,287·ln ( ) = - 0,269396 ,

Для точки 4 цикла S₄=S₃, так как процесс 3-4 изоэнтропный.

Результаты расчётов параметров сводим в таблицу 1.

Таблица №1.

Точка цикла	Р, МПа	V, м^3/кг	Т, К	U, кДж/кг	h, кДж/кг	S, кДж/кг*К
1	0,1	0,7835	273	194,9	273,32	0,003778
2	0,57	0,226	449	322,11	451,06	0,003778
3	0,57	0,1722	342	244,42	342,65	- 0,269396
4	0,1	0,5969	208	148,39	208,15	- 0,269396