Тепловой расчет теоретического цикла паровой холодильной машины по термодинамическим диаграммам. Расчет компрессора паровых холодиль

Содержание:

1. Схема одноступенчатой холодильной машины и ее  цикл…………………3

2. Описание цикла работы холодильной машины …………………………….4

3. Расчет теоретического цикла холодильной машины ……………………....5

4.Расчет компрессора паровой холодильной машины………………………...8

5.Пересчет холодопроизводительности  компрессора с рабочих условий  на  

  номинальные…………………………………………………………………...10

РГР 3013 – 260303.65 – 15 - 12

Лист

2

Изм.

Лист

№докум.

Подпись

Дата

Схема одноступенчатой холодильной машины и её цикл.

 А)

Б)

Одноступенчатая холодильная  машина с засасыванием компрессором сухих паров и переохлаждением жидкого хлад. агента:

А-испаритель,В-отделитель жидкости,С-фильтр,D-компрессор,Е-маслоотделитель,

F-конденсатор,П-предохранитель,Р.В.-регулирующий винтель

А)-схема,Б)-цикл.

РГР 3013 – 260303.65 – 15 - 12

Лист

3

Изм.

Лист

№докум.

Подпись

Дата

Описание  цикла работы холодильной машины.

Цикл одноступенчатой  холодильной машины с засасыванием сухих паров и переохлаждением  жидкого холодильного агента состоит  из процессов,которые в диаграммах Т-S изображены следующими линиями:

1-2 (сжатие сухих паров,засасываемых компрессором из испарителя-              

          адиабата);

2-2’ (охлаждение в конденсаторе перегретых паров-изобара);

2’-3 (конденсация паров с отводом от них тепла к охлаждаемой среде- 

       изотерма  и изобара)

3-3’ (переохлаждение жидкого холодильного агента в переохладителе до 

       температуры  более низкой,чем температура  конденсации,но при том 

       же  давлении-изобара);

3’-4 (дросселирование в регулирующем винтеле с падением давления и

       температуры  холодильного агента-изоэнтальпия);

4-1 (кипение холодильного  агента в испарителе засчет подвода тепла от 

       охлаждаемой  среды-изотерма и изобара).

РГР 3013 – 260303.65 – 15 - 12

Лист

4

Изм.

Лист

№докум.

Подпись

Дата

Расчет  теоретического цикла холодильной машины

Исходными данными для  теплового расчета холодильной  машины являются её часовая холодопроизводительность Qо кДж/час и температурный режим работы – температуры кипения холодильного агента (tо), конденсации (tк), переохлаждения (tп) всасывания в цилиндр компрессора.

Исходные данные расчета цикла паровой холодильной  машины

Определить:

• удельную холодопроизводительность (q₀), ккал/кг;
• количество циркулирующего хладагента (G), кг/час;
• объем циркулирующего хладагента  (V), м³/час;
• тепловую нагрузку  конденсатора (Q_к), ккал/час;
• теоретическую работу компрессора в тепловых единицах (AL), ккал/час;
• теоретическую мощность компрессора (N_т), кВт;
• холодильный коэффициент (ε);
• удельную теоретическую холодопроизводительность компрессора (К_т), ккал/кВт/час
• давление в конденсаторе (P_к),ата
• давление в испарителе (P₀),ата

• давление в конце сжатия паров хладагента в компрессоре (P),ата
• температура паров хладагента в конце сжатия (t), ⁰C

Цикл холодильной машины рассчитывают с помощью термодинамических диаграмм в следующем порядке:

1. параметры холодильного агента в точках 1,2,3,4-при работе холодильной машины без переохладителя и всасыванием в цилиндр компрессора сухого насыщенного пара или параметры в точках 1,2,3’,4-при работе холодильной машины с переохладителем:

        i1=399

        i2=466

        i3=137

       i4=133

2. весовую холодопроизводительность qо(как разность энтальпии в точках   

1 и 4):                                            qо=i1-i4;

qо=399-133=266 ккал/кг

3. количество циркулирующего в час холодильного агента:

G=

G=85000/266=319,55 кг/час

4. объем циркулирующего в час холодильного агента:

V=G*V1;

V=319,55*0,43=137,41 м³/час

5. количество тепла,отнятого от холодильного агента в конденсаторе;

Qк=G*(i2-i3);

Qк=319,55*(466-137)=105131,95 ккал/час

6. теоретическую работу компрессора,затраченную на совершение

     холодильного  цикла:

l=G*(i2-i1);

l=319,55*(466-354)=35789,6 ккал/час

7. теоретическую мощность,затраченную в компрессоре:

Nт=(G*(i2-i1))/860;

Nт=35789,6/860=41,62 кВт,

где 860 – тепловой эквивалент 1 кВт-час

8. холодильный коэффициент «ɛ» (оценивает эффективность работы 

холодильной машины):         ɛ=(i1-i4)/(i2-i1);

ɛ=266/(466-354)=266/112=2,375

Примечание. Эффективность  работы холодильной машины можно       оценить и отношением холодопроизводительности к затраченной   мощности. Это  отношение обозначается буквой «К»  и называется удельной холодопроизводительностью  компрессора .

К = = = 860* = 860*ε=860*2,375=2042,5 кДж/кВт-ч

Расчет  компрессора паровой холодильной  машины

(рабочая холодопроизводительность  аммиачного компрессора).

Расчет  компрессора паровой холодильной  машины

(рабочая холодопроизводительность аммиачного компрессора).

Марка-АВ-100

S=130 мм

Дц=150 мм

n=720 об/мин

z=2 цил

tо= -15 ˚С

tк= +20 ˚С

Компрессор является одним из составных элементов  холодильной машины с переменной холодопроизводительностью и потребляемой мощностью, расчет которых может  быть произведен в следующем порядке:

1. определение теоретического объема паров холодильного агента засасываемых в цилиндр компрессора:

-для компрессоров простого действия типа ВП(вертикальных  

     прямоточных) и УП(У-образных прямоточных):

Vтеор=((πD²)/4)*S*n*z*60;

   D-диаметр цилиндра,м;

   S-ход поршня,м;

   n-число оборотов в минуту;

   z-число цилиндров.

Vтеор=((3,14*(0,15)²)/4)*0,13*720*2*60=202,176 м³/час

2. определение холодопроизводительности

Q=Vтеор*q *λ;

Q=202,176*540,1*0,8=87356,19 ккал/час;

Q=87356,19*4,1868=365742,9 кДж/час;

q – теоретическая объемная холодопроизводительность холодильного  

      агента, ккал/м³

λ – коэффициент подачи в соответствии с типом компрессора и 

      температурными  условиями работы.

3. определение индикаторной мощности компрессора (под индикаторной

      мощностью понимается мощность,затраченная на сжатие паров   

      холодильного агента в цилиндре компрессора):

N =Q/(η *Kтеор);

      - индикаторный КПД в соответствии с типом компрессора;

Ктеор – теоретическая удельная холодопроизводительность компрессора, 

              ккал/кВт*ч;

N =365742,9/(0,91*5488*4,1868)=17,49 кВт;

4.  определение эффективной  мощности компрессора (мощность  на валу 

      компрессора  с учетом потерь в цилиндре  и потерь на трение):

N =N /ηмех;

   ηмех (механический КПД компрессора= 0,8-0,9)

N =17,49/0,85=20,6 к Вт;

5. мощность электродвигателя  для компрессора:

Nэл=N /(ηэл*ηпер);

ηэл(КПД электродвигателя=0,8-0,9);

ηпер(КПДпередачи=0,95);

Nэл=20,6/(0,85*0,95)=25,5 к Вт.

Во избежание перегрузки номинальную мощность электродвигателя рекомендуется выбирать с запасом 10+12% по сравнению с расчетным  значением(Nэл).

РГР 3013 – 260303.65 – 15 - 12

Лист

9

Изм.

Лист

№докум.

Подпись

Дата

Пересчет  холодопроизводительности компрессора  с рабочих условий

на  номинальные(стандартные).

Сравнение различных  компрессоров по холодопроизводительности возможно только при одинаковых режимах  их работы. Для аммиачных и фреоновых компрессоров одноступенчатого сжатия для сравнительной оценки их холодопроизводительности в качестве номинального режима работы принят режим при,так называемых,стандартных условиях,которые характеризуются следующими параметрами:

Для аммиачных компрессоров:

Температура испарения tо=-15˚С

                            конденсации tк=+30˚С.

В практике расчетов холодильных  установок возникает необходимость  как в переводе холодопроизводительности компрессоров при номинальном режиме в холодопроизводительность при рабочих условиях, так и в переводе фактической нагрузки на компрессоры при рабочих условиях в условную нагрузку,соответствующую номинальному режиму работы.

Для установок одноступенчатого сжатия пересчитывают нагрузку на компрессоры  при рабочих условиях     на нагрузку при номинальных условиях работы компрессора      посредством переводного коэффициента К,учитывающего изменения теоретической объемной холодопроизводительности и коэффициентов подачи компрессоров при соответствующих температурных условиях. Обе величины связаны между собой следующим соотношением:

Q_ном =К* Q_р  , ккал/час

К=(λном*q ном)/(λр*q   );

λном, λр-коэффициенты подачи компрессора при номинальном и рабочем 

                режимах работы,определяемые по  температуре испарения tо и 

                температуре конденсации tк хлад.агента;

q ном,qр  -объемная холодопроизводительность хлад.агента при 

               номинальном и рабочем режимах  (ккал/м³),определяемые по

               температуре испарения tо и температуре перед регулирующим  

               винтелем tв.

К=(0,73*517,6)/(0,8*540,1)=0,87;

Q_ном=0,87*365742,9=318196,32 кДж/час

Сделав пересчет холодопроизводительности компрессора с рабочих температурных режимов на стандартные,по справочной литературе можно подобрать компрессор или группу компрессоров.

Характеристики  аммиачного компрессора

одноступенчатого  сжатия