Собівартість штучного холоду в одноступеневих парокомп­ресійних холодильних установках. Методологія визначення.

Повна собівартість штучного холоду з будь яким його температурним рівнем одержаним в парокомпре­сійній холодильній установці (ПКХУ), оснащеній компресором з елект­ро­при­водом – (С_шт.х^t)^Σ, грн/ГДж(х),виз­на­ча­ється за фор­му­лою:

(С_шт.х^t)^Σ= (С_шт.х^t )^Е+ (С_шт.х^t )^експл+ (С_шт.х^t )^рент(4.1)

де:

(С_шт.х^t)^експл– експлуатаційна складова, грн/гДж(х);

(С_шт.х^t)^рент – складова рентабельності, грн/кДж(х);

(С_шт.х^t)^Е– енергетична (компресорна) складова собівартості штучного холоду, грн/кДж(х). Визначається за формулою:

(С_шт.х^t)^Е = S_е/е^ПКХУ /(Q_шт.х^t)^ПКХУ(4.2)

де:

S_е/е^ПКХУ– обсяг коштів, витрачених на закупівлю спожитої компресором протягом, наприклад, однієї годи­ни, електроенергії, грн/год. Визнача­єть­­ся за обсягом виконаної компресором роботи стискання холодоагенту, грн/год.

(Q_шт.х^t)^ПКХУ– годинний обсяг штучного холоду виробленого в ПКХУ,кВт.год(х)/год.

Визначення складових ф-ли (4.2) є достатньо складною процедурою і по­т­ре­бує детального розгляду.

Прошу звернути увагу на особливості визначення трьох різних по сутності, але схожих за назвою параметрів, що визначають холо­до­продуктивність ПКХУ, а саме на:

- обсяг штучного холоду, виробленого в ПКХУ за певний розрахуноквий термін часу, що має базове позначення –“QQ”, кВт.год/год ;

- холодопродуктивність ПКХУ або потужність штучного холоду, виробленого в ПКХУ, що має базове позначення – “Q”, кВт;

- питому холодопродуктивність ПКХУ – “q”, кДж/кг.

Обсяг коштів, сплачених за обсяг електричної енергії, спожитої компре­со­ром, наприклад, за одну годину – S_е/е ^ПКХУ,грн/год, визначається за формулою:

S _е/е^ПКХУ= W^τ_компр· С_е/е(4.3)

де:

С_е/е– закупівельна вартість електричної енергії, грн/кВт.год. Виз­начається умо­вами електропостачання та кон’юнктурою енерго­ринку.

W^τ_компр– обсяг електричної енергії, спожитої компресором протягом визначеного терміну роботи, кВт.год/год. Виз­начається за формулою:

W^τ_компр = L_компр^t · τ/ η_е.дв (4.4)

де:

η_е.дв – експлуатаційний ККД електродвигуна-приводу компресора, од. Визна­ча­ється йо­го паспортом та терміном експлуатації;

τ_розр – часовий параметр розрахункового терміну роботи ПКХУ. Для термі­ну – година: τ_розр = 1,0 год/год, для терміну – доба: τ_розр = 24 год/доб;

L_компр^t – потужність (секундний обсяг) механічної роботи, виконаної компре­со­ром, кВт (кДж/с). Виз­начається за формулою:

L_компр^t = l_компр^t· G_ХА (4.5)

де:

l_компр^t– фактична питома робота, виконана компресором, в процесі одержання штуч­ного холоду, кДж/кг. Визначається параметрами термо­динамічного циклу ПКХУ;

G_ХА – секундна масова витрата холодоагенту, в системі “компре­сор-конден­са­тор-випарник” кг/с. Визна­ча­ється за паспортною характеристикою компресора або метода­ми енер­гетичних балансів компресора, випарника, конденсатора, або шляхом безпосереднього виміру. У разі наявності достовірних даних з холо­до продуктивності ПКХУ– Q_шт.х^t , G_ХА мо­же бути визначена за формулою:

G_ХА = Q_шт.х^t / q_шт.х^t (4.6)

де: q_шт.х^t – питома холодопродуктивність ПКХУ, кДж/кг. Визна­чається термоди­на­мікою циклу ПКХУ.

Питомі показники параметри циклу ПКХУ (ентальпії, питомі роботи, питомі кількості теплоти) визначаються з побудо­ва­но­го в системі термодинамічних координат “lg(p) - i” або “T-S” , або “I-S” його конфігурації, див. рис. 4.1, і визначаються наступним чином:

Питома холодопродуктивність ПКХУ– q_шт.х ^t, кДж/кг. Визначається за фор­му­лою:

q_шт.х^t = i₂– i₁ (4.7)

де:

i₂ – ентальпія холодоагенту (у стані насиченої або незначно перегрітої пари) на виході із випарника, кДж/кг. Визначається у відповідності до експлу­ата­цій­ного тиску у випарнику.

i₁ – ентальпия холодоагенту (у стані насиченої або переохолодженої рідини) на виході із конденсатора (після дроселювання), кДж/кг. Визначається у відпо­від­­ності до експлуата­цій­но­го тиску в конденсаторі.

Нижче, на рис. 4.1., в системі координат “lg(p)-і” представлено зображення тер­модинамічного циклу одноступеневої ПКХУ на темм­­­пературу штуч­но­го хо­ло­ду (–) 8 ^оС.

Рис. 4.1. Термодинамічний цикл одноступеневої аміачної ПКХУ на рівень температури штучного холоду (–) 8 ^оС.

Питома робота ізоентропного (адіабатичного) стискання хо­ло­до­­аген­ту в ком­п­ресорі– l_{компр.а} ^t , кДж/кг. Визначається за формулою:

l_{компр.а} ^t = i_3а– i₂ (4.8)

де:

i_3а– кінцева ентальпія адіабатного (ізоентропного) стискання холоагенту в ком­п­ресорі. Визначається побудовою термодинамічного циклу ПКХУ, кДж/кг;

Питома робота реального стискання холодоагенту в компре­сорі– l _компр^t, кДж/кг. Визначається за формулою:

l_компр^t = l_{компр.а} ^t/ η_і (4.9)

де:

η_і – експлуатаційний індикаторний ККД компресора, од. Визначається за пас­пор­том компресора в межах від 0,60 до 0,78

Макропоказники роботи ПКХУ, наступні:

- (QQ_шт.х^t)^ПКХУ– обсяг штучного холоду ПКХУ певного темпера­тур­­но­­го рів­ня за певний термін роботи, кВт.год(х)/τ. Виз­на­ча­єть­ся за формулою:

(QQ_шт.х^t)^ПКХУ= (Q_шт.х^t)^ПКХУ· τ_розр (4.10)

де:

τ_розр– часовий параметр розрахункового терміну роботи ПКХУ. Для терміну “година” τ_розр= 1 год/год; для терміну “ доба”– τ_розр= 24 год/доб.

(Q_шт.х^t)^ПКХУ– потужність штучного холоду, виробленого в ПКХУ, кВт. Виз­на­ча­єть­ся за формулою:

( Q_шт.х^t )= G_XA · q_шт.х^t (4.11)

- L_компр^t – механічна потужність (робота, виконана компре­сором, в оди­ни­цю ча­су), кВт . Визначається за форму­лою:

L_компр^t = G_X.A · l_шт.х^t= G_X.A · ( і₃ – і₂ ) (4.12)

де:

і₃– ентальпия холодильного агенту (у стані перегрітої пари) на виході з компре­сора (на вході в конденсатор), кДж/кг. Визначається відповідності до екс­плу­а­таційного тиску в конденсаторі.

- W_компр^t– електрична потужність, яку споживає компресор, кВт. Виз­на­ча­єть­ся за форму­лою:

W_компр^t = L _компр^t / η_е.дв(4.13)

де:

η_е.дв– ККД електродвигуна – приводу компресора. Визначається за паспортом електродвигуна в межах від 0,90 до 0,95.

Нижче, наведено приклад визначення енергетичної скла­до­вої та повної собі­вар­­тості штучного холоду, температурою 8 ^оС, одержаного в односту­пене­вій ПКХУ, холодопродуктівністю 525 кВт(х) холодо­аген­том – аміаком (R-717).