Пример расчета холодильного цикла
Дан цикл холодильной установки, рис.3.5.
Хладоагент – фреон – 12;
t1 = -15°C;
x1 = 0.97;
Qo = 22 кДж/с
1. Определяем параметры p, v, t, h, s всех основных точек цикла и полученные результаты сводим в таблицу 3.1.
Энтальпия в точке 1
h1 = h1’ + r · x1,
где h1’ – энтальпия жидкости при t1 = -15°C;
r – теплота парообразования, кДж/кг.
По табл. 1 приложения находим
h1’ = 385.98 кДж/кг;
r = 159.28 кДж/кг;
h1 = 385.98 + 159.28 · 0.97 = 540.48 кДж/кг.
Рис.3.5. Цикл холодильной установки.
Таблица 3.1.
Параметры Точка | p, МПа | v, м³/кг | t, °C | h, кДж/кг | s, кДж/кг·К | x | T, К |
0,1830 0,8456 0,8456 0,1830 | 0,0885 0,02080 0,0007861 0,028 | -15 -15 | 540,48 566,65 434,09 434,09 | 4,5463 4,5463 4,1160 4,1340 | 0,97 0,302 |
Энтропия в точке 1
s1 = s1’ + x1(s1” – s1’),
где s1’ – энтропия жидкости, s1’ = 3,9476 кДж/кг·К; s1” – энтропия пара, кДж/кг·К; s1” = 4,5648 кДж/кг·К.
Тогда s1 = 3,9476 + 0,97(4,5648 – 3,9476) = 4,5463 кДж/кг·K. Так как процесс 1-2 адиабатный, то s1 = s2. По значению s по табл. 1. приложения определяют температуру t и основные параметры точек 2 и 3.
При определении параметров точки 4 используют следующие выражения:
h3 = h4 – (процесс дросселирования),
Значения параметров влажного насыщенного пара определяют по формулам
vx = v’ + (v” – v’) · x; (3.12)
sx = s’ + (s” – s’) · x; (3.13)
hx = h’ + rx = h’ + (h” – h’) · x. (3.14)
2. Цикл строят в масштабе в координатах p-v и T-s (рис.3.6.).
Координаты промежуточных точек криволинейных процессов цикла определяют, задавшись средним давлением и средней температурой процесса. По принятому давлению (температуре) находят из таблиц насыщенного пара величины v’ и v”, h’ и h”, s’ и s”.Затем, используя характер процесса, определяют величину степени сухости x, по которой находят удельный объем v средней точки процесса.
Например, задаемся для точки “а” адиабаты 1-2 средним давлением pa = 0,4913 МПа (желательно, чтобы эта величина совпадала с ближайшим табличным значением, во избежание необходимости интерполяции). По табл.1. приложения находим для этого давления: va’ = 0.743·10-3 м 3/кг, va” = 0.03569 м 3/кг, ha’ = 414.36 кДж/кг, ha” = 558.59 кДж/кг, sa’ = 4.0507 кДж/кг·K, sa” = 4.5512 кДж/кг·K.
Из условия адиабатного процесса 1-2
,
откуда
Удельный объем в точке “а”:
м3/кг
Аналогично, но из условия изоэнтальпийности процесса 3-4 (hв = h3) определяют величину vв.
В диаграмме T-s координаты средней точки процесса 3-4 можно не определять, поскольку здесь линия этого процесса имеет небольшую кривизну.
Рис.3.6. Цикл холодильной установки в p-v и T-s – координатах.
3. Находим удельную холодопроизводительность цикла
кДж/кг
Тепловую нагрузку конденсатора определяем по формуле
кДж/кг
Работа, затраченная в цикле
кДж/кг
Расход хладоагента
, кгс/с,
где Q0 – холодопроизводительность, кДж/с (кВт),
кг/с.
Холодильный коэффициент
ε =
Теоретическая мощность, необходимая для привода компрессора
кВт.