Расчёт термодинамического цикла ТНУ.
Определение параметров в основных точках цикла:
Точка 1. Давление Р1 равно давлению в испарителе Ро, которое определяется по таблице насыщения фреона-22 [1]: Ро = 5,84 бар. Затем по температуре и давлению из таблиц перегретого пара [1] определяем остальные параметры в этой точке и записываем их в таблицу.
Точка 2т. Давление Р2 равно давлению в конденсаторе Рк, которое определяется по таблице насыщения: Рк = 23,75 бар. По таблице перегретого пара [1] при давлении Рк и энтропии S2 = S1= 1.7725 кДж/(кг*к) находим температуру и все прочие свойства пара и заносим их в таблицу.
Точка 2. Принимаем механический КПД компрессора hм = 0,9. Индикаторный КПД определяем по формуле:
hi = 0.766 + 0.0327*b - 3.907*10-3*b2 = 0,84
где b = Р2/ Р1 = 23,75/5,84 = 4,1
Теоретическая работа компрессора: lT = h2т – h1 = 750-714,26 = 35,74 кДж/кг
Действительная работа компрессора:
lд = =47,28 кДж/кг
Энтальпия в точке 2: h2 = h1 + lд = 714,26+47,28 = 761,5 кДж/кг.
По этой энтальпии определяем температуру в т.2 при давлении Р2 [1]:
t2 = 100оС
Энтропия и удельный объём в остальных точках для расчёта не требуются.
В точках: 3, 4, 7 параметры и энтальпия определяются по таблице насыщения [1] (в т. 3 и 7 насыщенный пар, в т. 4 насыщенный конденсат).
Энтальпия в точке 5 определяется из теплового баланса РТО:
По энтальпии при давлении определяем температуру
Энтальпия в т.6 равна энтальпии в т.5: h6 = h5 (процесс адиабатного дросселирования).
Таблица 2.
Таблица основных параметров термодинамического цикла ТНУ (определённых выше по LgP –h диаграмме и таблицам фреона-22 [1]).
№ точки п/п | Температура, оС | Давление, Бар | Уд. объем, м3/кг | Энтальпия, кДж/кг | Энтропия, кДж/(кг*к) |
5,84 | 0,044 | 714,26 | 1,7725 | ||
2т | 23,75 | 0,01139 | 1,7725 | ||
23,75 | 0,01205 | 761.5 | 1,79 | ||
23,75 | 717,2 | ||||
23,75 | 574,3 | ||||
23,75 | 566,24 | ||||
5,84 | 566,24 | ||||
5,84 | 0,0403 | 706,2 | 1,74 |
Рис.5. Термодинамический цикл ТНУ в Т-S и LgP-h диаграммах.
Процессы цикла: 1-2 сжатие в компрессоре; 2-3-4 охлаждение пара фреона и его конденсация; 4-5 охлаждение конденсата в РТО; 5-6 дросселирование; 6-7 испарение; 7-1 перегрев пара в РТО.
Основные энергетические характеристики ТНУ.
1. Удельная теплопроизводительность конденсатора:
qк = h2 – h4 =761,5 -574,3= 187,2 кДж/кг.
2. Удельная холодопроизводительность испарителя:
qо = h7 – h6 = 706,2-566,24= 140 кДж/кг.
3. Удельная работа компрессора:
lд = h2 – h1 = 761,5-714,26=47,24 кДж/кг.
4. Массовый расход фреона:
Gx = Qк/ qк = 289/187,2 = 1,54 кг/с.
5. Мощность привода компрессора:
Nэ = Gx* lд/hэ = 1,54*47,24/0,95 = 76,58кВт
6. Коэффициент преобразования ТНУ:
m = Qк/ Nэ = 289/ 76,58= 3,77
Объёмная подача и выбор компрессора.
1. Фактический объёмный расход хладоагента:
Vx = Gx*v1 = 1,54*0,044= 0.068 м3/с,
где v1 – удельный объём пара фреона на входе в компрессор (точка 1).
2. Индикаторный коэффициент подачи компрессора:
li = = 0,83
где Ро и Рк давления в испарителе и конденсаторе, соответственно;
DР = 0,1 бар – сопротивления клапанов компрессора.
3. Коэффициент невидимых потерь:
lw = To/Tк = 278/331,5 = 0,84
4. Коэффициент подачи компрессора:
l = lw* li = 0.697
5. Теоретическая подача компрессора:
Vт = Vx / l = 0,068/0,697 = 0,0975 м3/с.
6.Компрессор выбирается по его теоретической подаче и мощности привода: выбираем бессальниковый поршневой компрессор ПБ-165 с мощностью двигателя 95,7 кВт и теоретической подачей 0,125 м3/с.