Термодинамічний розрахунок установки

Температуру кипіння холодоагенту у випарнику приймають на 4…6 Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru нижчою за середню температуру холодоносія [1]:

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru , (1)

де Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru – середня температура холодоносія, Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru ;

При охолодження повітря середня температура холодоносія визначається з [1]:

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru (2)

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru

Тоді за формулою (1):

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru

Тиск у випарнику визначаємо з таблиці Д 2[1]:

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru

Перепад температур у випарнику Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru приймають рівним 2…4 Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru .

Тоді температура холодоносія на вході та на виході з випарника, відповідно, буде рівна:

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru (3)

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru (4)

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru

1.4.2Визначення температури конденсації холодоагенту

Температура конденсації холодоагенту залежить від температури охолоджувальної води в конденсаторі.Приймаємо систему водопостачання охолодження конденсатораоборотну, в якості охолодника використовуємо бризкальний басейн.

Температура охолоджувальної води на вході в конденсатор:

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru , (5)

де Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru - коефіцієнт ефективності охолодника, з [1] для бризкального басейну Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru ;

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru =3.5…5.5°С– перепад температури в конденсаторі, приймаємо Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru .

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru - температура за мокрим термометром, визначаємо по h-d діаграмі за Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru і Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru

Тоді за формулою (5):

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru

Температура води на виході з конденсатору

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru (6)

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru

Температура конденсації визначається за формулою:

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru (7)

де Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru

Тиск у випарнику визначаємо з таблиці Д 2[1]:

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru

1.4.3 Визначення кількості ступенів компресора

Ступінь стиснення в компресорі визначається за формулою:

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru (8)

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru

Приймаємо одноступінчасту схему.

1.4.4Визначення температури перегріву парів холодоагенту,який всмоктується в компресор

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru (9)

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru

1.4.5Визначаємо температуру холодоагентупісля регенеративного підігрівника

Якщо не враховувати підвід теплоти з оточуючого середовища через ізоляцію регенеративного ТА, то до пари буде підводитись така ж кількість теплоти, що й відводитись від більш теплого потоку рідини з більш високим тиском.

Відвід тепла від рідини з більшим тиском:

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru (10)

Підвід тепла до пари з меншим тиском:

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru (11)

Отримаємо:

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru (12)

де h1,h5ентальпія в характерних точках (див. додаток 1):

h1=h//(t1, Pk)=1655 кДж/кг;

h5=h//(to, Pk)=1647 кДж/кг.

Ср – ізобарна теплоємність рідкого холодоагенту, табл. Д 2:

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru

Тоді за формулою (12):

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru

За формулою (10):

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru

1.4.6Побудова циклу і визначення параметрів холодоагенту в характерних точках

Побудову циклу в T-s координатах (див. рис. 3) здійснюємо в такій спосіб. За заданою температурою кипіння аміаку t0 і тиску кипіння Р0 на лінії х=1 знаходимо точку 5, h5=1647 Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru . За температурою конденсації tк і тиску Рк на лінії х=0 знаходимо точку 3. Точку 1 знаходимо на перетині ізотерми t1 з ізобарою Р0,h1=1655 Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru .

З точки 1проводимо ізоентропу в області перегрітої пари до перетину з ізобарою Рк, отримаємо точку 2t. Визначаємо ентальпію пари аміаку h2t=1975 Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru .

Точку 2 знайдемо на перетині ізобари Pк і h2.

Точка 3р характеризує стан конденсату перед дроселем. Вона знаходиться на перетині лінії х=0 з ізотермою t.Проводимо лінію постійної ентальпії h=h4 до перетину в точці 4 з ізотермою t0.

1.4.7Теоретичний тепловий перепад в компресорі

Знайдемо теоретичний тепловий перепад у компресорі:

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru , (13)

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru

Знаючи ККД процесу стиску ( Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru ) визначимо дійсний тепловий перепад у компресорі:

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru (14)

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru

Тоді ентальпія пари на виході з компресора дорівнює:

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru (15)

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru

1.4.8Параметри робочого тіла в характерних точках циклу

Параметри 1 2 2/ 3 4 5
Р, МПа 0,1409 1,2157 1,2157 1,2157 1,2157 0,1409 0,1409
t, 0C -20 31,25 29,6 -27 -27
h, кДж/кг
s, кДж/(кг·К) 9,15 9,44 8,38 4,69 4,68 4,85 9,175
х - - - 0,19

1.4.9Вибір холодоносія та його параметри

Якщо температура холодоносія Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru нижче 00С, то в якості холодоносія приймається водний розчин хлористого кальцію CaCl2. Вміст солі в розчині приймаємо при температурі замерзання Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru , яка на 6-8 Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru нижче робочої температури Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru .

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru (16)

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru

Запишемо фізичні властивості водного розчину хлористого кальцію CaCl2 з додатків [1]:

- Вміст солі в розчині – 26,6 %(мас.);

- Отже по Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru знайдемо наступні параметри холодоносія;

- Густина при 15°С - 1250 кг/м3;

- Динамічний коефіцієнт в’язкості μ – 121,14∙104 Па·с;

- Коефіцієнт теплопровідності λ – 0,439 Вт/(м·К);

– Питома теплоємність Ср - 2,77 кДж/(кг·К).

1.4.10Визначення основних характеристик працюючого циклу.

Визначення питомої роботи компресора

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru (17)

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru

Визначення питомої теплоти відведеної в конденсаторі

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru , (18)

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru

Визначення питомої теплоти пароутворення в випарнику

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru , (19)

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru

Питома теплота пароутворення у регенеративному підігрівнику

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru (20)

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru

Масова витрата холодоагенту

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru , (21)

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru

Об’ємна витрата холодоагенту, якій всмоктується до компресору

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru , (22)

де Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru - питомий об’єм холодоагента в точці 1 (див. додаток 1),

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru

Теоретичний холодильний коефіцієнт циклу

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru , (23)

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru

Теоретична потужність, яка затрачується в компресорі

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru , (24)

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru

Витрата електроенергії компресором

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru , (25)

де Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru – електричний ККД, Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru ,[1].

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru

Теплове навантаження конденсатора

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru , (26)

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru

Теплове навантаження регенеративного підігрівника

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru , (27)

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru

Масова витрата охолоджуваної води

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru , (28)

де ср – теплоємність води при середній температурі Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru .

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru

Об’ємна витрата охолоджуваної води

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru , (29)

де ρв – густина води при середній температурі Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru .

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru

Масова витрата холодоносія

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru , (30)

де Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru – теплоємність холодоносія при температурі Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru .

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru

Об’ємна витрата холодоносія

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru , (31)

де ρХН – густина холодоносія при температурі Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru .

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru

1.4.11Енергетичний баланс циклу КХУ

Енергетичний баланс циклу компресійної холодильної установки зображений на рис. 6.

Перевірка балансу:

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru . (32)

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru

Термодинамічний розрахунок установки - student2.ru

Рис. 3. Енергетичний баланс циклу

Наши рекомендации