Определяем температуру в точке 2 на пересечении изобары рпр c

IV. Расчёт и подбор двухступенчатого холодильного

Компрессора

Данные для расчёта:

Q_0раб = 480000 Вт

t₀ = -33 ⁰C p₀ = 0,12 МПа t_{переохл.} = 30 ⁰С

t_к = +35 ⁰С р_к = 1,6 МПа t_вс = -25 ⁰С

t_пр = 0 ⁰С р_пр = 0,44 МПа t₉ = t_зм. = 5 ⁰С

Расчёт ЦНД

1. Определяем удельную массовую теплоту парообразования холодильного агента:

q₀ = i₁₁-i₁₀ = 1430-220 = 1210 (кДж/кг).

2. Определяем действительную массу пара всасываемого в ЦНД:

М^н_д = Q_0раб/q₀ =480000/(1210*10³) = 0,4 (кг/c).

3. Определяем действительный объём пара всасываемого в ЦНД:

V^н_д = М^н_д*v₁ = 0,4*1,2 = 0,48 (м³/с).

4. Определяем идикаторный коэффициент подачи в ЦНД:

λ^н_i =[(p₀-Δр_вс)/ p₀]-с*[((p_пр+Δр_н)/ p₀)+((p₀- Δр_вс)/ p₀)] =

= [(0,12-0,01)/ 0,12]-0,05*[((0,44+0,01)/ 0,12)+((0,12- 0,01)/ 0,12)] =

= 0,91-0,05*(3,75-0,91) = 0,91-0,05*2,84 = 0,91-0,14 = 0,77.

5. Определяем коэффициент подачи невидимых потерь:

λ^н_W' = T₀/T_пр = [(t₀+273)/(t_пр+273)] = [(273-33)/(0+273)] = 240/273 = 0,88.

6. Определяем коэффициент подачи в ЦНД:

λ^н = λ^н_i*λ^н_W' = 0,77*0,88 = 0,68.

7. Определяем объём описаный поршнями в ЦНД:

V^н_h = V^н_д/λ^н = 0,48/0,68 = 0,71 (м³/с).

8. Определяем адиабатную мощность в ЦНД:

N^н_ад = М^н_д*l^н_ад = М^н_д*(i₂-i₁) = 0,4*(1640-1450) = 0,4*190 = 76 (кВт).

9. Определяем индикаторный КПД в ЦНД:

η^н_i = λ^н_W'+β*t₀ = 0,88+0,001*(-33) = 0,88-0,033 = 0,85.

Для NH₃ β = 0,001.

10. Определяем индикаторную мощность в ЦНД:

N^н_i = N^н_ад/η^н_i = 76/0,85 = 89,4 (кВт).

11. Определяем мощность трения:

N^н_тр = V^н_h*р_тр = 0,71*59 = 41,9 (кВт).

12. Определяем эффективную мощность двигателя в ЦНД:

N^н_е = N^н_i+N^н_тр = 89,4+41,9 = 131,3 (кВт).

13. Определяем расчётную мощность электродвигателя:

N^н_эл.дв. = N^н_е/ η_пер. = 131,3/0,99 = 132,6 (кВт).

14. Определяем рабочую мощность электродвигателя:

N^р_эл.дв. = 1,1*N^н_эл.дв. = 1,1*132,6 = 145,9 кВт ≈ 150 кВт.

Расчёт ЦВД

1. Определяем количество пара (М₁), образовавшегося в ПС при испарении жидкости из теплового баланса:

М^н_д*(i₂-i₁) = М₁*(i₃-i₈);

М₁ = [М^н_д*(i₂-i₁)]/(i₃-i₈) = [0,4*(1640-1450)]/(1495-345) = 76/1150 = 0,07 (кг/c).

2.Определяем количество жидкости испарившейся в ПС, при переохлаждении в змеевике ПС из теплового баланса:

М₂*(i₃-i₈) = М^н_д*(i₇-i₉);

М₂ = [М^н_д*(i₇-i₉)]/(i₃-i₈) = [0,4*(345-220)]/(1495-345) = 50/1150 = 0,04 (кг/с).

3. Определяем действительную массу пара всасываемого в ЦВД:

М^в_д = М^н_д+М₁+ М₂ = 0,4+0,07+0,04 = 0,51 (кг/c).

4. Определяем действительный объём пара всасываемого в ЦВД:

V^в_д = М^в_д*v₃ = 0,51*0,3 = 0,15 (м³/с).

5. Определяем идикаторный коэффициент подачи в ЦВД:

λ^в_i =[(p_пр-Δр_к)/ p_пр]-с*[((p_к+Δр_н)/ p₀)+((p_пр- Δр_к)/ p_пр)] =

= [(0,44-0,01)/ 0,44]-0,05*[((1,6+0,01)/ 0,44)+((0,44- 0,01)/ 0,44)] =

= 0,98-0,05*(3,66-0,98) = 0,98-0,05*2,68 = 0,98-0,13 = 0,85.

6. Определяем коэффициент подачи невидимых потерь:

λ^в_W' = T_пр/T_к = [(t_пр+273)/(t_к+273)] = [(0+273)/(35+273)] = 273/308 = 0,89.

7. Определяем коэффициент подачи в ЦВД:

λ^в = λ^в_i*λ^в_W' = 0,85*0,89 = 0,76.

8. Определяем объём описаный поршнями в ЦВД:

V^в_h = V^в_д/λ^в = 0,15/0,76 = 0,2 (м³/с).

9. Определяем адиабатную мощность в ЦВД:

N^в_ад = М^в_д*l^в_ад = М^в_д*(i₄-i₃) = 0,51*(1670-1495) = 0,51*175 = 89,3 (кВт).

10. Определяем индикаторный КПД в ЦВД:

η^в_i = λ^в_W'+β*t_пр = 0,89+0,001*0 = 0,89.

Для NH₃ β = 0,001.

11. Определяем индикаторную мощность в ЦВД:

N^в_i = N^в_ад/η^в_i = 89,3/0,89 = 100,3 (кВт).

12. Определяем мощность трения:

N^в_тр = V^в_h*р_тр = 0,2*59 = 11,8 (кВт).

13. Определяем эффективную мощность двигателя в ЦВД:

N^в_е = N^в_i+N^в_тр = 100,3+11,8 = 112,1 (кВт).

14. Определяем расчётную мощность электродвигателя:

N^в_эл.дв. = N^в_е/ η = 112,1/0,98 = 114,4 (кВт).

15. Определяем рабочую мощность электродвигателя:

N^р_эл.дв. = 1,1*N_вэл.дв. = 1,1*114,4 = 125,8 кВт ≈ 130 кВт.

16. Производим проверку правильности расчёта:

V^н_h/ V^в_h = 2556/720 = 3,55.

V^н_h = 0,71*3600 = 2556 м³/ч;

V^в_h = 0,2*3600 = 720 м³/ч.

Компрессор низкого давления "S3 - 900"

Тип КМ	Привод ротора	Геометрическая степень сжатия	Диаметр ротора D мм.	ОтношениеL/D	Δpmax=pнаг-pвс (бар)	nдв=3550 об/мин	Ведомый ротор об/мин	Vh*10-2 м3/с
S3 - 900	ведущий	2,6		1,1				0,75

Компрессор высокого давления "S3 - 1800"

Тип КМ	Привод ротора	Геометрическая степень сжатия	Диаметр ротора D мм.	Отношение L/D	Δpmax=pнаг-pвс (бар)	nдв= 3550 об/мин	Ведомый ротор об/мин	Vh*10-2 м3/с
S3 - 1800	ведомый	3,6		1,17				0,27

III. Расчёт нормального температурного режима работы холодильной машины на NH₃ (R717)

1. Определяем температуру рассола, который выходит из кожухотрубного испарителя:

t_р2 = t_тр-(5-6 ⁰C) = -23-5 = -28 ⁰C.

2. Определяем температуру рассола, который входит в кожухотрубный испаритель:

t_р1 = t_р2+(2-3 ⁰C) = -28+2 = -26 ⁰C.

3. Определяем температуру кипения холодильного агента; она должна быть ниже средней температуры рассола на 5-7 ⁰С:

t₀ = [(t_р1+t_р2)/2]-(5-7) ⁰C) = [(-28+(-26))/2]-6 = -27-6 = -33 ⁰C.

4. Определяем р₀ по t₀ из диаграммы i - lgP для аммиака:

р₀ = 1,2 бар = 0,12 МПа.

5. Определяяем температуру воды выходящей из конденсатора:

t_в2 = t_в1+(1-3 ⁰C) = 26+2 = 28 ⁰C.

t_в1 = t_зв = +26 ⁰C.

6. Определяем температуру конденсации холодильного агента:

t_к = t_в2+(5-7 ⁰С) = 28+7 = 35 ⁰С.

7. Определяем р_к по t_к из диаграммы i - lgP для аммиака:

р_к = 16 бар = 1,6 МПа.

8. Определяем степень сжатия:

р_к/р₀ = 1,6/0,12 = 13,3.

9. Определяем р_пр:

р_пр = √р_к*р₀ = √1,6*0,12 = 0,44 МПа.

10. По р_пр определяем t_пр из диаграммы i - lgP:

t_пр = 0 ⁰С.

11. Определяем температуру пара на всасывании в ЦНД:

t₁ = t₀+(5-10 ⁰C) = -33+8 = -25 ⁰С. Находим на диаграмме t₁ и определяем энтропию S₁ = S₂ = 6,15 кДж/⁰К.

Определяем температуру в точке 2 на пересечении изобары рпр c

адиабатой 1-2:

t₂ = 65 ⁰С.

13. Определяем температуру всасывания в ЦВД:

t₃ = t_пр+(5-7 ⁰С) = 0+5 = 5 ⁰С. Определяем энтропию S₃ = S₄ = 5,7 кДж/⁰К.

14. На прересечении адиабаты 3-4 с изобарой р_к находим точку 4 и определяем t₄:

t₄ = 100 ⁰С.

15. Определяем температуру жидкого хладагента в переохладителе:

t₇ = t_по = t_к-(3-5 ⁰С) = 35-5 = 30 ⁰С. На пересечении изоэнтальпии 7-8 с изобарой p_пр находим точку 8.

16. Определяем температуру переохлаждения жидкого хладагента после змеевика:

t_зм = t₉ = t_пр+(5-7 ⁰С) = 0+5 = 5 ⁰С.

17. Определяем параметры в узловых точках по диаграмме i - lgP и заносим их в таблицу:

р, МПа	0,12	0,44	0,44	1,6	1,6	1,6	1,6	0,44	1,6	0,12	0,12
Т, 0С	-25									-33	-33
i, кДж/кг
v, м3/кг	1,2	0,48	0,3	0,12
S, кДж/0К	6,15	6,15	5,7	5,7