Тепловой расчёт аммиачной холодильной машины

Работа № 3

ЗАДАНИЕ

Определить возможность применения двухступенчатого цикла с неполным промежуточным охлаждением и одноступенчатым дросселированием вместо одноступенчатого цикла в аммиачной холодильной машине, предназначенной для поддержания заданной температуры воздуха в камере замораживания (рис.1а), если известны: температура воздуха в камере замораживания t_В; температура воды, поступающей в конденсатор и переохладитель t_W1; температура воды, поступающей из артезианской скважины в промежуточный охладитель паров хладагента t_W2.

РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

1. Принимаем следующий режим работы холодильной машины:

t₀= t_В-(6…8);

t_К=t_W1+10;

t_Р.В= t₅= t_W1+5;

t₁^/= t₀+3.

2. Выполняем построение одноступенчатого цикла в диаграмме lgp-i (контур 1^/-2^/-5^/-5-6-1^/ Рис. 1б). Для чего на пограничной линии х=1 находим положение точки 1, соответствующей температуре t₀, а на пограничной линии х=0 – положение точки 5^/, соответствующей t_К. Через полученные точки проводим изобары, соответствующие давлениям конденсации и испарения р_К и р₀. Положение точки 1^/ находим на пересечении изобары с давлением р₀ и изотермы, соответствующей температуре в данной точке. Далее из точки 1^/ проводим адиабату до пересечения с изобарой р_К и на их пересечении получаем точку 2^/. Положение точки 5 определяем на пересечении изотермы, соответствующей температуре t_Р.В с изобарой р_К. Точка 6 лежит на пересечении перпендикуляра, опущенного из точки 5 с изобарой р₀.

По построенному циклу графически определяем:

давление конденсации р_К, МПа;

давление кипения р₀, МПа;

энтальпии i, кДж/кг в точках 1, 1^/, 2^/, 5, 6.

Затем графически находим температуру паров холодильного агента в конце сжатия t₂^/, ⁰С.

Если температура сжатия паров хладагента выше допустимой (t=160 ⁰C), а также не выполняется хотя бы одно из соотношений (р_К/р₀£9) и (р_К-р₀£1,2 МПа), то делаем вывод, что для исходных рабочих условий нельзя рекомендовать применение одноступенчатого цикла, так как может возникнуть опасность вспышки масла в компрессоре. Помимо опасности вспыши масла при повышенном соотношении р_К/р₀ увеличиваются габаритные размеры компрессора, увеличиваются также энергозатраты на привод компрессора.

Для сопоставления эффективности холодильной машины, работающей по одно- и двухступенчатому циклам, выполняем построение двухступенчатого цикла в диаграмме lgp-i и проводим расчет холодильного коэффициента e.

3. Для построения двухступенчатого цикла предварительно рассчитываем:

оптимальное промежуточное давление, соответствующее минимальной работе, МПа:

температуру холодильного агента, ⁰С:

t₃=t_W2+10

С учетом полученных данных строим двухступенчатый цикл с неполным промежуточным охлаждением и одноступенчатым дросселированием (контур 1^/-2-3-4-5-6-1^/ Рис. 1б). Для этого на построенном цикле проводим изобару, соответствующую давлению р_ПР. На пересечении данной изобары и адиабаты 1^/2^/ получаем точку 2, а с изотермой, соответствующей температуре t₃, получаем точку 3. На пересечении адиабаты, проведенной из точки 3 и изобары с давлением р_К получаем точку 4.

Затем графически находим энтальпии в узловых точках: 1, 1^/, 2, 3, 4, 6.

При этом находим соотношение давлений в ступенях высокого и низкого давлений:

р_К/р_ПР и р_ПР/р₀

разность давлений

р_К-р_ПР и р_ПР-р₀

При этом температура хладагента в точке 4 должно быть меньше 160 ⁰С, отношение давлений должно быть меньше 9, а разность меньше 1,2 МПа.

4. Определяем холодильный коэффициент:

для одноступенчатого цикла

;

для двухступенчатого цикла

.

По окончании расчета делаем вывод о целесообразности применения двухступенчатого цикла вместо одноступенчатого.