Теоретический расчет цикла холодильной машины.

Подбор оборудования системы холодоснабжения

Исходными данными для теоретического расчета цикла холодильной установки являются: расчетная холодопроизводительность машины (определенная по формуле 1) Q_х^уст, Вт, схема теоретического цикла на диаграмме.

По схеме процесса (рис. 3) с учетом характеристики хладагента на линии насыщения (табл. 1−табл. 3) определяются:

− энтальпии в точках 1, 2, 3, 3’ и 4 − i ₁, i ₂ , i ₃, i ₃^’, i ₄;

− давления в точках 1 и 2 − P ₁ и P ₂;

− удельный объем паров в точке 1 (находят из lg Р-i диаграммы, параметры точки 1 (рис. 3)) − ν ₁.

На основании этих данных определяют:

− удельную холодопроизводительность цикла q _о, кДж/кг, по формуле

; (3)

− удельную работу цикла l, кДж/кг, по формуле

; (4)

− удельное количество теплоты, отданное 1 кг холодильного агента в конденсаторе q, кДж/кг, по формуле

; (5)

− удельное количество теплоты, отданное в переохладителе q _п, кДж/кг, по формуле

; (6)

− холодильный коэффициент цикла (количество теплоты, отводимой на единицу затрачиваемой работы), характеризующий экономичность работы холодильной компрессорной машины έ, по формуле

(7)

− удельную объемную холодопроизводительность цикла q_v, кДж/(кг×м³), по формуле

(8)

где ν ₁ – удельный объем паров (расход хладагента), м³/кг;

− массовый расход пара – массовую подачу компрессора М _к, кг/с, по формуле

; (9)

− объемный расход пара – объемную подачу компрессора V_д, в м³/с, по формуле

(10)

− степень сжатия паров в компрессоре по формуле

(11)

− коэффициент подачи компрессора λ на практике определяют, используя графическую зависимость , составленную по данным испытаний однотипных машин (рис. 4) [8]

Рис. 4. Графическая зависимость коэффициента подачи :

1 – для компрессоров с часовым объёмом, описываемым поршнем от 100 до 250 м³/ч; 2 – для компрессоров с часовым объёмом, описываемым поршнем от 300 до 1250 м³/ч

− описываемый объем компрессора или объёмная производительность компрессора V_комп, м³/с, по формуле

. (12)

Теоретический цикл фреоновых холодильных машин рассчитывают аналогично. Различие заключается лишь в том, что индекс 1 заменяется на индекс 1", индекс 2 − на 2".

Ориентируясь на рассчитанный описываемый объем компрессора (объёмная производительность компрессора) V_комп, м³/с, подбирается один или несколько компрессоров соответствующего размера.

В табл. 4 в качестве примера представлены характеристики спиральных компрессоров «Копланд».

Версия электродвигателя определяется индивидуально для каждой модели по каталогам фирмы – изготовителя компрессора.

Таблица 4

Характеристики спиральных компрессоров «Копланд »

Примечание. В спиральных компрессорах «Копланд» серии ZR используются электродвигатели на 50 и 60 Гц.

Требуемая поверхность нагрева теплообменников F _к^тр и F _и^тр, м², определяется по формуле

- для конденсатора:

(13)

- для испарителя:

(14)

где Q _к – теплопроизводительность конденсатора, кВт, определяемая по разности удельных энтальпий в теоретическом цикле:

ü с учетом переохлаждения в конденсаторе по формуле

; (15)

ü без учета переохлаждения в конденсаторе по формуле

, (16)

Q _и – теплопроизводительность испарителя, кВт, определяется по формуле

, (17)

где k _з – коэффициент запаса, равный 1,1…1,2; Δ t _к^ср – средний температурный напор в конденсаторе, ºС, определяется по формуле

(18)

где – температура воды, используемой для охлаждения конденсатора, принимается на 4…6 °С выше t _мн, ºС; – температура воды на выходе из конденсатора, принимается на 5…6 ºС ниже t _кон, ºС;

Δ t _и^ср – средний температурный напор в испарителе, ºС, определяется по формуле

, (19)

где – требуемая температура охлажденной воды, принимается равной температуре воды в поддоне камер орошения или в сборном баке отопленной воды, т.е. , ºС; – требуемая температура охлажденной воды из испарителя, для неавтономных СКВ принимается равной 6…7 ºС.

В курсовой работе для одноступенчатых фреоновых холодильных машин коэффициенты теплопередачи в конденсаторах − К _к, Вт/(м² × ºС), и испарителях − К _и, Вт/(м²×ºС), можно приближенно принять равными:

− К _к=560 + 60, Вт/(м²×ºС) при водяном охлаждении;

− К _и=290 + 60, Вт/(м²×ºС) при охлаждении воды.

По результатам расчета определяется тип и фактическая поверхность нагрева теплообменников при этом запас не должен превышать 15 %.

Приводятся характеристики испарителя кожухотрубного типа Я29-ИКТ и конденсатора кожухотрубного типа Я29-ККТ, представленные в табл. 5 и табл.

Таблица 5

Технические характеристики и размеры испарителей кожухотрубных фреоновых марки Я29-ИКТ/Ф

Окончание табл. 5

Таблица 6

Характеристики испарительных конденсаторов

типа Я29-ККТ (аналог КГТ)