Выбор варианта для выполнения контрольной работы основан на цифре студента указанной в зачетной книжке. Если шифр четырёхзначный, то первая цифра не учитывается. Если шифр двух или однозначный, то добавляются нули перед цифрой, чтобы получить трёхзначную цифру.
Например: для шифра 057 выбор данных будет:
tкам = -10°C; tвд1 = 20°C; Qo = 80кBт; хладагент – R717;
При выполнении данного раздела следует:
1. выбрать исходные данные;
| № цифры шифра | Цифра шифра | |||
| Первая | Вторая | Последняя | ||
| Наименование параметра | ||||
| Температура в камере, tкам, °C | Температура воды tвд1, °C | Холодопроизводительность Q0, кВт | Хладагент | |
| -10 | R 134 a | |||
| -20 | R 134 a | |||
| -30 | R134 a | |||
| R 22 | ||||
| -5 | R 22 | |||
| -15 | R 22 | |||
| -25 | R 117 | |||
| -3 | R 117 | |||
| -13 | R 117 | |||
| -23 | R 117 |
2. по заданным величинам определить температурный режим и изобразить цикл холодильной машины в тепловой диаграмме i = lg P;
3. выполнить расчёт основных характеристик цикла.
Температура кипения [ tо] холодильного агента определяется в зависимости от температуры воздуха в охлаждаемой камере. При непосредственном охлаждении
tо = tкам – (∆t), °C,
где t кам – температура воздуха в камере, °C; ∆ t = 7…10 °C,
перепад температур между воздухом в камере и кипящего холодильного агента, °C.
Температура конденсации [ tк] определяется в зависимости от температуры теплоотводящей среды. При охлаждении конденсатора водой
tк = tвд1 + ∆tк, ° C,
где tвд1 – температура воды на входе в конденсатор, ° C;
∆ tк = 6…10 °C перепад температур между входящей в аппарат водой и конденсирующимся холодильным агентом.
Температура всасывания [ tвс] зависит от условий работы компрессора. Она равна:
tвс = t 0 + ∆tпер, °C,
где ∆tпер – нагрев пара холодильного агента перед сжатием в компрессоре:
- для аммиачных машин берётся равным 5 ÷15 °C;
- для фреоновых 10 ÷ 40 °C.
В работе следует брать ∆t = 0 °C.
Температура жидкого холодильного агента перед дроссельным вентилем [ tп ] зависит отналичия в холодильной машине переохладителя или регенеративного теплообменника.
В контрольной работе не учитывается наличие переохлаждения, поэтому жидкий холодильный агент поступает в дроссельный вентиль с температурой конденсации tк .
После определения t о, tк, t вс, t ппроизводится построение цикла холодильной машины в диаграмме i = lg P для заданного холодильного агента. Диаграмма с циклом должны обязательно прилагаться к контрольной работе.
lgp,
MПа
I,кДж/кг
Рис.1. Цикл одноступенчатой холодильной машины
Изображение цикла (рис.1) следует начинать с нанесения линий t о и tк, проведя горизонтальные линии. При пересечении t о с правой пограничной кривой получим точку 1, характеризующую состояние сухого насыщенного пара (конец кипения). Так как перегрев пара не учитывается, то из точки 1 по адиабате (S = Const) проводится линия процесса сжатия в компрессоре. Состояние конца сжатия характеризуется точкой 2, получаемой при пересечении адиабаты с изобарой P к, которая соответствует температуре конденсации tк.
Точка 2" характеризует начало конденсации холодильного агента, при этом степень сухости x = 1. Точка 3' получается при пересечении изотермы tк (изобары P к) с левой пограничной кривой, когда x = 0. Из точки 3 проводится вертикально вниз линия до пересечения с изотермой t 0. Получается точка 4, характеризующая процесс дросселирования от P кдо P 0.
После построения цикла необходимо составить таблицу (образец ее оформления показан ниже), в которую заносятся параметры характерных точек, взятых из диаграмм и справочных таблиц.
Таблица основных параметров характерных точек цикла
| № точек | Температура, t, °C | Давление, P,МПа | Энтальпия, i, кДж/кг | Уд.объём, v, м /кг | Степень сухости, x, кг/кг |
| 1" | |||||
| 2" | |||||
| 3' | |||||
По данным из таблицы определяются:
1. Удельная массовая холодопроизводительность:
q0 = i1" - i4, кДж/кг.
2. Удельная работа сжатия холодильного агента в компрессоре:
l = i2 - i1", кДж/кг.
3. Удельная теплота, отводимая от холодильного агента в конденсаторе:
qк = i2 + i3", кДж/кг.
4. Уравнение теплового баланса:
qк = q0 + l, кДж/кг.
5. Холодильный коэффициент теоретического цикла:
e = qо / l, кг/с
6. Массовая производительность компрессора, то есть масса холодильного агента, циркуляцию которого обеспечивает компрессор за 1 секунду:
Mа = Q0 / q0, кг/с.
7. Удельная объёмная холодопроизводительность компрессора:
q v = q0 / v1', кДж/м³.
8. Действительная объёмная производительность компрессора, то есть объём паров, отбираемых компрессором из испарителя:
V д = M а · V1' = Q 0 / q v, м³/с.
9. Объём, описанный поршнями компрессора:
V h = V д / λ, кг/с,
где λ – коэффициент подачи компрессора (объёмные потери в компрессоре), зависит от режима работы, вида холодильного агента, конструкции компрессора и рассчитывается:
λ = λi λw.
Здесь λi – объёмный индикаторный коэффициент, учитывающий объёмные потери в компрессоре из-за наличия мёртвого пространства и сопротивления в клапанах:
λi = 1 – с (P к / P 0 – 1),
где с – относительное мёртвое пространство в компрессоре:
- для аммиачных с = 0,04…0,05;
- для фреоновых с = 0,03…0,04.
λw – коэффициент подогрева, учитывающий объёмные потери от нагрева холодильного агента в цилиндре компрессора.
λw = T 0 / T к = ( 273 + t 0) / ( 273 + t к ).
10. Теоретическая мощность, затрачиваемая компрессором на адиабатическое сжатие холодильного агента:
N т =M а · l, кВт.
11. Индикаторная мощность, затрачиваемая в действительном рабочем процессе на сжатие холодильного агента в цилиндре компрессора:
N i = N Т / ηi, кВт,
где ηi – индикаторный КПД, учитывающий энергетические потери от теплообмена в цилиндре и от сопротивления в клапанах при всасывании и нагнетании:
ηi = λw + b · t о,
- для аммиака b = 0,001;
- для фреона b = 0,0025.
12. Эффективная мощность – мощность на валу компрессора с учётом механических потерь (трение и т.д.):
Ne = Ni / ηмех, кВт,
где η мех = 0,7…0,9 – механический КПД.
13. Мощность на валу электродвигателя:
Nэл = Ne / ηэл, кВт,
где ηэл = 0,8…0,9 - коэффициент полезного действия (КПД) электродвигателя.