Расчет двухступенчатой холодильной машины

Расчет двухступенчатой холодильной машины.
1. Исходные данные.
-Q0 =60– холодопроизводительность, кВт.
-t0 = -20– температура кипения, ⁰С.
- tк =+35– температура конденсации, ⁰С.
- Фреон R22- хладагент

 


2. Задание
-изобразить схему и цикл двухступенчатой паровой холодильной машины в диаграммах S-T или i-lg P.
- составить таблицу параметров узловых точек цикла.
- рассчитать двухступенчатую холодильную машину.

Методические указания.
1. Обосновать применение схемы двухступенчатого сжатия, определив степень сжатия Pк/P0
2. Исходя из мининальной затрачиваемой работы на производство холода,найти промежуточное давление. Pm=
3. Дл аммиачьной холодильной машины выбрать схему с полным промежуточным охлаждением пара в ПС (промежуточный сосуд) со змеевиком.
4. Для фреоновых холодильных машин выбрать схему с двумя теплообменниками и неполным промежуточным охлаждением. 


Точки Параметры
P,мПа t, ⁰С V3, м/кг i, кДж/кг Х
1 0,25 0 0,12 410 0
1I 0,25 -20 0.09 395 1
2 0.61 48 0.048 437
3 0,61 40 0.044 434
4 1. 5 80 0.024 455
5 1, 5 34 245
6 1.5 25 230
6I 0,61 6 230 0.11
7 1,5 12 215
7I 0,25 -20 215 0.17
9 0.61 6 0.038 405 1
В двухступенчатой холодильной машине со змеевиковым (ПС) и полным промежуточным охлаждением холодильного агента после первой ступени хладагент направляется в ПС, где охлаждается до состояния насыщенного пара и затем поступает в компрессор высокого давления. Жидкий холодильный агент переохлаждается в змеевике ПС. Недорекуперация в процессе охлаждения жидкости в змеевике составляет 3-5 ⁰С.
Для аммиачных холодильных машин величину перегрева на всасывании компрессором, следует выбирать в пределах tпер=5-15⁰С. Во фреоновых холодильных машинах перегрев следует принимать в пределах tпер=10-40⁰С/
Для аммиачных холодильных машин tп определяется их теплового баланса регенеративного теплообменника
Pк/P0=15/2.5=6
i1-i1=i5-i6
i6=i5-(i1-i1)
245-(410-395)=230

Массу хладагента всасываемого компрессором верхней ступени следует определять из теплового баланса ПС
Ga*i2+Gab*c *i6=Gab*c *i3+Ga *i7
Gab*c=G*i2-i7/i3-i6
В двухступенчатой холодильной машине с двумя теплообменниками перед компрессором второй ступени происходит смещение холодильного агента из компрессора низкой ступени с паром из жидкостного теплообменника.
Хладагент в результате смещения охлаждается. В парожидкостном теплообменнике происходит процесс переохлаждения жидкого хладагента за счет перегрева пара, отсасываемого компрессором низкой ступени из испарительной системы. В жидкостном теплообменнике жидкий хладагент переохлаждается за счет кипени дросселированного жидкого холодильного агента.
Температура жидкого холодильного агента после жидкостного теплообменника определяется с учётом недорекуперации (5-7) ⁰С.
Состояние пара холодильного агента перед компрессором высокой ступени определяется из уравнения смещения.
Ga * i2+( Gab*c-Ga)*i6= Gab*c * i3
I3=i9 + Ga/ Gab*c(i2 - i9)
405+0.33/0.36(437-405)=434.3
Состояние холодильного агента после парожидкостного ренегеративного теплообменника определяется из теплового баланса теплообменника.
Ga(i1 - i1)= Gab*c(i5 – i6)
Масса хладагента верхней ступени определяется их теплового баланса системы, состоящей их двух теплообменников и вспомогательных РВ.
Ga (i1 - i1)= Gab*c * i5-Ga(i1 – i1)=Ga * i7 +( Gab*c – Ga) * i9
Gab*c=Ga(i9 – i7 ) – (i1 – i1)/i9 – i5


Результаты расчета двухступенчатой холодильной машины.
Рассчитываемый параметр Компрессор низкой ступени Компрессор высокой ступени
Удельная массовая хладопроизводительность,q0 кДж/кг 180
Удельная обьёмная хладопроизводительность,q0 кДж/кг 1500
Масса хладагента, проходящяя через компрессор,Gaкг/с 0.33 0.36
Действительный обьём пара, проходящий через компрессор, Vg м3/с 0.03 0.01
Коэффициент подачи Л 0.83 0.76
Теоретический обьём,описанный поршнями компрессора Vh.По обьёму,описанному поршнями,подбирается по каталогу один или несколько компрессоров на каждую ступень.При этом необходимо сохранить расчётное отношение обьёмов ∑ 0.03 0.01
Адиабатная мощность,NaкВт. 8.9 7.56
Индикаторная мощьность Ni кВт. 11.1 9.56
Индикаторный КПД,ni 0.81 0.79
Мощность трения, Nтр кВт 1.8 0.4
Эфективная мощность Nэ кВт 12.9 9.96
Мощность эл.двигателя Nэ кВт. По каталогу проверяется соответствие требуемого и поставляемого с компрессором эл.двигателя 14.1 11
Холодильный коэффициент цикла Е 6.1 3.65
Действительный коэффициент Еg 2.9

 


Низкая ступень сжатия
Удельная массовая холодопроизводительность,q0 кДж/кг
1. q0 =i1 – i7=395-215=180 кДж/кг
Удельная обьёмная хладопроизводительность,q0 кДж/кг
2. qv=q0/v=180/0.12=1500 кДж/ м3
Масса хладагента, проходящяя через компрессор,Gaкг/с
3. Ga=Q0/q0=60/180=0.33кг/c
Действительный обьём пара, проходящий через компрессор, Vg м3/с
4. Vg=Ga *V1=0.33 * 0.12 =0.03 м3/с
Коэффициент подачи Л
5. Л = (Pm/Po)=0.83
Теоретический обьём,описанный поршнями компрессора
6. Vh= Vg /л=0.04/0.83=0.03
Адиабатная мощность
7. Na = Ga * (i2 - i1)=0.33(437-410)=8.9кВт
Индикаторная мощьность
8. Ni=Na/ni=8.9/0.8=11.1
Индикаторный КПД
ni=0.81
Мощность трения
9. Nтр=Pтр *Vh=60 * 0.03=1.8 кВт
Эфективная мощность
10. Nэ=Ni+ Nтр=11.1+1.8=12.9кВт
Мощность эл.двигателя
11. Nэл=(1.1 - 1.5)Nэ=1.1 * 12.9=14.1кВт
Холодильный коэффициент цикла
12. Е= q0/i2 * i1=182/435-397=4.78

Высокая ступень сжатия
Масса хладагента, проходящяя через компрессор,Gaкг/с
1. Gaвс=Ga * (i2-i7)-(i1-i1)/i3-i6=0.33 * (405-215-410-395)/405-245=0.36 кг/с
Действительный обьём пара, проходящий через компрессор, Vg м3/с
2. Vgвс=Gaвс *V3=0.36 * 0.044=0.01 м3/с
Теоретический объем
3. Vhвс=Vgвс/лвс=0.01/0.76=0.01 м3/с
4. Адиабатная мощность
5. Naвс=Gaвс(i4-i3)=0.36(455 - 434)=7.56кВт
6. Индикаторная мощьность
7. Niвс=Naвс/niвс=75.6/0.79=9.56aкВт
8. Мощность трения
Nтр=Pтр *Vh=40 * 0.01=0.4 кВт
Мощность эл.двигателя
9. Nэл(1.1-1.5) * Nэ=1.1 * 9.96=11 кВт
Холодильный коэффициент цикла
10. E=Q0/Naнс * Naвс=60/8.9+7.56=1.2
Действительный коэффициент Eg
11. Eg=Q0/Niнс * Niвс