Расчет цикла одноступенчатой паровой холодильной машины, определение параметров хладагента

     МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ 

     ХАРЬКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

     ПИТАНИЯ И ТОРГОВЛИ

     кафедра холодильного оборудования 
 
 
 
 
 
 
 

     Расчетно-графическая  работа 

     на  тему: “Расчет цикла одноступенчатой  паровой холодильной машины,

     определение параметров хладагента.

     Подбор  компрессора и конденсатора” 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                 Выполнил: студент 3-го курса

                                                 гр. М- 17 ФОТС

                                                 Мошнин Е. С.

                                                 Проверила:

                                                 Петренко Е. В. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Харьков 2010 

     Содержание 

     1. Задание для РГР………………………………………………………………3

     2. Тепловой расчет………………………………………………………………4

     3. Подбор компрессора холодильной  машины…………………………………7

     4. Подбор электродвигателя КМ………………………………………………...8

     5. Подбор конденсатора…………………………………………………………9

     6. Вывод………………………………………………………………….……..10

     7. Приложение (диаграмма i- lgp со встроенным циклом одноступенчатой паровой холодильной машины) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     1. Задание РГР 

     Выбрать и подобрать холодильное оборудование (компрессор и конденсатор) для холодильной  установки производительностью  Q₀ = 2 кВт с циркуляционным водоснабжением. Холодильная установка обслуживает камеру первой стадии двух этапного замораживания мяса на холодильнику мясокомбината который расположен в городе Каменск-Подольск поддержание заданной температуры воздуха  t_п = - 12°С в холодильной камере совершается при помощи батарей охлаждения. 

       
 
 
 
 
 
 
 
 
 

           Рисунок 1. Одноступенчатая холодильная машина, что работает по теоретическому циклу: а – принципиальная схема (В – испаритель; ВР – отделитель жидкости; РВ – регулирующий вентиль (дросель); ПО – переохладитель; КД – конденсатор; КМ – компресор); б – построение цикла в диаграмме S – T; в – построение цикла в диаграмме lgp-i. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     2. Тепловой расчет 

     Рабочий режим холодильной установки  характеризуется температурами  кипения t_o, конденсации t_к, переохлаждения (жидкого хладагента перед регулирующим вентилем) t_пер, всасывания (пары на входе в компрессор) t_вс.

     При определении расчетных параметров окружающего воздуха учитываем  температурный режим летнего  периода.

     Расчетные параметры воздуха для города: Запорожье

     t_з.п. - (температура воздуха летняя) t_з.п. = + 33 ⁰С;

     φ_з.п. - (относительная влажность воздуха - летняя) φ_з.п = 39%.

      

     За  i- в диаграммою (приложеним 2) для влажного воздуха находим первоначальное значение энтальпии, которое соответствует температуре воздуха летнего месяца и относительной влажности  воздуха в этом месяце следовательно i = 67кДж/кг.

     После определим температуру по влажному термометру t_м.т. = 22 ⁰С,                   (пересечение линии i = 64 кДж/кг, которая характеризует содержание теплоты в воздухе, с линиею φ = 100 %).

     Температура обратной воды t_w (води, что подается на конденсатор) принимают на 3...4⁰С выше температуры влажного термометра, следовательно, принимаю: 

     t_w = t_м.т. + 3= 23 + 3 = 25 ⁰С.

     Используя исходящие данные, учитывая, что конденсатор входит в состав холодильной установки, которая обслуживает холодильную камеру для замораживания мяса и работает на циркуляционной воде выбираем испарительный конденсатор. В конденсаторах такого типа сравнительно небольшой расход циркуляционной воды, поэтому не нужна установка специального устройства для охлаждения воды.

     Определяю рабочий режим работы холодильной  машины. В качестве хладагента принимаю аммиак.

     Температуру кипения t_o принимаю в зависимости от температуры помещения и способа охлаждения. При охлаждении помещения при помощи батарей охлаждения температура кипения хладагента определяю как t_о = t_п - (7...10)⁰С следовательно:

     t_о = t_п - 10 = -12 - 10 = -22⁰С.  

     Для предотвращения влажного хода компрессора пара хладагента перед ним перегревается. Для машины, которые работают на аммиаке, безопасность работы обеспечивается при перегреве пара на 5...15⁰С.

     Принимаю температуру пара хладагента на 7⁰С выше температуры кипения:

     t_в.с. = -22 + 7 = -15⁰С.                                    

     Температура конденсации для испарительного конденсатора определяю по приложению 3. Учитывая условия окружающего  воздуха (t_з.п = +33⁰С,  φ_з.п.= 0.39) и плотность теплового потока q_F, що для випарних конденсаторів становить: q_F = 2000Вт/м², принимаю температуру конденсации t_k =+37⁰С.

     Температура переохлаждения жидкого хладагента принимаю на 5⁰С выше температуры циркулирующей воды:

     t_пер = 25 + 5=30 ⁰С.

     По  полученным температурам (t_o, t_к, t_вс, t_пер) выполняем построение цикла одноступенчатой паровой машины в диаграмме lgр – і, нумерацію узловых точек расставляем соответственно с рис. 2  

     

     Рисунок 2. Построение цикла одноступенчастой паровой холодильной машины в диаграмме lgр – і 

     Результаты определения параметров холодильного агента фиксируем в таблице 1. 

     Таблица 1

     Параметри холодильного агента в узловых точках

 

     Тепловой  расчет одноступенчастой холодильной машины: 

     Удельная  массовая холодопроизводительность:

             q₀ = i_1´ - i₄,=1440-330=1110 (кДж/кг),  

     Удельный  обьем холодопроизводительности:

           q_v = q₀/v₁,=1110/0.77=1441 (кДж/м³), 

     Удельная  теоретическая работа сжатия:

           q_вн = i₂ - i₁,=1800 -1440=360 (кДж/кг), 

     Теплота что получает 1 кг холодильного агента в конденсаторе:

           q_к = i₂ – i₃',=1800 - 370=1430 (кДж/кг), 

     Теплота что получает 1 кг холодильного агента в переохладителе:

           q_по = i₃' - і₃,=370 - 330= 40 (кДж/кг), 

     Теплота что получает 1 кг холодильного агента в конденсаторе и переохладителе:

           q_{к+ по} = i₂ - і₃, =1800 - 330=1470(кДж/кг), 

     Тепловой  баланс холодильной машины:

           q = q₀ +q_вн,=1110 + 360=1470 (кДж/кг),  

     Теоретический холодильный коэффициент:

           e = q₀/q_вн, =1110/ 360= 3,1 

     Холодильный коэффициент холодильной машины, что работает на обратном цикле Карно при тех же температурах кипения и конденсации:

           e_к = Т₀/(Т_к – Т₀)=(273-22)/((273+33) - (273-22))=4,2                
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Подбор компрессора 

     Из  условия известно, что  Q₀ = 2 кВт тогда:

1. Расшитую  массовую производительность компрессора:

     G₀ = Q₀/q₀,=2/ 1110 = 0, 0018 (кг/с), 

2. Обьем пара хладагента, что всасывается компресором холодильной машины:

     V₀ = G₀ · v₁,=0,0018 · 0,8= 0,0014 (м³/с)  

3. Рассчитываю  коэффициент подачи компрессора  λ:

     λ = λ_с · λ´_w=0,640 · 0,8=0,5

       Рассчитываю объемный коэффициент  λ_с с учетом того, что для компрессоров, что работают на аммиаке относительное мертвое пространство С = 0,045, показатель политропы расширения (для аммиачных компрессоров m = 0,95...1,1)

     

     Коэффициент λ´_w учитывающий объемные потери, что происходят в компрессоре, рассчитываю по формуле:

     λ´_w = Т₀/ Т_к=251/ 310= 0,8

     Проверяем по диаграмме коэффициент подачи компрессора, учитывая

       П = Рк/ Ро (степень сжатия) П = 0,105при λ =0,5. 

4. Описываемый  обьем:

     V_h = V₀/λ, = 0,0014/  0,5=0,0028 (м³/с) 

     Подбираю  по этому обьему компрессорный агрегат это 1А110-7-2.

     Для окончательного выбора выполним рассчет  и підбор електродвигателя КМ. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     4. Подбор электродвигателя  КМ 

1. Определяем  сначала теоретическую (адиабатную)  мощность N_T (у кВт) компресора:

     N_t = G₀ · q_bh=0, 0018 · 360 = 0.64 кВт. 

2. Определяю  действительную (индикаторную) мощность  N_i (у кВт) компресора:

     N_i = N_T/ η_і, =0,64/ 0,79 = 0,8 кВт.

     Индикатор к.п.д. принимаю по среднему значению.

3. Рассчитаем  эффективную мощность КМ:

     N_e = N_i / η =0,8/ 0,87= 0,9 кВт.