Пример решения задач. Задача. Определить холодильный коэффициент цикла (ε)

Задача. Определить холодильный коэффициент цикла (ε), по которому работает ПКХУ (рис. 9.2) на фреоне-12 и теоретическую мощность двигателя компрессора (N), если известно: холодопроизводительность установки Q ₀=600 МДж/ч, состояние фреона на входе в компрессор определено параметрами t ₂ = –15°C и X ₁=1 (сухой насыщенный пар), температура конденсации 30°C, эта же температура и на входе дроссельного вентиля при X =0.

Решение

1. Так как на входе в КП (т. 1) X ₁=1, то t ₁= t_s (P ₂) и, соответственно, P ₂= P_s (t ₁). По таблице термодинамических свойств паров фреона-12 находим

P ₂= P_s (–15°C)=0,183 МПа,

h ₁= h ′′(–15°C)=566,43 кДж/кг,

s ₁= s ′′(–15°C)=4,761 кДж/(кг×К)

2. На участке «выход КП – вход ДВ» (т. 2–4) процесс изобарный P = P ₁=const. Конденсация идет при температуре насыщения, отвечающей этому давлению, т.е. t ₄=30°C= t_s (P ₁) и P ₁= P_s (30°C). По тем же таблицам находим P ₁=0,743 МПа, h ′(P ₁)= h ₄=447,86 кДж/кг.

3. На участке КП (т. 1–2) процесс изоэнтропийный. КП повышает давление от P ₂ до P ₁ и > , т.е. на входе КП фреон-12 в состоянии «сухой перегретый пар». По соответствующим таблицам находим для P =0,743 МПа и s =4,761 кДж/(кг×К), что h ₂=587,5 кДж/кг.

Таким образом, условиям задачи отвечает T-s -диаграмма, представленная на рис. 9.3.

а). Определение холодильного коэффициента:

,

отсюда получаем:

б). Определение теоретической мощности двигателя компрессора (): т.к. , а , то и

кВт.

Ответ: ε=5,63; кВт.

Задачи

9.1. Воздушная холодильная машина должна обеспечить температуру в охлаждаемом помещении t _охл=2°С при температуре окружающей среды t _о=25°С. Холодопроизводительность машины 950 МДж/ч. Давление воздуха на выходе из компрессора Р ₂=0,55 МПа, давление в холодильной камере Р ₁= 1,0 бар. Определить мощность двигателя для привода машины, расход воздуха, холодильный коэффициент и количество теплоты, передаваемое окружающей среде. Подсчитать холодильный коэффициент машины, работающей по циклу Карно в том же интервале температур. Представить цикл в T-s -диаграмме.

9.2. Воздушная холодильная установка имеет холодопроизводительность, равную 850 МДж/ч. Состояние воздуха, всасываемого компрессором, характеризуется давлением Р ₁=0,1 МПа и температурой t ₁=–5°С. Давление воздуха после сжатия Р ₂= 4 бар. Температура воздуха, поступающего в расширительный цилиндр, равна 20°С. Определить теоретическую мощность двигателя компрессора и расширительного цилиндра, холодильный коэффициент установки, расход воздуха, а также количество теплоты, передаваемой охлаждающей воде.

9.3. Холодопроизводительность воздушной холодильной установки – 84 МДж/ч. Определить ее холодильный коэффициент и теоретическую мощность двигателя, если известно, что максимальное давление воздуха в установке Р ₂=5 бар, минимальное давление Р ₁=0,11 МПа, температура воздуха в начале сжатия t ₁=0°С, а при выходе из охладителя t ₃=20°С. Сжатие и расширение воздуха принять политропным с показателем политропы n = 1,27.

9.4. Паровая компрессорная холодильная установка в качестве рабочего тела использует двуокись углерода. Компрессор всасывает насыщенный пар и изоэнтропно сжимает его, превращая в сухой насыщенный пар при давлении, соответствующем температуре конденсации t ₂=25°С. Из компрессора двуокись углерода поступает в конденсатор, где при постоянном давлении превращается в жидкость, после чего расширяется в расширительном цилиндре до давления, соответствующего температуре испарения t ₁= –10°С. При этой же температуре двуокись углерода поступает в охлаждаемое помещение, где, забирая теплоту от охлаждаемых тел, испаряется, образуя влажный пар со степенью сухости Х_1.. Определить удельную холодопроизводительность установки, теплоту, отданную в конденсаторе, работу затраченную в цикле, и холодильный коэффициент.

9.5. Компрессор углекислотной холодильной установки всасывает сухой пар и сжимает его по адиабате. Температура испарения углекислоты t ₁= –10°С, а температура конденсации t ₃=20°С. После конденсации жидкая углекислота расширяется в редукционном вентиле. Определить тепловую нагрузку конденсатора, если холодопроизводительность углекислотной установки равна 420 МДж/ч. Представить цикл в T-s -диаграмме.

9.6. В углекислотной холодильной установке с регулирующим вентилем компрессор всасывает сухой пар и сжимает его по адиабате так, что его энтальпия становится равной 800 кДж/кг. Температура испарения углекислоты t ₁= –25°С, а температура ее конденсации t ₃=25°С. Определить часовой расход CO₂ и теоретическую мощность двигателя, если холодопроизводительность установки Q = 500 МДж/ч.

9.7. Из испарителя аммиачной холодильной установки пар выходит сухим насыщенным при температуре t ₁= –20°С. Температура адиабатно сжатого пара аммиака t ₂ = 25°С. Пройдя через конденсатор и переохладитель, пар превращается в жидкий аммиак с температурой t = 15°С. Принимая производительность холодильной установки Q ₀ = 295 кДж/с, провести сравнение данной установки с установкой, работающей без переохлаждения, определив для них холодопроизводительность 1 кг аммиака, часовой расход аммиака, холодильный коэффициент и теоретическую мощность двигателя холодильной машины.

9.8. Аммиачная холодильная установка должна производить 500 кг/ч льда при 0°С из воды, имеющей температуру 20°С. Компрессор этой установки всасывает пар аммиака при температуре –10°С и степени сухости X = 0,98 и сжимает его адиабатно до давления 1 МПа. Из компрессора пар аммиака поступает в конденсатор, где конденсируется, причем жидкий аммиак переохлаждается до 15°С. После дросселирования аммиак поступает в испаритель, где он испаряется при температуре –10°С и вновь всасывается компрессором. Определить часовой расход аммиака, холодопроизводительность установки, количество теплоты, отводимой в конденсаторе охлаждающей водой, степень сухости аммиака в конце дросселирования и теоретическую мощность двигателя для привода компрессора. Представить цикл в T-s -диаграмме. Теплоту плавления льда принять равной 330 кДж/кг.

Дата добавления: 2015-10-29