Методические указания. к лабораторной работе

к лабораторной работе

“ИСПЫТАНИЕ ИСПАРИТЕЛЯ И РЕКУПЕРАТИВНОГО

ТЕПЛООБМЕННИКА ТХУ-14”

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

· получение навыков измерения режимных параметров работающего оборудования;

· построение действительного цикла работы холодильной машины;

· оценка основных термодинамических характеристик холодильной машины: холодильного коэффициента, эксергетического к.п.д., удельной эффективной холодопроизводительности компрессора;

· определение тепловых нагрузок, температурных напоров и коэффициентов теплопередачи испарителя и рекуперативного теплообменника, коэффициента теплопроходимости бака хладоносителя.

ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ ХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

Принципиальная схема экспериментального стенда приведена на рис.1. Лабораторная теплохолодильная установка (в дальнейшем ТХУ) включает в себя:

- бессальниковый компрессор 5ПБ10-2-024;

- горизонтальный кожухотрубный конденсатор с площадью теплопередающей поверхности F _к= 4.48 м²;

- горизонтальный форконденсатор с площадью теплопередающей поверхности F _гф=0.7 м²;

- вертикальный форконденсатор с площадью теплопередающей поверхности F _вф= 1.36 м²;

- рекуперативный теплообменник с площадью теплопередающей поверхности F_то =0.21м²;

- горизонтальный кожухотрубный испаритель с площадью теплопередающей поверхности F_и =1.73 м²;

- фильтр-осушитель;

- водяные и рассольный насосы;

- расширительный бак;

- водоохладитель с площадью теплопередающей поверхности F_во = м², предназначенный для охлаждения циркулирующей через конденсатор воды.

Рис.1 Принципиальная схема экспериментального стенда.

1 – компрессор 5ПБ 10-2-024; 2 – реле разности давлений; 3 – манометр; 4 – вертикальный форконденсатор; 5 – горизонтальный форконденсатор; 6 – конденсатор; 7 – рекуперативный теплообменник; 8 – заправочный вентиль; 9 – фильтр-осушитель; 10 – соленоидный вентиль; 11 – смотровое стекло; 12 – терморегулирующий вентиль; 13 – испаритель; 14 – насос; 15 – бак с хладоносителем; 16 – электронагреватель; 17, 21, 27 – расходомеры; 18 – реле температуры; 19, 28 – водяные насосы; 20 – водорегулирующий вентиль; 22 – водоохладитель; 23 – расширительный бак; 24, 25 – трубки контроля уровня; 26 – бак горячей воды; 29 – вентиль подачи горячей воды.

ОПИСАНИЕ РАБОТЫ ТХУ -14

Пар R-22, сжатый в компрессоре, подается в два форконденсатора, включенных параллельно по ходу хладагента, откуда поступает в конденсатор, охлаждаемый циркулирующей водой. Жидкий R-22 из конденсатора подаётся в теплообменник, где переохлаждается, отдавая теплоту пару, поступающему в компрессор, а затем через фильтр-осушитель попадает во внутритрубное пространство испарителя. Регулирование подачи жидкости в испаритель осуществляется терморегулирующим вентилем, чувствительный баллон которого установлен на паровом трубопроводе после теплообменника.

Охлаждающая вода подаётся насосом во внутритрубное пространство конденсатора, где она нагревается. Подогретая вода поступает в специальный водоохладитель с обдуваемой вентилятором развитой оребренной поверхностью теплообмена со стороны воздуха. Охлаждённая в нём вода подаётся в конденсатор.

Промежуточный хладоноситель (водный раствор этиленгликоля) подаётся насосом в межтрубное пространство испарителя, где он охлаждается. Затем хладоноситель поступает в потребитель холода (теплоизолированный бак, внутри которого расположены электронагреватели с регулируемой мощностью). Подогретый раствор этиленгликоля нагнетается насосом в испаритель.

КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ

Для проведения испытаний лабораторный стенд оснащён следующими контрольно-измерительными приборами:

· мановакууметром для определения давления всасывания компрессора Р_вс=Р_о, кг/см²;

· манометром для определения давления нагнетания компрессора Р_н= Р_к, кг/см²;

· расходомером для определения объёмного расхода этиленгликоля, проходящего через испаритель V_х, м³/час;

· медь-константановыми термопарами и стеклянными термометрами для определения температур:

- пара R22 на нагнетательной стороне компрессора t₂, °С;

- пара R22 на входе в конденсатор t₃, °С;

- жидкого R22 после конденсатора t₄, °С;

- жидкого R22 после рекуперативного теплообменника t₅, °С;

- паро-жидкостной смеси R22 на входе в испаритель t₆, °С;

- пара R22 после испарителя t₇, °С;

- пара R22 на всасывающей стороне компрессора t₈, °С;

- хладоносителя на входе в испаритель t₉, °С;

- хладоносителя на выходе из испарителя t₁₀, °С;

- воды на входе в конденсатор t₁₁, °С;

- воды на выходе из конденсатора t₁₂, °С;

- наружного воздуха около бака с хладоносителем t_н;

· измерительным комплексом приборов К-50 для определения мощности, потребляемой двигателем компрессора N_э и электронагревателями N_н (квт).

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

Экспериментальный стенд работает в режиме холодильной установки.

Измерения проводятся после установления стационарного режима работы холодильной установки, о чем свидетельствуют стабильные значения параметров, фиксируемых всеми контрольно-измерительными приборами.

Показания контрольно-измерительных приборов снимать 3-4 раза через каждые 10 минут и заносить в таблицы №1 и №2, формы которых указаны в разделе 7 данной методики.

Заполненные таблицы измерений представить преподавателю, ведущему занятия для проверки.

Опытные данные обработать.

После окончания испытаний обсудить их результаты совместно с преподавателем.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ОБРАБОТКЕ ОПЫТНЫХ ДАННЫХ

Результаты измерений усреднить для дальнейшего использования средних значений всех параметров.

По средним значениям давлений конденсации Р_к, испарения Р₀ и температур t_2, t_3, t_4, t_5, t_6, t_7, t₈ построить в диаграмме S-Т действительный цикл работы холодильной машины как показано на рис. 2. При этом вместо номеров точек проставить действительные значения их температур.

Положение точки 1 ориентировочно найти на пересечении изоэнтропы S₂ c изобарой Р₀.

По значениям давлений Р₀ и Р_к определить температуры кипения и конденсации R22 (t₀ и t_к, °С). Проставить значения t₀ и t_к на диаграмме S-Т.

Рис. 2. Изображение цикла холодильной машины в диаграмме S -Т.

Вычислить средние значения температур воды и хладоносителя

`t_в = 0.5×(t₁₁+ t₁₂ ), °С,

`t_х = 0.5×(t₉ + t ₁₀ ), °С

и нанести их на диаграмму.

Определить энтальпии (h) точек 1, 2, 6, 7, 8 цикла и занести их в таблицу № 3, форма которой дана в разделе 7.

Тепловая нагрузка испарителя

_, кВт,

где: r_х – плотность этиленгликоля, определяемая по его температуре `t_х и концентрации x, кг / м³;

с_х – удельная теплоёмкость этиленгликоля, определяемая по его

температуре `t_х и концентрации x, кдж / кг.

Теплопритоки к хладоносителю от электронагревателей бака

Q_н =åN_н, кВт,

где N_н – мощность электронагревателя, кВт.

Теплопритоки к хладоносителю, поступающие через наружные поверхности бака и трубопроводов

Q_нар = Q₀ –Q_н, квт.

Общий температурный напор в испарителе

, (К).

Коэффициент теплопередачи испарителя

к_и = , (Вт/(м²×К)).

Коэффициент теплопроходимости к×F_б бака хладоносителя

к×F_б = , (Вт/К).

Массовый расход холодильного агента, циркулирующего в системе

G_а = , (кг/с).

Тепловая нагрузка рекуперативного теплообменника

Q_т = G_а , (кВт).

Коэффициент теплопередачи рекуперативного теплообменника

, (Вт/(м²К)),

где q_т - общий температурный напор в теплообменнике,

q_т = , (К).

Адиабатический холодильный коэффициент цикла

= ,

где: q₀ - удельная холодопроизводительность, (кДж / кг),

q₀ = h₇ – h₆;

l - удельная адиабатная работа сжатия компрессора, (кДж / кг),

l = h₂ – h₁.

Холодильный коэффициент эквивалентного цикла Карно

= ;

где - абсолютные температуры кипения и конденсации холодильного агента (К), (К).

Адиабатический эксергетический к.п.д. цикла

Удельная эффективная холодопроизводительность компрессора

,

где DQ₀ = (0.05 … 0.07)Q₀ – потери холода в окружающий воздух через наружные поверхности испарителя, теплообменника, охлаждаемых фреоновых трубопроводов и арматуры.

ТАБЛИЦЫ ИЗМЕРЕНИЙ

Таблица № 1

№ изм.

Давление кг ¤ см^2

Расход м^3¤час

Температуры, измеренные термометрами, °С

Мощность кВт.

Pк

P0

Vx

t2

t6

t7

t8

t9

t10

tн

Nн

Nэ

111 1

Средн

Примечание: величину N_э определяют суммированием мощностей в фазах А, В и С.

Таблица № 2

Точки измерения.	Термоэдс термопар, мкв.
t3	t4	t5	t6	t7	t9	t10
Точки переключателя.
Изм. № 1
Изм. № 2
Изм. № 3
Eср, мкв.
tср, °С

№ точки
Энтальпия, h, кДж ¤ кг

Таблица № 3

Дата добавления: 2015-08-26