|
Лекция №3
Задача 1. Рассчитать схему одноступенчатого компрессионной холодильной установки для следующих условий: расчетная холодопроизводительность Qo=1000 кДж/с = 1 МДж/с. Температура рассола на входе в испаритель(tн1) =-18 оС. На выходе из испарителя(tн2) = -25 оС. Температура охлаждающей воды на входе в конденсатор(tв2) =20оС. На выходе из конденсатора(tв1) =30оС. Хладоагент - аммиак. Для дополнительного охлаждения жидкого аммиака может быть использована артезианская вода с температурой на входе в охладитель = 10оС. Располагаемый дебит этой воды 1,4 кг/с. К.п.д. компрессионной установки принять η i= 0,8.
Решение. Принимаем конечную разность температур в испарителе:
tо= tн2-△tи= -25+(-3)= -28 оС
Конечная разность температур в конденсаторе составляет 5 оС
△tк=tк-tв1;
tк= tв1+△tк=30+5=35 оС
Задаемся перепадом температур жидкого аммиака в охладителе:
△tхол=t3-t4=10 оС
Далее находим параметры хладоагента в характерных точках:
Таблица 1 - Параметры хладоагента
Точки | Р,МПа | Т,К | i,кДж/кг | S, кДж/кг∙К | e, кДж/кг |
0,13 | 3,25 | ||||
2' | 1,38 | 3,5 | |||
1,38 | 4,78 | ||||
1,38 | 4,66 | ||||
0,13 |
Данные таблицы найдены с помощью i,S -диаграммы для аммиака.
i 2 =i 1 +l a/ ηi=i 1 + (i 2' -i 1)/ ηi= 1640+(2020-1640)/0,8=2100 (кДж/кг)
Удельная внутренняя работа компрессора:
li = l a/ ηi = (2020-1640)/0,8=475 (кДж/кг)
Удельный расход тепла на единицу рабочего агента в отдельных аппаратах установки:
qo=i1-i5 = 1640-536 = 1104 (кДж/кг)
qк= i2-i3 =2100-582=1518(кДж/кг)
qохл =i3-i4 = 582-536=46(кДж/кг)
Расход рабочего агента:
G = Qo/qo =1000/1077=0,928 (кг/с)
Энергетический баланс:
q= li + qo + qк + qохл = 475+1077+1533+46 =3131 (кДж/кг)
Массовый расход:
G=Qo/qo=1000/1104=0,905 (кг/с)
qo= i 1- i 5=1640-536=1104 (кДж/кг)
Производительность компрессора:
V = G∙V1 = 0,928∙0,88 =0,816 (м3/с), где V1=0,88 - удельный объем, определяемый по i,S - диаграмме.
Qк= G∙ qк=0,928 ∙1533=1422,624 (кДж/кг)
Qохл= G∙ qохл=0,928∙46= 42,688(кДж/кг)
Удельный расход электроэнергии на единицу выработанного холода:
Эх= l a/(η эм ∙ η i ∙qo) = (2020-1640)/(0,9∙0,88∙1077)=0,462
η эм =0,9
Холодильный коэффициент:
ε=1/ Эх=1/0,462 = 2,164
Электрическая мощность компрессора:
Nэ= Эх ∙Qo=0,462 ∙1000=462 (кВт)
К.п.д. холодильной установки:
η хол.уст.= Эн/Эх
Средняя температура теплообменника:
Тср=(Т1+Т2)/2, где Т1 - температура окружающей среды, К, Т2- температура охлаждающей воды на выходе из конденсатора, К
Тср=(293+303)/2 = 298 К.
Тн.ср=(Тн1+(-Тн2))/2+273= 251 К
Эн=Тос/Тн.ср = 293/251-1=1,167-1 = 0,167
η хол.уст.=0,167/0,462= 0,36
Рассмотрим эксергетический баланс компрессионной холодильной установки.
Значение эксергии рабочего агента может быть определено по e, i -диаграмме или по формуле:
е= i j - i ос - Тос(Sj-Sос)= i -TocS-(ioc-TocSoc).
Для данных условий примем, что Тос=293 К, i oc = 1710 кДж/кг, Soc =9,85 кДж/кг. Эксергетический баланс составляем для расхода рабочего тела равного 1 кг/с рабочего тела.
1. Удельное количество эксергии вводимое в установку в виде электроэнергии, подведенной к электродвигателю компрессора.
евх=N/G = (1000*0,462)/0,905=513 (кДж/кг)
2. Удельные электромеханические потери в компрессоре:
dэм= (1- η эм)∙евх=(1-0,9) ∙513=51,3 (кДж/кг)
3. Внутренние потери в компрессоре: в компрессоре подводится два потока эксергии:электрическая энергия, которая равна η эм∙евх и эксергия потока всасываемого рабочего агента е1. Из компрессора отводится эксергия потока рабочего агента е2.
dкм = η эм∙евх + е1-е2 = 0,9∙513+44-442 =63,7 (кДж/кг)
Процентное количество потерь в компрессоре можно определить составив пропорцию, принимая 479,52 (кДж/кг) - 100%.
dкм (%)=63,7∙100/513=12,4%
Эксергия, отводимая в конденсаторе, состоит из двух слагаемых: эксергия, отводимая охлаждающей водой и эксергия, теряемая из-за необратимого теплообмена между рабочим агентом и охлаждающей водой.
ек1= е2-е3=442-325 =117 (кДж/кг)
dк1=0,227евх=0,227∙513=116,45 (кДж/кг)
Эксергия,отводимая охлаждающей водой, определяется следующим образом:
ек2= qк∙τе, где τе = 1-Тос/Т - коэффициент работоспособности отводимого тепла.
τе = 1-293/298 = 0,016
ек2= 1553∙0,017 = 26 (кДж/кг)
Процентное количество потерь при отводе тепла можно определить составив пропорцию, принимая 479,52 (кДж/кг) - 100%.
dкм (%)=26,061∙100/479,52=5,43 %
Эксергия, теряемая из-за необратимого теплообмена в конденсаторе:
dк= ек1- ек2 =117-26,061 = 90 (кДж/кг)
Процентное количество потерь из-за необратимого теплообмена в конденсаторе можно определить составив пропорцию, принимая 479,52 (кДж/кг) - 100%.
dк(%)=90∙100/513 = 17,54%
Потери эксергии в охладителе:
dохл= е3-е4 =325-321 = 4 (кДж/кг)
Процентное количество потерь в охладителе можно определить составив пропорцию, принимая 513 (кДж/кг) - 100%.
dохл(%) = 4∙100/513=0,77
Потери эксергии в дроссельном вентиле:
dдр= е4-е5 =321-270 = 151(кДж/кг)
△ен= е5-е1=270-44 =226(кДж/кг)
Холодопроизводительность эксергии:
qе,0= q0∙ τ0н= 1104∙0,17 =187,68(кДж/кг), где τе = 1-293/251 - коэффициент работоспособности полученного холода.
Потери эксергии из-за необратимого теплообмена в испарителе:
dи=△ен- qе,0=226-187,68 = 38,32 (кДж/кг)
513=10%+12,8%+22,5%+0,018%+10%+7%+37,9%
513=100%
Дата добавления: 2015-08-29; просмотров: 117 | Нарушение авторских прав
<== предыдущая лекция | | | следующая лекция ==> |
Санкт-Петербург, Россия, 20 сентября 1995 года | | | Тазовое предлежание плода (4 курс) |