Расчет цикла двухступенчатой парокомпрессионной холодильной машины

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

СУМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА ТЕХНИЧЕСКОЙ  ТЕПЛОФИЗИКИ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ИДЗ №2

 

на  тему:

“Расчет цикла двухступенчатой парокомпрессионной

холодильной машины”

 

по дисциплине:

“Теплофизические основы низкотемпературной техники”

 

 

 

 

 

 

Выполнил                      Козачёк А.Ю.

Группа                   Х-61

Вариант                  57

Проверил                    Арсеньев В.М.

 

 

 

 

 

 

 

 

Сумы 2009

 

Содержание

 

с

1. Исходные данные          3

2. Расчет параметров циклов         3

2.1 Схема с змеевиковым промежуточным сосудом     3

2.2 Схема  двухступенчатой хладоновой машины  с 

теплообменниками         6

2.3 Схема  с двумя испарителями        11

3. Результаты расчетов         14

Литература            15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Исходные  данные

 

Температура охлаждения	-45
Температура конденсации	25
Температура на входе в компрессор	-35
Температура на входе в компрессор (для рисунка 2.1)	0
Холодопроизводительность	50
Холодопроизводительность  промежуточная	70
Хладагент: для рисунка 2.1 и 2.7 для рисунка 2.4	R717 R22

 

 

2 Расчет параметров циклов

 

2.1 Схема  со змеевиковым промежуточным сосудом

 

Температура жидкого хладагента после выхода из змеевика принимается на 5К выше, чем температура жидкости в промежуточном сосуде. Температура паров хладагента после промежуточного теплообменного аппарата принимать равной  .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 2.1 – Схема со змеевиковым промежуточным сосудом

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 2.2 – Изображение процесса в Р,і и Т,S - диаграмме

0

Таблица 2.1 – Параметры цикла в узловых точках

Точки	1	2s	2	3	4	5s	5	6	7	9	10
	0,059	0,24	0,24	0,24	0,24	1	1	1	0,24	1.	0,098
	-35	68	88	25	-5	85	115	25	-5	-10	-45
	1640	1850	1902,5	1770	1670	1860	1920	545	545	375	375
	1,9				0,5

 

Промежуточное давление:

.

Температура жидкого хладагента в ПСз:

.

Температура теплоносителя после прохождения  змеевика промежуточного сосуда:

.

Удельная  работа сжатии КМ1:

,

где - адиабатный кпд.

Энтальпия в точке «2», из I-го закона термодинамики:

.

Удельная  работа сжатия КМ2:

,

 

 

где - адиабатный кпд.

Энтальпия в точке  «5», из I-го закона термодинамики:

.

Массовый  расход R717 для первой ступени:

.

Рисунок 2.3 – Промежуточный сосуд

Энергетический  баланс для ПСз:

Промежуточный массовый расход:

.

Из уравнений энергетического баланса массовый расход через вторую ступень:

.

Объёмная  производительность КМ1:

.

Объёмная  производительность КМ2:

.

Эффективная мощность компрессора первой ступени:

,

где - эффективный кпд компрессора.

 

Мощность  компрессора первой ступени:

,

где - механический кпд компрессора.

Эффективная мощность компрессора второй ступени:

,

где - эффективный кпд компрессора.

Мощность  компрессора первой ступени:

,

где - механический кпд компрессора.

Тепловая нагрузка на теплообменный аппарат:

.

Тепловая  нагрузка на конденсатор:

.

Коэффициент преобразования:

 

2.2 Схема  двухступенчатой хладоновой машины  с теплообменником

 

Состояние хладагента в точке «7» определяется из теплового баланса парожидкостного теплообменника, при этом точка «12» находится на правой пограничной кривой (из испарителя выходит сухой насыщенный пар). Состояние в точке «8» определяется недорекуперацией на холодном конце жидкостного теплообменника .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 2.4 – Схема двухступенчатой хладоновой машины с теплообменниками

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 2.5 – Изображение процесса в Р,і и Т,S - диаграмме

 

 

 

 

Таблица 2.2 – Параметры цикла в узловых точках

 

точка	1	2s	2	3	4	5s	5	6	7	8	9	10	11	12
	0,085	0,28	0,28	0,28	0,28	0,9	0,9	0,9	0,9	0,9	0,085	0,28	0,28	0,085
	0	53	60	25	-13	50	60	25	2	-5	-45	-10	-10	-45
	615	645	652,5	625	601,85	630	637,04	425	396,4	390	390	390	597	585
	0,35				0,45

 

Промежуточное давление:

.

Температура хладагента при промежуточном давлении:

.

Температура хладагента на выходе из ТЖ:

.

Массовый  расход для первой ступени:

.

Промежуточный массовый расход:

.

 

 

Рисунок 2.6 - Теплообменники

 

Энергетический  баланс:

.

Из  уравнений энергетического баланса получим:

Энергетический  баланс для Т и из (2.3):

Энергетический  баланс для ТПЖ:

Удельная  работа сжатии КМ1:

,

где - адиабатный кпд.

Энтальпия в точке «2», из I-го закона термодинамики:

.

Удельная  работа сжатия КМ2:

,

где - адиабатный кпд.

Энтальпия в точке «5», из Первого закона термодинамики:

.

Объёмная  производительность КМ1:

.

 

 

Объёмная  производительность КМ2:

.

Эффективная мощность компрессора первой ступени:

,

где - эффективный кпд компрессора.

Мощность  компрессора первой ступени:

,

 

 

где - механический кпд компрессора.

Эффективная мощность компрессора второй ступени:

,

где - эффективный кпд компрессора.

Мощность  компрессора первой ступени:

,

где - механический кпд компрессора.

Тепловая  нагрузка на теплообменный аппарат:

.

Тепловая  нагрузка на конденсатор:

.

Тепловая  нагрузка на ТПЖ:

.

Тепловая  нагрузка на ТЖ:

.

Коэффициент преобразования:

.

 

2.3 Схема с двумя  испарителями

 

Состояние хладагента после испарителя на промежуточном давлении (И_ПР) соответствует сухому насыщенному пару; точка «5» лежит на правой пограничной кривой.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 2.7 - Схема с двумя испарителями

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 2.8 – Изображение процесса в Р,і и Т,S - диаграмме

 

 

Таблица 2.3 – Параметры в узловых точках

 

точка	1	2s	2	3	4	5	6s	6	7	8	9	10	11
	0,059	0,24	0,24	0,24	0,24	1	1	1	1	0,24	0,24	0,059	0,24
	-45	63	65	25	0	-15	88	100	25	-15	-15	-45	-15
	1645	1825	1870	1760	1714	1675	1865	1912,5	545	545	350	350	1675
	1.9	-	-	-	0.55	-	-	-	-	-	-	-	-

 

Промежуточное давление:

.

Температура жидкого хладагента в ПСз:

.

Массовый  расход через первую ступень:

.

Массовый  расход через промежуточный испаритель:

.

Удельная  работа сжатии КМ1:

,

где - адиабатный кпд.

Энтальпия в точке «2», из I-го закона термодинамики:

.

Удельная  работа сжатия КМ2:

,

где - адиабатный кпд.