Расчет цикла холодильной машины

Сибирский университет потребительской кооперации

Кафедра оборудования предприятий торговли и общественного питания 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Расчет  цикла холодильной машины

Расчетная работа по дисциплине «Холодильная техника  и технология» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнила: студентка группы

ТХ-72

Проверил: профессор  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Новосибирск 2009

ПОСТОРОЕНИЕ ЦИКЛА В КООРДИНАТАХ i-lgP 

   Для построения цикла на диаграмме находим линии, соответствующие исходным данным и  выполняем построение линий, соответствующих  процессам, происходящим в холодильной машине.

    Сначала находим  на левой пограничной кривой t₀ и t и строим горизонтали, соответствующие процессам изотермического испарения и конденсации. Изотермические процессы изображаются в виде горизонтали, т.к. в области парожидкостной смеси (между пограничными кривыми) и в зоне переохлажденной жидкости (левее левой пограничной кривой) изобары и изотермы совпадают. Пересечение изотермы испарения с правой пограничной кривой дает нам точку 1`, параметры которой соответствуют насыщенному пару. Для нахождения точки 1 на шкале изотерм в зоне перегретого пара следует найти изотерму, соответствующую температуре парообразного холодильного агента на входе в компрессор t<sub>1</sub> и на пересечении этой изотермы с изотермой испарения получим точку 1, параметры которой соответствуют состоянию холодильного агента на входе в компрессор. Далее строим изоэнтропу сжатия, является адиабатическим (изоэнтропным) процессом. Поэтому для изображения этого процесса из точки 1 проводим линию эквидистантно ближайшим изоэнтропам и на пересечении этой линии с изотермой конденсации получаем точку 2, параметры которой соответствуют состоянию холодильного агента на выходе из компрессора – давление температуры холодильного агента резко повышается. При осуществлении процесса конденсации, происходящего в соответствие с изотермой 2-3, холодильный агент изменяет свое агрегатное состояние: в точке 2 – перегретый пар, в точке 2` - насыщенный пар, в точке 3` - насыщенная жидкость, в точке 3 – переохлажденная жидкость. Между точками 2` и 3` холодильный агент находится в состоянии влажного насыщенного пара. Адиабатическое расширение изображается в виде вертикальной прямой, проходящей через точку по левой пограничной кривой, температура которой соответствует температуре переохлаждения жидкого холодильного агента t₃. Адиабатические (изоэнтропные) процессы в зоне переохлажденной жидкости и влажного насыщенного пара изображаются в виде вертикальных прямых. По окончании процесса расширения 3-4, температура давления холодильного агента резко понижается и он опять готов к испарению. Цикл повторяется. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   ПРОЦЕССЫ, СОСТАВЛЯЮЩИЕ ЦИКЛ ХОЛОДИЛЬНОЙ МАШИНЫ 

   4-1` - процесс кипения жидкого холодильного агента. Протекает в испарителе холодильной машины. Процесс изотермический

   1`-1 – процесс перегрева парообразного холодильного агента. Протекает во всасывающем трубопроводе, либо в регенеративном теплообменнике, либо частично в испарителе

   1-2 –  изоэнтропный (без изменения теплового состояния).

   2-2` - процесс конденсации. Происходит в конденсаторе.

   2`-3` - процесс конденсации. Происходит в конденсаторе.

   3`-3 –  процесс переохлаждения.

   3-4 –  адиабатный процесс. Происходит в дросселе.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Исходные данные: 

Хладопроизводительность машины

R=22 

Изменение в  кВ.

Q=8 

Температура кипения  холодильного агента

t ₀=-50 

температура конденсации  холодильного агента

t= 35 

температура переохлаждения жидкого холодильного агента

t ₃= 30 

температура парообразов. холодильного агента на входе в комперссор

t ₁ =-25 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Таблица 1. Агрегатное состояние и значения параметров холодильного агента в узловых точках цикла 1. 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 РАСЧЕТ ЦИКЛА 1 

1. Удельная  массовая холодопроизводительность холодильного агента, т.е. количество теплоты, отнимаемое 1кг холодильного агента в процессе его кипения и перегрева:   q₀=597-436=161кДж/кг

 

2. Работа  на осуществление цикла, отнесенная к 1кг холодильного агента:          l=684-597=87кДж/кг

 

3. Количество  теплоты, отдаваемое каждым кг холодильного агента окружающей среде в процессе конденсации:   q=684-436=248кДж/кг

 

4. С  целью  проверки расчетов определим, выполняется  ли баланс холодильной машины:       161+87=248

 

5. Холодильный коэффициент цикла:   E=161/87=1,85

 

6. Массовый  расход холодильного агента:    G=8/161=0,05кг/с

 

7. Удельный  объемная холодопроизводительность холодильного агента:    q_v=161/0,36=447,2кДж/м³

 

8. Объемная  производительность компрессора:    V=8/447,2=0,018м³/с

 

9. Теоретическая мощность компрессора:    N_т=87*0,05=4,35кВт

 

10.  Количество  теплоты, передаваемое в единицу  времени окружающей среде:     Q=248*0,05=12,35кВт

 

11.  С целью  проверки расчетов определим,  выполняется ли баланс энергии  холодильной машины в единицу  времени:     8+4,35=12,35

 

12.  Относительная  погрешность: h= ((12,4-12,35)/12,4)*100%=0,4

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Таблица 2. Агрегатное состояние и значения параметров холодильного агента в узловых  точках цикла 2. 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

РАСЧЕТ  ЦИКЛА 2 

1. Удельная  массовая холодопроизводительность холодильного агента, т.е. количество теплоты, отнимаемое 1кг холодильного агента в процессе его кипения и перегрева: q₀=  595-436=159 кДж/кг

 

2. Работа  на осуществление цикла, отнесенная к 1кг холодильного агента: l=653-595=58кДж/кг

 

3. Количество  теплоты, отдаваемое каждым кг холодильного агента окружающей среде в процессе конденсации: q=653-436=217 кДж/кг

 

4. С  целью  проверки расчетов определим, выполняется  ли баланс холодильной машины: 159+58=217

 

5. Холодильный коэффициент цикла: E= 159/58= 2,74

 

6. Массовый  расход холодильного агента: G= 8/159= 0,05

 

7. Удельный  объемная холодопроизводительность холодильного агента:     q_v= 159/0,14= 1135,7 кДж/м³

 

8. Объемная  производительность компрессора:

V=8/1135,7=0,007 м³/с 

9. Теоретическая мощность компрессора: N_т=  58*0,05=2,9 кВт

 

10.  Количество  теплоты, передаваемое в единицу  времени окружающей среде: Q= 217*0,05=10,85 кВт

 

11.  С целью  проверки расчетов определим,  выполняется ли баланс энергии  холодильной машины в единицу  времени: 

       8+2,9=10,9

12. относительная погрешность:

 

     h= ((10,9-10,85)/10,85)*100%=0,46 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ВЫВОД 

   С повышением температуры кипения холодильного агента на 20°С удельная массовая холодильная производительность холодильного агента уменьшилась на 2 кДж/кг, а работа на осуществление цикла уменьшилась на 29 кДж/кг, а холодильный коэффициент цикла увеличился с 1,85 до 2,74. Второй цикл эффективнее.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 

1. Кузнецов  А.П. Рабочая учебная программа  дисциплины «Холодильная техника и  ее технология». – Новосибирск, 2003.