Теоретические основы холодильной техники

1.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
КОНСТРУКЦИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ТиТТМО
Практическая работа №2
«Построение и расчет цикла
двухступенчатой холодильной
машины с полным промежуточным
охлаждением и однократным
дросселированием»

2.

1.Цикл и схема холодильной машины
lgР,
МПа
7 5' 5
Рк
t к, Р к
КМВД
4
Рm
3
И
2
ПС
5''
5''
5
8
1'
Зм
РВ1
t0, Р0
Р0
1
2
3
4
КД
tm, Рm
КМНД
5'
1'
1
7
РВ2
8
i, кДж/кг
tm, Рm - промежуточная температура
и давление
- жидкость
- жидкость+пар
- пар
ОБОЗНАЧЕНИЯ:
КМНД – компрессор низкого давления,
КМВД – компрессор высокого давления,
КД – конденсатор,
И – испаритель,
РВ1, РВ2 – регулирующие вентили,
ПС-промежуточный сосуд,
Зм – змеевик промсосуда

3.

Основные процессы цикла:
11-1 – перегрев паров холодильного агента (х/а) перед всасыванием в
компрессор низкого давления КМНД,
1-2 – сжатие паров х/а в компрессоре низкого давления КМНД,
2-3 – полное промежуточное охлаждение х/а в промсосуде ПС,
3-4 - сжатие паров х/а в компрессоре высокого давления КМВД,
4-5 - конденсация паров х/а в жидкость в конденсаторе КД,
5-51 – переохлаждение жидкого х/а после конденсатора,
51-511 - дросселирование жидкого х/а в 1-ом регулирующем вентиле РВ1,
511–3 – промежуточное кипение х/а в промсосуде ПС,
51-7 - охлаждение жидкого х/а в змеевике Зм промсосуда ПС,
7-8 – дросселирование жидкого х/а во 2-ом регулирующем вентиле РВ2,
8–11 – кипение жидкого х/а в испарителе И с образованием паров
Рассматриваемая схема и цикл функционируют только на аммиаке R717!

4.

2. Принцип действия
Холодильный агент, после кипения в испарителе И (точка 1 ) направляется по
трубопроводу в сторону компрессора низкого давления КМНД и перегревается внутри,
за счет теплообмена с окружающей средой через стенку трубы (до точки 1).
В перегретом состоянии пар поступает в компрессор, где сжимается, за счет
уменьшения объема, до состояния точки 2. Далее, сжатый пар попадает в
промежуточный сосуд ПС, где барботирует в слой жидкости, и вырываясь из слоя
жидкости в газовую часть сосуда, охлаждается до промежуточного давления Рm (точка
3).
Далее, из газовой части ПС пары х/а, разбавленные парами, содержащимися в
газовой части сосуда, поступают на всасывание в компрессор высокого давления
КМВД, где сжимаются до состояния точки 4.
В конденсаторе КД пар конденсируется в жидкость (состояние 5) за счет
охлаждения водой. После конденсатора, жидкость переохлаждается до состояния точки
5 , за счет теплообмена с окружающей средой через стенку трубопровода.
От точки 5 до точки 5 происходит дросселирование жидкого х/а в регулирующем
вентиле РВ1, при этом жидкость переходит в состояние паро-жидкостной смеси,
которая кипит при давлении Рm, в промсосуде ПС.
Второй поток х/а, направляется на охлаждение в змеевик Зм промсосуда ПС –
процесс 5 -7. После этого, х/а дросселируется в регулирующим вентиле РВ2 до
состояния точки 8. Далее, опять с небольшим теплообменом в следующем
трубопроводе смесь подается в испаритель И, где кипит до точки 1 , за счет понижения
температуры х/а охлаждающей водой.

5.

Для построения
необходимо знать:
3.Исходные данные
холодильного цикла и дальнейших
расчетов
- Требуемая холодопроизводительность: Q0, кВт;
- Вид холодильного агента: R 717;
- Температура кипения холодильного агента: t0, 0C;
- Температура конденсации холодильного агента: tк, 0С
Параллельно с построениями составляется таблица, в которую
записывают параметры всех точек:
1
1
2
3
4
5
5
5
7
8
---
---
---
---
---
---
Температура t, 0C
Давление Р, МПа
Энтальпия i, кДж/кг
Уд.объем , м3/кг
---
---

6.

4.Последовательность построения цикла
lgP
(МПа)
Рк
1. При заданной температуре кипения t0, на
правой пограничной кривой ставят точку 1
5
tк
Из точки 1 горизонтально влево смотрят
значение давления, оно принимается за
давление кипения Р0. Вертикально вниз
определяют
значение
энтальпии
i1 .
Полученные значения заносят в таблицу, в
столбик для точки 1
Р0
t0
1
i5
i1
2. При заданной температуре
конденсации tк, на левой пограничной
кривой ставят точку 5
i (кДж/кг)
Из точки 5 горизонтально влево смотрят значение давления, оно принимается за
давление конденсации Рк. Вертикально вниз определяют значение энтальпии i5.
Полученные значения заносят в таблицу, в столбик для точки 5.
После этого определют степень повышения давления, по величине которой выбирают
цикл:с
Если 9 выбирают 1-ступенчатый цикл
Если 9 выбирают 2-ступенчатый цикл

7.

После выбора цикла, рассчитывают промежуточное давление:
3. По найденному значению промежуточного давления Pm проводят
горизонтальную линию, и на пересечении с правой пограничной кривой ставят точку 3,
для которой определяют энтальпию i3 (вертикально вниз), значение температуры t3 = tm ,
и удельный объем 3
lgP
(МПа)
5
tк
3
Рm
tm
3
t0
tm
1
i3
i (кДж/кг)
Для
проверки
правильности
определения промежуточного давления
и правильности изображения линии на
диаграмме, необходимо помнить, что
математически, корень квадратный
носит смысл усреднения.
Следовательно,
проведенная
линия
промежуточного
давления
должна лежать строго посередине
между линиями давления кипения и
конденсации.

8.

lgP
(МПа)
5
tm
Рm
Р0
tк
t0
3
1
tвс
Для дальнейшего построения точки 1, по
правилам определяют величину перегрева
холодильного агента перед всасыванием в
компрессор
Для аммиака R717, температуру всасывания
tВС принимают на 3 ÷ 5 ºС выше, чем t0, т.е.:
tВС = t0 + (3 ÷ 5) ºС
1
1
i1
i (кДж/кг)
4. Сначала, из точки 1 , проводят горизонтальную линию вправо. Затем, по
найденному значению температуры всасывания tВС, на правой пограничной кривой
ставят отметку и далее по наклонной линии (или параллельно имеющимся)
смещаются вниз, до пересечения с горизонталью Р0. Там ставят точку 1, а ее
параметры заносят в таблицу

9.

lgP
(МПа)
Рк
tПХ
t4
5' 5
tm
Рm
Р0
4
tк
t0
t2
3
1
2
5. Для дальнейшего построения точки 2 и
4, сначала, из точки 5 проводят длинную
горизонтальную линию влево. Затем из
точки 1 и точки 3 проводят линии,
параллельные линиям постоянной
энтропии S, вверх (изогнутая), до
пересечения с горизонталями Рm и Рк.
В точках 2 и 4 определяют температуры по
наклонным линиям, давления, и
вертикально вниз энтальпии.
1
i2 i
4
Для дальнейшего построения точки 5 , по правилам определяют величину
переохлаждения холодильного агента после конденсатора. Для аммиака R717:
tПХ = tк - (3 ÷ 5) ºС
6. Соответственно, дальнейшее построение точки 5 производиться – для аммиака –
отталкиваясь от значения температуры переохлаждения tПХ, на пересечении
горизонтальной линии влево из точки 5 и вертикальной линии tПХ

10.

lgP
(МПа)
Рк
Рm
Р0
tПХ
5' 5
4
tк
tm
3
2
5''
t0
7. После построения точки 5 проводят
вертикальную линию вниз до пересечения
с горизонталью Рm, на пересечении ставят
точку 5 . Для этих точек определяют
энтальпию, температуры и давления.
Для определения точки 7, сначала
рассчитывают ее температуру:
1
1
t7 = tm + (6 ÷ 8) ºС
i5' = i5''
8. По найденному значению температуры t7
проводят вертикальную линию вниз до
пересечения с горизонталью Рк, на
пересечении ставят точку 7. Далее
проводят вертикальную линию дальше
вниз, до пересечения с горизонталью Р0 и
находят точку 8. Для этих точек
определяют энтальпию, температуры и
давления.
t7
Рк
5' 5
7
tm
Рm
Р0
4
tк
3
2
5''
t0
8
1
i7 = i8
1

11.

5.Наглядный пример на диаграмме
аммиака R717
5
7
4
5'
3
5''
8
1'
1
2

12.

6.Тепловой расчет цикла
Расчет выполняется по ступеням давления:
Ступень низкого давления СНД
1. Удельная массовая холодопроизводительность:
q0 = i1 – i8, кДж кг
2. Массовая расход холодильного агента в КМНД:
G1 = Qо/qо кг/с.
3. Объемный расход холодильного агента:
V1 = G1∙ 1, м3/с
где 1 – удельный объем всасываемого пара (точка 1), м3/кг.
4. Удельная адиабатическая работа сжатия СНД:
ℓ1 = i2 – i1, кДж/кг
Ступень высокого давления СВД
5. Количество холодильного агента, необходимое для полного
промежуточного охлаждения в ПС (процесс 2-3):
G2 = G1·(i2 - i3) / (i3 - i5 ) кг/с.

13.

6. Количество холодильного агента, необходимое для его охлаждения в змеевике
ПС (процесс 5 -7):
G3 = G1·(i 5 - i7) / (i3 - i5 ) кг/с.
7. Массовая расход холодильного агента в КМВД:
G = G1 + G2 + G3 кг/с.
8. Объемный расход холодильного агента:
V2 = G ∙ 3, м3/с
где 3 – удельный объем всасываемого пара (точка 3), м3/кг.
9. Удельная адиабатическая работа сжатия СВД:
ℓ2 = i4 – i3, кДж/кг
10. Холодильный коэффициент цикла:
ε = q0/(ℓ1 + ℓ2)
11. Тепловая нагрузка на конденсатор:
Qк = Ga(i2 – i5 ), кВт;
12. Тепловой баланс всей холодильной машины:
Q0 + Nа.снд + Nа.свд = Qппо + Qк
Q0 + G1 ℓ1 + G ℓ2 = G2 (i2 – i3) + Qк
13. Погрешность вычислений – рассчитывается в процентах расхождения между
правой и левой частями уравнения.

14.

7.Индивидуальные задания
Группа 18-ХТТ-1
Ануфриев Данила Андреевич
Баганина Елена Алексеевна
Белко Владислав Дмитриевич
Блохин Алексей Дмитриевич
Бурын Федор Александрович
Власова Ирина Игоревна
Воронков Григорий Михайлович
Галицын Артем Александрович
Духовнов Роман Андреевич
Зубрицкая Софья Романовна
Карташов Руслан Вячеславович
Курбанов Владислав Алилович
Леонтьев Даниил Алексеевич
Литвинов Александр Анатольевич
Лобов Ярослав Игоревич
Лямин Андрей Дмитриевич
Пашков Павел Владимирович
Петелин Павел Владимирович
Самойленко Роман Сергеевич
Самойленко Кирилл Сергеевич
Сафьянов Дмитрий Александрович
Хемеров Никита Витальевич
агент
R717
R717
R717
R717
R717
R717
R717
R717
R717
R717
R717
R717
R717
R717
R717
R717
R717
R717
R717
R717
R717
R717
Q0, кВт
30
40
50
60
70
80
90
100
105
95
85
75
65
55
45
35
110
115
120
125
130
135
t0, 0C
-30
-35
-40
-25
-25
-30
-40
-35
-40
-25
-35
-30
-30
-35
-40
-25
-35
-40
-30
-25
-40
-30
tК, 0C
35
30
25
40
40
35
25
30
25
40
30
35
35
25
25
40
30
25
35
40
25
35

15.

Группа 18-ХТТ-2
•Брейтман Игорь Семенович
•Гончаров Антон Сергеевич
•Иванов Александр Абдулович
•Лысенко Илья Эдуардович
•Онацкий Илья Тимурович
•Перепелкин Илья Викторович
•Петров Михаил Олегович
•Якушин Роман Андреевич
Запасной вариант
агент
R717
R717
R717
R717
R717
R717
R717
R717
R717
Q0, кВт
40
45
60
70
55
50
65
75
80
t0, 0C
-30
-25
-35
-40
-35
-30
-40
-35
-40
tК, 0C
30
35
30
35
30
35
30
35
30
Внимание!... При оформлении готовой работы в Word, использование
готовых рисунков и формул из презентаций преподавателя НЕ
ПРИВЕТСТВУЕТСЯ!!!!