Построение и расчет холодильного цикла

При выполнении данного раздела следует:

1. выбрать исходные данные из Приложения 1;

2. по заданным величинам определить температурный режим и изобразить цикл холодильной машины в тепловой диаграмме i = lg P;

3. выполнить расчёт основных характеристик цикла.

Температура кипения [ tо]холодильного агента определяется в зависимости от температуры воздуха в охлаждаемой камере. При непосредственном охлаждении

tо = tкам – (∆ t), °C,

где tкам – температура воздуха в камере, °C; ∆ t= 7…10°C, перепад температур между воздухом в камере и кипящего холодильного агента, °C.

Температура конденсации [ tк]определяется в зависимости от температуры теплоотводящей среды. При охлаждении конденсатора водой

tк= tвд1+∆ tк, °C,

где tвд1– температура воды на входе в конденсатор, °C;

∆ tк= 6…10°C перепад температур между входящей в аппарат водой и конденсирующимся холодильным агентом.

Температура всасывания [ tвс]зависит от условий работы компрессора. Она равна:

tвс=t0 + ∆ tпер, °C,

где ∆ tпер – нагрев пара холодильного агента перед сжатием в компрессоре:

- для аммиачных машин берётся равным 5 ÷ 15 °C;

- для фреоновых 10 ÷ 40 °C .

В контрольной работе следует брать ∆ t = 0 °C .

Температура жидкого холодильного агента перед дроссельным вентилем [ tп ]зависит отналичия в холодильной машине переохладителя или регенеративного теплообменника.

В контрольной работе не учитывается наличие переохлаждения, поэтому жидкий холодильный агент поступает в дроссельный вентиль с температурой конденсации tк.

После определения tо, tк, tвс, tппроизводится построение цикла холодильной машины в диаграмме i = lg Pдля заданного холодильного агента. Диаграмма с циклом или выкопировка должны обязательно прилагаться к контрольной работе.

 

lgp,

MПа

 

 

I, кДж/кг

Рис.1. Цикл одноступенчатой холодильной машины

 

Изображение цикла (рис.1) следует начинать с нанесения линий tо иtк, проведя горизонтальные линии. При пересечении tо с правой пограничной кривой получим точку 1, характеризующую состояние сухого насыщенного пара (конец кипения). Так как перегрев пара не учитывается, то из точки 1 по адиабате ( S = Const ) проводится линия процесса сжатия в компрессоре. Состояние конца сжатия характеризуется точкой 2, получаемой при пересечении адиабаты с изобарой Pк, которая соответствует температуре конденсации tк.

Точка 2" характеризует начало конденсации холодильного агента, при этом степень сухости x= 1. Точка 3' получается при пересечении изотермы tк( изобары Pк ) с левой пограничной кривой, когдаx= 0. Из точки 3 проводится вертикально вниз линия до пересечения с изотермой t0. Получается точка 4, характеризующая процесс дросселирования от Pкдо P0.

После построения цикла необходимо составить таблицу (образец ее оформления показан ниже), в которую заносятся параметры характерных точек, взятых из диаграмм и справочных таблиц.

 

Таблица основных параметров характерных точек цикла

№ точек	Температура t, °C	Давление P, МПа	Энтальпия i, кДж/кг	Уд.объём v, м /кг	Степень сухости x, кг/кг
1"
2"
3'

По данным таблицы определяются:

1. Удельная массовая холодопроизводительность:

q0 = i1" - i4, кДж/кг.

 

2. Удельная работа сжатия холодильного агента в компрессоре:

l= i2 - i1" , кДж/кг.

 

3. Удельная теплота, отводимая от холодильного агента в конденсаторе:

qк = i2 + i3" , кДж/кг.

 

4. Уравнение теплового баланса:

qк = q0+l, кДж/кг.

5. Холодильный коэффициент теоретического цикла:

e = qо / l, кг/с

6. Массовая производительность компрессора, то есть масса холодильного агента, циркуляцию которого обеспечивает компрессор за 1 секунду:

Mа = Q0 / q0, кг/с.

7. Удельная объёмная холодопроизводительность компрессора:

qv= q0 / v1', кДж/м³.

8. Действительная объёмная производительность компрессора, то есть объём паров, отбираемых компрессором из испарителя:

Vд = Mа· V1'=Q0 / qv, м³ /с.

9. Объём, описанный поршнями компрессора:

Vh = Vд/ λ , кг/с,

где λ – коэффициент подачи компрессора (объёмные потери в компрессоре), зависит от режима работы, вида холодильного агента, конструкции компрессора и рассчитывается:

λ = λ i λ w.

Здесь λ i– объёмный индикаторный коэффициент, учитывающий объёмные потери в компрессоре из-за наличия мёртвого пространства и сопротивления в клапанах:

λ i = 1 –с ( Pк / P0 – 1 ),

где с –относительное мёртвое пространство в компрессоре:

- для аммиачныхс =0, 04…0, 05;

- для фреоновыхс =0, 03…0, 04.

λ w– коэффициент подогрева, учитывающий объёмные потери от нагрева холодильного агента в цилиндре компрессора.

λ w = T0 / Tк = (273 +t0)/ (273 + tк ).

 

10. Теоретическая мощность, затрачиваемая компрессором на адиабатическое сжатие холодильного агента:

Nт=Mа · l, кВт.

11. Индикаторная мощность, затрачиваемая в действительном рабочем процессе на сжатие холодильного агента в цилиндре компрессора:

Ni = NТ/ η i, кВт,

где η i – индикаторный КПД, учитывающий энергетические потери от теплообмена в цилиндре и от сопротивления в клапанах при всасывании и нагнетании:

η i = λ w+ b· tо,

- для аммиака b =0, 001;

- для фреона b =0, 0025.

 

12. Эффективная мощность – мощность на валу компрессора с учётом механических потерь (трение и т.д.):

Ne = Ni / η мех, кВт,

где η мех = 0, 7…0, 9 – механический КПД.

 

13. Мощность на валу электродвигателя:

Nэл = Ne / η эл, кВт,

где η эл= 0, 8…0, 9 - коэффициент полезного действия (КПД) электродвигателя.

Задача №2 контрольной работы

Расчёт температуры в термическом центре охлаждаемого продукта

Для выполнения расчётов по шифру выбираются исходные данные из Приложения 2. Расчёты следует выполнять в следующей последовательности.

1. Определяют температуропроводность продукта:

а = λ ох / ( Сох· ρ ), м² /с,

где λ ох – коэффициент теплопроводности продукта, Вт / (м· к);

сох– теплоёмкость продукта, кДж / (кг · К);

ρ –плотность продукта, кг/м³.

2. Рассчитывается критерий Био:

Bi = (α · R) / λ ох,

где α – коэффициент теплоотдачи между продуктом и охлаждающей средой, Вт/( м² ·К),

выбирается в зависимости от условий теплообмена;

R– половина величины характерного размера (толщины, диаметра) продукта, м.

.

3. Рассчитывается критерий Фурье:

F0 = (аох · τ ) / R².

4. По номограмме (Приложение 4, 5, 6) находят значение величины безразмерной температуры Uс учётом конкретной физической модели.

 

5. Подставив в выражение

U=( tк – ts ) / ( tM – ts ),

известные значения ts, tM, Uопределяютtк.

 

 

Приложение 1

№ цифры шифра	Цифра шифра
Первая	Вторая	Последняя
Наименование параметра
Температура в камере, tкам, °C	Температура воды tвд1, °C	Холодопроизводительность Q0, кВт	Хладагент
	-10			R 134 a
	-20			R 134 a
	-30			R134 a
				R 22
	-5			R 22
	-15			R 22
	-25			R 117
	-3			R 117
	-13			R 117
	-23			R 117

Таблица для выбора исходных данных к задаче № 1.

Приложение 2

Исходные данные к задаче № 2

Цифры шифра	Цифра шифра
Последняя	Вторая	Первая
Продукт*	Продолжительность охлаждения, τ, мин	Температура продукта начальная, tн, °C	Температура среды, ts, °C	Вид охлаждающей среды
Вид	Физическая модель	Характерный размер** 2R, м
	Говядина	Пластина	0, 04				Воздух
	Рыба	Цилиндр	0, 05				Воздух
	Яблоко	Сфера	0, 06				Воздух
	Свинина	Пластина	0, 05				Вода
	Помидор	Сфера	0, 06				Раствор CaCl2
	Клубника	Сфера	0, 03				Воздух
	Морковь	Цилиндр	0, 04				Воздух
	Свинина	Цилиндр	0, 03				Раствор CaCl2
	Картофель	Пластина	0, 04				Вода
	Птица	Пластина	0, 04				Раствор CaCl2

Примечания: * - допускается, что продукт не имеет упаковку независимо от свойств (вида) охлаждающей среды;

** - величина характерного размера (2R) соответствует для пластины полной её толщине, для цилиндра и сферы – диаметру.

 

 

Приложение 3

 

 

Теплофизические характеристики пищевых продуктов.

Наименование, продукта	Влагосодержание, W, %	Криоскопическая температура, tкр, °C	Плотность, ρ, кг/м³	Теплоёмкость Сох, кДж / (кг ·К)	Коэффициент теплопроводности, λ, Вт/( м·К)
Говядина	62…80	-1, 7	960…1070	0, 94…3, 52	0, 48…0, 5
Свинина	48…55	-1, 7	900…1030	2, 01…2, 26	0, 46…0, 49
Птица	69…74	-1, 8	980…1070	3, 13…3, 3	0, 41…0, 51
Рыба	62…82	-2, 2	950…1070	2, 76…3, 6	0, 35…0, 56
Картофель		-1, 2	920…1020	3, 43…3, 68	0, 58
Томаты	94…95	-0, 9	940…1064	3, 98…4, 05	0, 51…0, 57
Яблоки	84.1	-1, 5	804…889	3, 64…3, 85	0, 49…0, 6
Клубника	89, 9	-0, 9	840…900	3, 85	0, 48
Морковь	78…89	-1, 6	970…1035	3, 77	0, 46

 

 

Авторы: Новиков В.И

Новикова М.А..

 

Рецензент: Гетманов В.Г.

 

Редактор: Свешникова Н.И.

 

Корректура авторская

 

Подписано в печать Формат издания

Бумага писчая. Печать офсетная. Печ. л. Уч.-изд. л.

Тираж экз. Изд. № Заказ

----------------------------------------------------------------------------------------------------------

Типография МГУТУ. Ротапринт.

109029, г. Москва, ул. Талалихина, 31. Цена договорная.

 

⇐ Предыдущая123

Поделиться:

Популярное:

1. III. 1. Построение беседы с родителями (учителем)
2. А. Построение кривой производственных возможностей
3. Апреля 1242 г. – «Ледовое побоище». Сражение на Чудском озере. «свинья» - построение рыцарей.
4. Введение 1-3. Предложение. Синтаксический разбор словосочетания и предложения. Основа. Типы сложных предложений. Нормативное построение словосочетания и предложения.
5. Виды и этапы жизненного цикла продукции.
6. Временная диаграмма цикла ВВОД
7. Графическое построение кривой изменения скорости движения поезда по участку методом А.И. Липеца
8. Жизненный цикл программного обеспечения. Модели жизненного цикла.
9. Инструментальные средства поддержки разработок и жизненного цикла компонентов ИТ
10. Интерфейс программы MathCAD. Построение арифметических и символьных выражений и их вычисление.
11. Классификация торгового холодильного оборудования
12. Комплексные частотные характеристики линейных электрических цепей. Анализ и графическое построение АЧХ, ФЧХ, АФХ. Децибелы.