Задача:№2

Задача:№2

Пар фреона-12 при температуре t₁=-20⁰C поступает в компрессор, где адиабатно сжимается до давления, при котором его температура становится равной t₂=30⁰C, а сухость пара х₂=1. Из компрессора фреон поступает в конденсатор, где при постоянном давлении полностью конденсируется (обращается в жидкость), после чего адиабатно дросселируется до температуры t₄=t₁.Опрсдслить холодильный коэффициент установки, массовый расход фреона-12, а также теоретическую мощность привода компрессора, если холодильная мощность установки Q = 280кВт. Изобразить схему установки и ее цикл в T-S и h-S диаграммах

Комментарий к расчету задачи №2

1.Классификация холодильных машин.

1.1 По принципу действия:

a) парожидкостные компрессионные,

б) газовые компрессионные,

в) сорбционные,

г) струйные.

1.2 По уровню отрицательных температур;

a)- класс умеренно-низких температур (от 0 до -150⁰С);

б)-класс криогенных температур ( ниже – 150⁰С);

в)-класс сверхнизких температур ( до – 270).

2. Области применения.

2.1 Класс умеренно низких температур - в пищевой промышленности,в сельском хозяйстве и торговле, в медицине, биологии и фармацевтической отраслях. В химической промышленности и при производстве химического волокна и пластмассы.

2.2 Криогенные температуры в металлургии ,в химической промышленности ( для разделения газов и последующего его разжижения), авиация и космонавтика ( для обеспечения кислородом экипажей и для получения окислителя для ракетного топлива), в медицине (для создания криохирургического инструментария).

3.Установка сверхнизких температур – в экспериментальной физике.

Вывод: таким образом, объектом изучения в данной контрольной работе. является холодильные машины класса умеренно низких температур.

Рис 3.1 Принципиальная схема одноступенчатой компрессионной холодильной установки.

- компрессор; 2- конденсатор; 3- дроссель; 4- испаритель ( морозильная камера ).

Рис 3.2 Изображение цикла холодильной установки в Ts- и hs- диаграммах.

1-2 – адиабатное сжатие пара R-12 в компрессоре; 2-3 – конденсация пара R – 12 в конденсаторе с отводом теплоты конденсации q₁ в окружающую среду; 3-4 – дросселирование R-12 с понижением температу- ры ; 4- 1 – испарение влажного насыщенного пара R-12 в испарителе за счет отвода теплоты от охлаждаемых тел.

3.1 Удельная холодопроизводительность.

, где , но в т.1 (рис. 3.2а) имеем влажный насыщенный пар R-12 с неизвестным значением степени сухости x₁, поэтому невозможно вычислить h₁. Но значения энтропии пара в т.1 и т.2 равны: s₁ = s₂, т.к. сжатие R-12 в компрессоре принимаем адиабатным. Значение s₂= s₂′′, так как в т.2 - сухой насыщенный пар R-12 (x₂ = 1), и находится при t₂по таблице насыщенного пара фреона-12.

С другой стороны, , откуда величина x₁ = (s₁ –s₁′) / ( s₁′′- s₁′). Значения s₁′ и s₁′′ находятся по той же таблице при температуре R-12, равной t₁.

при t₁ = - 20⁰C: s₁′ = 4,1183 кДж/(кг·К); s₁′′ = 4,7645 кДж/(кг·К); h₁′= 400,5 кДж/кг, h₁′′= 564 кДж/кг;

при t₂= +15 ⁰C s₁ = s₂= s_2′′= 4,7484 кДж/(кг·К).

Степень сухости и энтальпия пара R-12 после дросселирования равны

X₁= S₂- S₁^′/ S₁′′ - S₁′ = 4.7484- 4.1183 / 4.7645 - 4.1183 = 0.9750

h₁ = 564 · 0,9750 + 400,5 · (1 – 0.9750 ) = 559,9 кДж/кг.

Значение h₄ = h_3,так как процесс дросселирования происходит при постоянстве энтальпии R-12, а значение h₃ равно энтальпии конденсата h₃′ при температуре t₂ , т.е. h₄ = h₃′= 433 кДж/кг.

Таким образом, удельная холодопроизводительность

559,9 – 433 = 126,9 кДж/кг.

3.2 Теплота, отведенная от R-12 в конденсаторе

Q_k = h₂- h₃= h₂- h₃′ = 580,3 - 433 = 147,3кДж/кг , где значение h₂= h₂′′ находится при температуре t₂ = + 15 ⁰C по табл. свойств R-12.

3.3 Холодильный коэффициент.

ɛ = q₂/ q_k - q₂= 126,9 / 147,3 – 126,9 = 0,94

3.4 Массовый расход фреона – 12.

G_R_-12= Q₀/q₂= 240 / 126,9 = 1,89кг/с

3.5. Теоретически потребная мощность компрессора.

1,89 · ( 580,3 – 559,9 ) = 20,4 кВт.

где работа, затраченная на адиабатное сжатие 1 R-12.

Подбор компрессора для одноступенчатой холодильной установки (в частности для дан- ной задачи) осуществляется по его заводским характеристикам – графикам Q₀ и N_e, где N_e – действительная мощность компрессора, учитывающая внутренние потери при сжатии и механические потери в самой конструкции, т.е. N_e = N_i + N_тр. Указанные потери зависят от типа компрессора.

⇐ Предыдущая 123 4 Следующая ⇒