Задание на проектирование и пример расчета (Построение и расчет холодильного цикла)

Выбор варианта для выполнения контрольной работы основан на цифре студента указанной в зачетной книжке. Если шифр четырёхзначный, то первая цифра не учитывается. Если шифр двух или однозначный, то добавляются нули перед цифрой, чтобы получить трёхзначную цифру.

Например: для шифра 057 выбор данных будет:

tкам = -10°C; tвд1 = 20°C; Qo = 80кBт; хладагент – R717;

При выполнении данного раздела следует:

1. выбрать исходные данные;

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 t кам – 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 = t 0 + ∆ 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 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 .

Таблица основных параметров характерных точек цикла

По данным из 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:

q v = q0 / v1', кДж/м³.

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

V д = M а · V1' = Q 0 / q v, м³ /с.

9. Объём, описанный поршнями компрессора:

V h = V д / 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 (P к / P 0 – 1),

где с – относительное мёртвое пространство в компрессоре:

- для аммиачных с = 0, 04…0, 05;

- для фреоновых с = 0, 03…0, 04.

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

λ w = T 0 / T к = ( 273 + t 0) / ( 273 + t к ).

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

N т =M а · l, кВт.

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

N i = N Т / 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 · t о,

- 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.

4.3. Задание на проектирование и пример расчета (Расчёт температуры в термическом центре охлаждаемого продукта)

Выбор варианта для выполнения контрольной работы основан на цифре студента указанной в зачетной книжке. Если шифр четырёхзначный, то первая цифра не учитывается. Если шифр двух или однозначный, то добавляются нули перед цифрой, чтобы получить трёхзначную цифру.

Например: для шифра 057 выбор данных будет:

продукт -- свинина; физическая модель -- цилиндр; характерный размер -- 2R = 0, 03 м; продолжительность охлаждения -- τ =50мин.; температура продукта начальная -- t н =14° С; температура охлаждающей среды -- ts = 1°С; вид охлаждающей среды -- воздух.

Исходные данные к задаче

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.