В Ts – координатах изобразите и поясните цикл ПКХМ.

Рабочим телом (х л а д а г е н т о м) паровых компрессорных холодильных машин являются пары различных веществ: аммиака, углекислоты, сернистого ангидрида, фреонов. Удельная холодильная мощность таких веществ высокая, что позволяет выполнять холодильные машины компактными и удобными в эксплуатации. Особенностью циклов данных холодильных машин является то, что подвод тепла к холодильному агенту протекает в процессе его кипения, а отвод – в основном в процессе конденсации.

Принципиальная схема паровой компрессорной холодильной машины (ПКХМ).

 

 

Рассмотрим работу ПКХМ с сухим ходом компрессора.

Сухой насыщенный пар хладагента с давлением p₁, температурой T₁, степенью сухости х =1 всасывается компрессором К и адиабатно сжимается. Степень повышения давления в компрессоре должна обеспечить превышение температуры хладагента над температурой окружающей среды или температурой охлаждающего теплоносителя. На сжатие затрачивается работа l₀.

Из компрессора перегретый пар с давлением p₂ и температурой T₂ поступает в теплообменник Т (конденсатор), в котором теплота q₁ самопроизвольно передается какому-либо теплоносителю. Процесс отвода тепла идет при постоянном давлении p₃=p₂, при этом температура уменьшается до температуры насыщения T₃=T_н, и пар полностью конденсируется, х = 0.

Из конденсатора хладагент подается в дроссельное устройство Д В дросселе давление хладагента снижается до величины p_4., что приводит к снижению его температуры фазового перехода.. Степень дросселирования устанавливается токой, чтобы Т₄ была меньше температуры охлаждаемого тела. Уже в дроссельном устройстве хладагент начинает закипать..

Далее парожидкостная смесь (влажный хладагент) поступает в испаритель И. В испарителе к хладагенту при неизменном его давлении подводится тепло от охлаждаемого тела. Температура хладагента не изменяется (происходит фазовый переход - выкипает жидкая фаза во влажном паре) до состояния, когда степень сухости пара достигнет величины х =1. Образовавшийся пар при р ₁= р ₄ и Т ₁= Т ₄ вновь засасывается компрессором. И цикл повторяется.

 

Идеальный цикл паровой компрессорной холодильной машины в Ts -координатах:

1-2 – адиабатное сжатие пара в компрессоре;

2-2¢ – изобарное охлаждение перегретого пара в конденсаторе;

2¢-3 – конденсация пара при постоянных температуре и давлении;

3-4 – изоэнтальпа дросселирования;

4-1 – изотерма подвода тепла к влажному пару от охлаждаемого тела в испарителе. Давление в этом процессе не изменяется.

Задача

3.16. На вход в газотурбинный двигатель с подводом тепла при постоянном давлении подается воздух с давлением р₁= 0,082 МПа и температурой t₁ = – 15 ⁰С. При сжатии в компрессоре температура воздуха повышается до t₂= 257 ⁰С. Максимальная температура в камере сгорания t₃ = 947 ⁰С. Определить недостающие параметры состояния в характерных точках цикла и его термический КПД. Построить цикл в pv и T s – координатах.

Решение:

1.Параметры состояния рабочего тела в характерных точках цикла:

Точка 1.

t₁ = -15⁰С(258К); P₁ = 0,082 MПа;

v₁ = R*T₁/P₁ = 287*258/(0,082*10⁶) = 0,903 м³/кг,

где R = 287Дж/(кгК) – газовая постоянная для воздуха.

Точка 2.

t₂ = 257⁰C(530K);

Р₂^(k-1)/k = Р₁^(k-10/k*T₂/T₁ = (0,082*10⁶) ^(1,4-1)/1,4*530/258 = 52,1;

P₂ = 52,1^k/(k-1) = 52,1^1,4/(1,4-1) = 1,02*10⁶ Па;

k = 1,4 - показатель адиабаты для воздуха;

v₂ = R*T₂/P₂ = 287*530/(1,02*10⁶) = 0,149 м³/кг

Точка 3.

Р₃ = Р₂ = 1,02*10⁶ Па; t₃ = 947⁰C(1220K);

v₃= R*T₃/P₃ = 287*1220/(1,02*10⁶) = 0,343 м³/кг.

Точка 4.

P₄ = P₁ = 0,082 МПа;

Р₄/ Р₃ = (v₃/v₄)^k → v₄^k = P₃*v₃^k/P₄ = 1,02*0,343^1,4/0,082 = 2,781;

v₄ = 2,781^1/k = 2,781^1/1,4 = 2,076 м³/кг.

Т₄ = P₄*v₄/R = 0,082*10⁶*2,076/287 = 593K.

2. Подведённая теплота:

q₁ = q_2-3 = C_p*(T₃ - T₂) = 1,005*(1220 – 530) = 693,450 кДж/кг,

C_h = 1,005 кДж/(кгК) – удельная массовая теплоёмкость воздуха при постоянном давлении.

3. Отведённая теплота:

q₂ = q_4-1 = C_p*(T₁ - T₄) = 1,005*(258 – 593) = - 336,675 кДж/кг.

4. Работа цикла:

l = q₁ – q₂ = 693,450 – 336,675 = 356,775 кДж/кг.

5. КПД цикла:

ή_t = l/q₁ = 356,775/694,450 = 0,514.

Задание № 4

2. Объясните понятие «влажный воздух», какими параметрами он описывается?

Смесь водяного пара и сухого воздуха называют в л а ж н ы м воздухом.

Абсолютная влажность

Количество пара во влажном воздухе оценивают а б с о л ю т н о й влажностью.

Под а б с о л ю т н о й влажностью понимают массу водяного пара

в 1м³ влажного воздуха.

Из определения следует, что абсолютная влажность – это плотность пара во влажном воздухе, т.е.

Абсолютная влажность при данной температуре будет максимальной, если пар насыщенный. Максимальная влажность обозначается .

Относительная влажность

Отношение действительного значения абсолютной влажности к максимально возможному ее значению при той же температуре называется о т н о с и т е л ь н о й влажностью.

Обозначают относительную влажность φ:

Как правило, относительную влажность выражают в процентах, тогда

∙ 100, % и ∙ 100, %.

Для сухого воздуха φ = 0%, влажный насыщенный воздух имеет φ = 100%.

Увеличение относительной влажности воздуха происходит за счет добавления в него количества водяного пара. В тоже время, если охлаждать влажный воздух при неизменном парциальном давлении водяного пара, то φ будет увеличиваться вплоть до φ = 100%.

Температуру, при которой достигается состояние насыщения влаж- ного воздуха, называют т е м п е р а т у р о й т о ч к и р о с ы и обозначают t_р

При температуре ниже t_р воздух будет оставаться насыщенным, избыточная же влага выпадает из влажного воздуха в виде капель воды или тумана.

Массу водяного пара, приходящуюся на 1 кг сухого воздуха, называю т в л а г о с о д е р ж а н и е м.

Обозначают влагосодержание через d, измеряют в г/кг.

Из определения следует:

.

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: