Примеры решения задач. Задачи

Примеры решения задач

Задача 1. Определить холодильный коэффициент цикла (ε ), по которому работает ПКХУ (рис. 9. 2) на фреоне-12 и теоретическую мощность двигателя компрессора (N), если известно: холодопроизводительность установки Q₀=600 МДж/ч, состояние фреона на входе в компрессор определено параметрами    t₂ = –15°C и X₁=1 (сухой насыщенный пар), температура конденсации 30°C, эта же температура и на входе дроссельного вентиля при X=0.

Решение

1. Так как на входе в КП (т. 1) X₁=1, то t₁=t_s(P₂) и, соответственно, P₂=P_s(t₁). По таблице термодинамических свойств паров фреона-12 находим

P₂=P_s(–15°C)=0, 183 МПа,

h₁=h′ ′ (–15°C)=566, 43 кДж/кг,

s₁=s′ ′ (–15°C)=4, 761 кДж/(кг× К)

2. На участке «выход КП – вход ДВ» (т. 2–4) процесс изобарный P=P₁=const. Конденсация идет при температуре насыщения, отвечающей этому давлению, т. е. t₄=30°C=t_s(P₁) и P₁=P_s(30°C). По тем же таблицам находим P₁=0, 743 МПа, h′ (P₁)= h₄=447, 86 кДж/кг.

3. На участке КП (т. 1–2) процесс изоэнтропийный. КП повышает давление от P₂ до P₁ и > , т. е. на входе КП фреон-12 в состоянии «сухой перегретый пар». По соответствующим таблицам находим для P=0, 743 МПа и s=4, 761 кДж/(кг× К), что h₂=587, 5 кДж/кг.

Таким образом, условиям задачи отвечает T-s-диаграмма, представленная на рис. 9. 3.

а). Определение холодильного коэффициента:

,

отсюда получаем:

б). Определение теоретической мощности двигателя компрессора ( ): т. к. , а , то и

 кВт.

Ответ: ε =5, 63; кВт.

Задача 2. Воздушная холодильная машина производит лед при температуре -3⁰С из воды с температурой 10⁰С. Всасываемый в компрессор воздух имеет температуру t₁ = -10⁰С, давление р₁ = 0, 98 бар и сжимается до давления р₂ = 0, 4 МПа. Затем воздух поступает в холодильник и там охлаждается до t₃ = 20⁰С. Расход воздуха равен 1000 м³/ч при нормальных условиях. Определить холодильный коэффициент ε , мощность, необходимую для привода компрессора, и количество полученного в час льда.

Решение

Определяем температуру воздуха 𝑇 ₂ после сжатия в компрессоре и 𝑇 ₄ после расширения в цилиндре детандера (расширительного цилиндра):

𝑇 ₂ = 𝑇 ₁  = 263(  = 393К;

 

𝑇 ₄ = 𝑇 ₃  = 293  = 196К.

Для того чтобы 1 кг воды с температурой 10⁰С превратить в лед с температурой -3⁰С, необходимо отнять от нее, во первых, теплоту q₁ = с_р(t₂ – t₁) = 4, 187(10 – 0) = 41, 87 кДж/кг, идущую на охлаждение воды от 10 до 0⁰С; во вторых, теплоту плавления льда q₂ = 330, 7 кДж/кг; в третьих, теплоту q₃ = с_л(t₁ – t₂) = 2, 09(0 – (-3)) = 6, 27 кДж/кг, отнимаемую для того, чтобы понизить температуру льда от 0 до -3⁰С (с_л – теплоемкость льда).

Общее количество теплоты, которое необходимо отнять у воды,

q_в = q₁ + q₂ + q₃ = 41, 87 + 330, 70 + 6, 27 = 378, 74 кДж/кг.

Холодопроизводительность воздуха

Q₀ = V_нс^’_p(𝑇 ₁ – 𝑇 ₄) = 1, 298 (263 – 196) = 86, 966 МДж/ч,

где с’_р – объемная теплоемкость воздуха.

 Количество полученного в холодильной установке льда

 

m =  =  = 229, 46 кг/ч.

 

Холодильный коэффициент

 

ε =  =  = 2, 02.

 

Работа

L =  =  = 43, 0 МДж/ч.

 

Искомая мощность

 

N =  =  = 11, 95 кВт.

 

Задачи

9. 1. Воздушная холодильная машина должна обеспечить температуру в охлаждаемом помещении t_охл=2°С при температуре окружающей среды t_о=25°С. Холодопроизводительность машины 950 МДж/ч. Давление воздуха на выходе из компрессора Р₂=0, 55 МПа, давление в холодильной камере Р₁= 1, 0 бар. Определить мощность двигателя для привода машины, расход воздуха, холодильный коэффициент и количество теплоты, передаваемое окружающей среде. Подсчитать холодильный коэффициент машины, работающей по циклу Карно в том же интервале температур. Представить цикл в T-s-диаграмме.

 

9. 2. Воздушная холодильная установка имеет холодопроизводительность, равную 850 МДж/ч. Состояние воздуха, всасываемого компрессором, характеризуется давлением Р₁=0, 1 МПа и температурой t₁=–5°С. Давление воздуха после сжатия Р₂= 4 бар. Температура воздуха, поступающего в расширительный цилиндр, равна 20°С. Определить теоретическую мощность двигателя компрессора и расширительного цилиндра, холодильный коэффициент установки, расход воздуха, а также количество теплоты, передаваемой охлаждающей воде.

 

9. 3. Холодопроизводительность воздушной холодильной установки – 84 МДж/ч. Определить ее холодильный коэффициент и теоретическую мощность двигателя, если известно, что максимальное давление воздуха в установке Р₂=5 бар, минимальное давление Р₁=0, 11 МПа, температура воздуха в начале сжатия t₁=0°С, а при выходе из охладителя t₃=20°С. Сжатие и расширение воздуха принять политропным с показателем политропы n = 1, 27.

9. 4. Паровая компрессорная холодильная установка в качестве рабочего тела использует двуокись углерода. Компрессор всасывает насыщенный пар и изоэнтропно сжимает его, превращая в сухой насыщенный пар при давлении, соответствующем температуре конденсации t₂=25°С. Из компрессора двуокись углерода поступает в конденсатор, где при постоянном давлении превращается в жидкость, после чего расширяется в расширительном цилиндре до давления, соответствующего температуре испарения t₁= –10°С. При этой же температуре двуокись углерода поступает в охлаждаемое помещение, где, забирая теплоту от охлаждаемых тел, испаряется, образуя влажный пар со степенью сухости Х_1.. Определить удельную холодопроизводительность установки, теплоту, отданную в конденсаторе, работу затраченную в цикле, и холодильный коэффициент.

9. 5. Компрессор углекислотной холодильной установки всасывает сухой пар и сжимает его по адиабате. Температура испарения углекислоты t₁= –10°С, а температура конденсации t₃=20°С. После конденсации жидкая углекислота расширяется в редукционном вентиле. Определить тепловую нагрузку конденсатора, если холодопроизводительность углекислотной установки равна 420 МДж/ч. Представить цикл в T-s-диаграмме.

 

9. 6. В углекислотной холодильной установке с регулирующим вентилем компрессор всасывает сухой пар и сжимает его по адиабате так, что его энтальпия становится равной 800 кДж/кг. Температура испарения углекислоты t₁= –25°С, а температура ее конденсации t₃=25°С. Определить часовой расход CO₂ и теоретическую мощность двигателя, если холодопроизводительность установки Q = 500 МДж/ч.

 

9. 7. Из испарителя аммиачной холодильной установки пар выходит сухим насыщенным при температуре t₁= –20°С. Температура адиабатно сжатого пара аммиака t₂ = 25°С. Пройдя через конденсатор и переохладитель, пар превращается в жидкий аммиак с температурой t = 15°С. Принимая производительность холодильной установки Q₀ = 295 кДж/с, провести сравнение данной установки с установкой, работающей без переохлаждения, определив для них холодопроизводительность 1 кг аммиака, часовой расход аммиака, холодильный коэффициент и теоретическую мощность двигателя холодильной машины.

 

9. 8. Аммиачная холодильная установка должна производить 500 кг/ч льда при 0°С из воды, имеющей температуру 20°С. Компрессор этой установки всасывает пар аммиака при температуре –10°С и степени сухости X = 0, 98 и сжимает его адиабатно до давления 1 МПа. Из компрессора пар аммиака поступает в конденсатор, где конденсируется, причем жидкий аммиак переохлаждается до 15°С. После дросселирования аммиак поступает в испаритель, где он испаряется при температуре –10°С и вновь всасывается компрессором. Определить часовой расход аммиака, холодопроизводительность установки, количество теплоты, отводимой в конденсаторе охлаждающей водой, степень сухости аммиака в конце дросселирования и теоретическую мощность двигателя для привода компрессора. Представить цикл в T-s-диаграмме. Теплоту плавления льда принять равной 330 кДж/кг.

 

⇐ Предыдущая9101112131415161718Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: