21 Холодильная техника

21.1 Аммиачный пар при температуре t1=-10ºC поступает в компрессор, где адиабатно сжимается до давления, при котором его температура t2=20ºC, сухость пара x2=1. Из компрессора аммиак поступает в конденсатор, где при постоянном давлении обращается в жидкость (x3=0). После чего в особом расширительном цилиндре адиабатно расширяется до температуры t4=-10ºC. При этой же температуре аммиак поступает в охлаждаемое помещение, где, забирая теплоту охлаждаемых тел, он испаряется, образуя влажный пар со степенью сухости x1. Определить холодопроизводительность аммиака, тепловую нагрузку конденсатора, работу, затраченную в цикле, и холодильный коэффициент.

 

Ответ: q=1186,9 кДж/кг, q0=1067,8 кДж/кг, l0=119,1 кДж/кг, ε=8,96.


21.2 РАСЧЕТ ОДНОСТУПЕНЧАТОГО ЦИКЛА ПАРОКОМПРЕССОРНОЙ ХОЛОДИЛЬНОЙ МАШИНЫ

По данным своего варианта (таблица 1.1, 1.2) необходимо:

1 Изобразить схему холодильной машины и цикл в диаграмме s-T или i-lgp.

2 Составить таблицу параметров узловых точек цикла.

3 По полученным значениями Vh и Nэл подобрать по каталогом компрессор и электродвигатель (приложения).

4 Выписать основные размеры компрессора: диаметр цилиндра, ход поршня, частоту вращения вала, номинальную эффективную мощность электродвигателя компрессора.

5 Определить теплоту, отводимую от холодильного агента в конденсаторе (qк), холодильный коэффициент (ε).

6 Составить тепловой баланс холодильной машины (Qк).

7 Пересчитать холодопроизводительность компрессора в стандартный режим (Q0ст).

Таблица 1.1 — Исходные данные для контрольной работы 1 

Исходные данныеНачальная буква имени
Н
Температура кипения, ºС-5
Температура конденсации, ºС+40

Таблица 1.2 — Исходные данные для контрольной работы 1 

Исходные данныеНачальная буква фамилии
С
Хладагент R22
Холодопроизводительность, кВт80

Варианты задачи: КН.


21.3 Холодопроизводительность воздушной холодильной установки Q=83,7 МДж/ч. Определить ее холодильный коэффициент и потребляемую теоретическую мощность двигателя, если известно, что максимальное давление воздуха в установке р2=0,5 МПа, минимальное давление р1=0,11 МПа, температура воздуха в начале сжатия t1=0ºC, а при выходе из охладителя t3=20ºC. Сжатие и расширение воздуха принять политропными с показателем политропы n=1,28.

Ответ: ε=2,56, Nдв=9,1 кВт.


21.4 В аммиачной холодильной машине осуществляется сухой цикл с переохлаждением конденсата до 20ºC. Температура в испарителе минус 5ºC , в конденсаторе 40ºC. Холодопроизводительность установки 120 кВт.

Определить расход хладагента, холодильный коэффициент, теоретическую мощность двигателя компрессора, теоретически максимальный холодильный коэффициент. Определить температуру и давление в узловых точках цикла. Изобразить цикл на T-s и lgp-i диаграммах.

Ответ: M=0,103 кг/c, ε=5,4, Nдв=22,2 кВт, εКарно=6,0.


21.5 В схеме аммиачной холодильной установки, приведенной в предыдущей задаче, расширительный цилиндр заменяется редукционным вентилем. Определить новое значение холодильного коэффициента ε и сравнит его с ε для схемы с расширительным цилиндром.

Ответ: ε′=8,17, ε′/ε=0,927.


21.6 Компрессионная холодильная установка работает по сухому циклу на фреоне 22. Холодопроизводительность установки 50 кВт, давление в испарителе 1,6 ат, а в конденсаторе 10,0 ат.

Как изменятся экономичность и расход мощности, если конденсат переохлаждать на 15ºС? Каковы характеристики соответствующего влажного цикла? Изобразить все циклы на T-s и lgp-i диаграммах.


21.7 Из испарителя аммиачной холодильной установки пар выходит сухим насыщенным при температуре t1=-20ºC. Температура адиабатного сжатия аммиачного пара t2=125ºC. Пройдя через конденсатор и переохладитель, пар превращается в жидкий аммиак с температурой t=15ºC. Принимая производительность холодильной установки Q0=290,7 кДж/c, провести сравнение данной установки с установкой, работающей без переохлаждения, определив для них холодопроизводительность 1 кг аммиака, часовой количество аммиака, холодильный коэффициент и теоретическую мощность двигателя холодильной машины. Задачу решить, пользуясь диаграммой T-s.

Ответ: 1) q2=1167,3 кДж/кг; Ма=897 кг/ч; ε=4,36; Nтеор=66,7 кВт.

2) q2=1119,6 кДж/кг; Ма=936 кг/ч; ε=4,57; Nтеор=63,7 кВт.


21.8 Рассчитать мощность привода компрессора, конденсатора, площади поверхности испарителя, конденсатора и энергетические характеристики холодильной машины, работающей на хладоне 22, используемой в морозильной камере промышленного холодильника, если заданы следующие параметры:

— мощность теплопритоков в морозильную камеру QТП,кВт;

— температура в морозильной камере tм,ºС;

— конденсатор охлаждается воздухом от вентилятора (сухая градирня) с температурой летом tн,ºС.

Принять коэффициенты теплопередачи для испарителя k=2,5 Вт/(м²·К), для конденсатора k′=30 Вт/(м²·К).

Таблица 1

ВариантQТП, кВтtм, ºСtн, ºС, летом
23270-233


21.9 Используя диаграмму lgp-i для фреона-13, определить параметры узловых точек компрессионной холодильной установки. Компрессор установки всасывает перегретый пар состояния при температуре (t1), давлении (p1) для точки 1 и сжимает его по адиабате до состояния точки 2 при давлении (p2).

Затем из компрессора пары фреона поступают в конденсатор, где превращаются в насыщенную жидкость давления (p2). Проходя через регулирующий (дроссельный) вентиль, фреон дросселируется с понижением давления до (p1), после чего поступает в испаритель, где, отбирая тепло от охлаждаемого тела (продуктов), испаряется при постоянном давлении (p1) и температуре (t4) и слегка перегретый до (t1) снова поступает в компрессор. Определить также работу цикла (lц), полную холодопроизводительность (Q0), холодильный коэффициент (ε) установки, тепловую нагрузку на конденсатор (qk), работу (lk) и адиабатную мощность (Na) компрессора установки. Построить цикл в p-υ, T-s и p-i координатах с указанием численных значения параметров узловых точек цикла.

Исходные данные взять из табл.1 и 2 по последней и предпоследней цифрам шифра.

 

Таблица 1

Последняя цифра шифра2
Температура фреона на входе в компрессор t1, ºС -60
Давление фреона на входе в компрессор р1, бар1,0

Таблица 2

Предпоследняя цифра шифра0
Давление фреона после сжатия в компрессоре р2, бар22
Расход хладагента G, кг/c0,05

Ответ: р1=0,1 бар, t1=-60ºC, υ1=0,165 м³/кг, i1=278 кДж/кг, s1=1,489 кДж/(кг·К), s2=1,489 кДж/(кг·К), υ2=0,0104 м³/кг, i2=339 кДж/кг, t2=60ºC, р3=22 бар, υ3=0,0009 м³/кг, i3=205 кДж/кг, t3=4ºC, s3=1,018 кДж/(кг·К), i4=205 кДж/кг, t4=-82ºC, υ4=0,087 м³/кг, s4=1,110 кДж/(кг·К), lц=61 кДж/кг, ql=73 кДж/кг, Q=9,15 кВт, ε=1,2, qк=134 кДж/кг, Na=3,1 кВт.

Варианты задачи: 27, 36, 25, 82, 40, 10, 34.


21.10 Воздушная холодильная установка имеет холодопроизводительность Q=837200 кДж/ч. Состояние воздуха, всасываемого компрессором, характеризуется давлением р1=0,1 МПа и температурой t1=-10ºC. Давление воздуха после сжатия р2=0,4 МПа. Температура воздуха, поступающего в расширительный цилиндр, равна 20ºС. Определить теоретическую мощность двигателя компрессора и расширительного цилиндра, холодильный коэффициент установки, расход холодильного агента (воздуха), а также количество теплоты, передаваемой охлаждающей воде.

Ответ: Nдв=114 кВт, Nк=452 кВт, Nр.ц=338 кВт, ε=2,04, Мв=12650 кг/ч, Q=1250 МДж/ч.