21 Холодильная техника

21.15 Паровая компрессионная холодильная машина (ПКХМ) работает по циклу 1-2-3-4-1, изображенному на рис.3.1 в диаграмме T-s. Холодопроизводительность машины Q₀, температура кипения в испарителе t_и, температура конденсации t_k. Рабочее тело (холодильный агент) – аммиак NH₃ или фреон-12  (имеющий химическую формулу CF₂Cl₂). Данные приведены в табл.3.1 и 3.2.

Рисунок 3.1 — Теоретический цикл парокомпрессионной холодильной машины

Таблица 3.1 – Исходные данные

Таблица 3.2 – Исходные данные

Определить:

1) параметры p, t и h в характерных точках цикла, а также удельный объем в точке 1  υ₁;

2) удельную холодопроизводительность q₀;

3) удельную работу компрессора l_k;

4) количество теплоты, отводимой в конденсаторе, q_k;

5) массовый расход холодильного агента m;

6) теоретическую мощность компрессора N;

7) тепловую нагрузку конденсатора Q_k;

8) объемную производительность компрессора V;

9) холодильный коэффициент ε;

10) холодильный коэффициент обратного цикла Карно для того же интервала температур ε_k;

11) уменьшение величины удельной холодопроизводительности Δq₀ за счет использования дроссельного вентиля вместо детандера; изменение холодильного коэффициента Δε, если температуру кипения повысить на 10ºC;

13) во сколько раз больше теплоты для отопления можно получить с помощью данной ПКХМ, используемой в качестве теплового насоса, по сравнению с электрическим обогревателем, если на привод компрессора и электрический обогреватель затрачивается одинаковая мощность.

Значения параметров занести в таблицу. В графической части изобразить принципиальную схему ПКХМ и ее цикл в lgp-h — диаграмме.

21.16 Вычислить значение удельной холодопроизводительности и холодильного коэффициента, если холодильный агент в конденсаторе переохлаждается (рис.3.1) до температуры t₃ (табл.4.1).

Таблица 4.1 – Исходные данные

Сделать вывод о влиянии переохлаждения на q₀ и ε. Привести схему ПКХМ с переохлаждением и ее цикл в T-s и lgp-h — диаграммах. Все остальные значения остаются такими же, как в задаче 1 (задача 21.16).

Ответ: ε=5,2, q₀=1157 кДж/кг.

21.17 Определить необходимую поверхность охлаждающих батарей в холодильной камере, если тепловая нагрузка на батареи Q₀=15 кВт. Коэффициент теплопередачи k=5,8 Вт/(м²·К). Разность температур охлаждаемого воздуха и кипения холодильного агента θ=10ºС.

Ответ: F_тр=258,6 м².

21.18 Произвести тепловой расчет и подбор компрессора по теоретической объемной подаче для одноступенчатой холодильной установки по данным, приведенным в табл.1. Изобразить цикл холодильной машины в тепловой T-s или lgp-i диаграмме и определить параметры точек, необходимые для расчета.

При решении задачи принять:

1 объемное мертвое пространство компрессора с=5%, Δр_вс=0,005 МПа; Δр_н=0,01 МПа;

2 подбирать необходимо не менее двух компрессоров.

Таблица 1.1 — Исходные данные для решения задачи

21.19 Произвести тепловой расчет и подбор двухступенчатых агрегатов по теоретической объемной подаче, определить параметры узловых точек цикла по данным, приведенным в таблице 2.1.

При решении задачи необходимо выбрать цикл двухступенчатого сжатия с полным промежуточным охлаждением пара и змеевиком в промежуточном сосуде. Температуру пара на всасывающей стороне компрессора высокой ступени принять на 5-10ºC выше промежуточной температуры t_пр, температуру жидкого аммиака, выходящего из змеевика промежуточного сосуда t_пзм — на 3-4ºС выше t_пр, t=t₀+t_вс. параметры узловых точек цикла внести в таблицу.

Таблица 2.1 — Исходные данные

21.20 Вписать цикл одноступенчатой холодильной машины в lgp-h — диаграмму (рис.2.5) и определить параметры холодильного агента в узловых точках для следующих данных: t₀, t_k, t_п, t_вс .

Варианты контрольных заданий приведены в табл.2.2.

Таблица 2.2

Варианты задачи: 15, 18, 20.