21 Холодильная техника

21.11 Определить параметры узловых точек цикла и удельные характеристики аммиачной холодильной установки при следующих условиях: температура кипения -5ºC, температура конденсации 30ºC, температура переохлаждения 25ºC, цикл сухой.

Ответ: q0=1139 кДж/кг,  qк=1307 кДж/кг,  l0=168 кДж/кг, ε=6,8, εКарно=7,7.

Методические указания


21.12 Определить часовой объемный расход диоксида углерода, поступающего в компрессор при следующих условиях: холодопроизводительность установки 67 кВт, температура конденсации 20ºС, температура кипения -30ºС, температура переохлаждения 15ºС. Цикл сухой.

Ответ: V=0,0331 м³/ч.

Методические указания


21.13 1230 кг/ч метилового спирта необходимо охлаждать от 18 до -22ºС. Охлаждение ведется углекислотой, кипящей при -40ºС. Определить теоретическую мощность, затрачиваемую компрессором. Температура конденсации 15ºС. Цикл сухой, без переохлаждения.

 Ответ: Nтеор=7,5 кВт.

Методические указания


21.14 Потери холода составляют 240 кДж/ч с  наружной поверхности изоляции сферического бака, заполненного жидким этаном. Внутренний диаметр бака 1,4 м. Толщина изоляции 400 мм. Определить время испарения всей жидкости, если первоначально бак был заполнен на 2/3 своего объема. Плотность жидкого этана 528 кг/м³. Удельная теплота парообразования этана 486 кДж/кг.

Ответ: τ=67,3 ч.

Методические указания


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

Рисунок 3.1 — Теоретический цикл парокомпрессионной холодильной машины

Таблица 3.1 – Исходные данные

Последняя цифра шифра2
Холодопроизводительность, Q0, кВт100
Температура кипения tи, ºС-10

Таблица 3.2 – Исходные данные

Предпоследняя цифра шифра1
Температура кипения tk, ºС35
Холодильный агентNH3

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 lk;

4) количество теплоты, отводимой в конденсаторе, qk;

5) массовый расход холодильного агента m;

6) теоретическую мощность компрессора N;

7) тепловую нагрузку конденсатора Qk;

8) объемную производительность компрессора V;

9) холодильный коэффициент ε;

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

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

Предпоследняя цифра шифра1
Температура после переохлаждения t3, ºC20

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: Fтр=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%, Δрвс=0,005 МПа; Δрн=0,01 МПа;

2 подбирать необходимо не менее двух компрессоров.

Таблица 1.1 — Исходные данные для решения задачи

Хладагентt0, ºCtк, ºCtвс, ºCQ0, кВт
Хладон-202526160


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 tпр, температуру жидкого аммиака, выходящего из змеевика промежуточного сосуда tпзм — на 3-4ºС выше tпр, t=t0+tвс. параметры узловых точек цикла внести в таблицу.

Таблица 2.1 — Исходные данные

Вариантt0, ºCtk, ºCtвс, ºCQ0, кВт
8-423115220


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, tk, tп, tвс .

Варианты контрольных заданий приведены в табл.2.2.

Таблица 2.2

ВариантХол. агентt0, ºCtк, ºCtп, ºCtвс, ºC
4R-22-153530-10

Варианты задачи: 15, 18, 20.