 |
|
Циклы холодильных машин
66. Воздушная холодильная машина должна обеспечить температуру в охлаждаемом помещении tохл = 5°С при температуре окружающей среды t0 = 20°С. Холодопроизводительность машины 840 МДж/ч. Давление воздуха на выходе из компрессора р2 = 0,5 МПа, давление в холодильной камере р1 = 0,1 МПа.
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 Т,s −диаграмме.
67. Определить мощность двигателя холодильной машины, если температура охлаждаемого помещения tохл = −10°С, температура окружающей среды t0 = 25°С при холодопроизводительности 600 МДж/ч. Максимальное давление воздуха на выходе из компрессора р2 = 0,5 МПа, давление в холодильной камере р1 = 0,1 МПа. Представить цикл в T, s − диаграмме.
68. Воздушная холодильная машина производит лед при температуре −3°С из воды с температурой 10°С. Всасываемый в компрессор воздух имеет температуру t1= −10°С, давление р1 = 0,098 МПа и сжимается до давления р2 = 0,4 МПа. Затем воздух поступает в холодильник и там охлаждается до t3 = 20°С. Расход воздуха равен 1000 м3/ч при нормальных условиях. Определить холодильный коэффициент 
, мощность, потребную для привода компрессора, и количество полученного в час льда.
69. Воздушная холодильная машина производит 198 кг/ч льда при −6°С из воды, температура которой 12°С. Воздух в компрессоре сжимается от давления р1 = 0,0981 МПа до р2 = 0,5 МПа. Определить часовой расход воздуха и потребную для данной машины мощность.
70. Воздушная холодильная установка имеет холодопроизводительность 840 МДж/ч. Параметры воздуха на выходе из холодильной машины: р1 = 0,1МПа и t1= −3°С. После сжатия воздух имеет давление 0,4 МПа. Температура окружающей среды 20°С.
Определить температуру воздуха после расширения, мощность компрессора и детандера, холодильный коэффициент. Определить холодильный коэффициент обратного цикла Карно в том же интервале температур.
71. Паровая компрессорная холодильная установка, схема которой представлена на рис. 40, в качестве рабочего тела использует диоксид углерода. Компрессор К всасывает насыщенный пар и изоэнтропно сжимает его, превращая в сухой насыщенный пар при давлении, соответствующем температуре конденсации t2 = 20°С. Из компрессора диоксид углерода поступает в конденсатор В, где при постоянном давлении превращается в жидкость, после чего расширяется в расширительном цилиндре до давления, соответствующего температуре испарения t = −10°С. При этой же температуре диоксид углерода поступает в охлаждаемое помещение, где, забирая теплоту от охлаждаемых тел, испаряется, образуя влажный пар со степенью сухости х1. Определить удельную холодопроизводительность холодильной установки, теплоту, отданную в конденсаторе, работу, затраченную в цикле, и холодильный коэффициент.
 |
Рис. 40. Паровая компрессорная холодильная установка
72. Компрессор К холодильной установки (рис. 41) всасывает пар фреона-12 при t1 = −15 °С и степени сухости x1 = 0,972 и изотропно сжимает его до давления, при котором степень сухости х2 = 1. Из компрессора фреон-12 поступает в конденсатор В, где охлаждается водой с температурой на входе t1в = 12°С, а на выходе t2в = 20°С. В дроссельном вентиле Д жидкий фреон-12 дросселируется до состояния влажного насыщенного пара, после чего направляется в испаритель А, из которого выходит со степенью сухости х1. Теплота, необходимая для испарения фреона-12, подводится из охлаждаемой камеры.
Определить теоретическую мощность двигателя холодильной установки, часовой расход фреона-12 и охлаждающей воды, если холодопроизводительность установки Q0 = 200 МДж/ч.
Использовать [1, табл. 25] или таблицы приложения.
 | |||
 |
Рис. 41. Холодильная установка
73. Компрессор аммиачной холодильной установки имеет теоретическую мощность 40 кВт. Из компрессора сухой насыщенный пар аммиака при температуре t2 = 25°С направляется в конденсатор, после которого жидкость в дроссельном вентиле расширяется. Температура испарения аммиака в охлаждаемой среде t1 = −10°С.
Определить холодопроизводительность установки. Использовать [1, табл. 24].
74. Холодильная установка, использующая в качестве холодильного агента фреон-12, работает с дроссельным вентилем. В компрессор подается насыщенный пар фреона-12 и сжимается до такого давления, при котором температура насыщения ts’= 30°С и энтальпия h2 = 592,4 кДж/кг. В конденсаторе пар изобарно охлаждается и затем конденсируется. После дросселирования пар отбирает теплоту из охлаждаемой камеры при t = −17°С. Холодопроизводительность установки Qо = 500 МДж/ч.
Определить холодильный коэффициент цикла итеоретическую мощность двигателя компрессора.
75. В паровых компрессорных холодильных установках замена расширительного цилиндра дроссельным вентилем приводит к снижению холодопроизводителъности. Частично эта потеря может быть уменьшена путем переохлаждения жидкости до температуры меньшей, чем температура конденсации (рис. 42). Как показано на рисунке, конденсат переохлаждается до температуры t5, которая ниже, чем температура конденсации t4.
Определить холодильный коэффициент цикла, по которому работает холодильная машина на фреоне-12, и теоретическую мощность двигателя у компрессора, если известно: холодопроизводительность установки Qо = 600 МДж/ч; начальное состояние фреона определено параметрами t1 = −15°С и x1 = 1; температура конденсации t3 = 30оС; температура перед дроссельным вентилем t5 = 25°С.
  |
Рис. 42. Цикл установки к задаче 75
76. Сравнить холодопроизводительность, холодильный коэффициент и теоретическую мощность двигателя холодильной установки, работающей без переохлаждения, с теми же параметрами установки, в которой производится переохлаждение конденсата. Компрессор всасывает сухой насыщенный пар фреона-12 при температуре −10°С и сжимает его изоэнтропно до давления 0,5 МПа. Пройдя через конденсатор и переохладитель, пар превращается в жидкость с температурой 10°С. Холодопроизводительность Qо = 600 МДж/ч. При помощи таблиц перегретого пара фреона-12 найдена энтальпия перегретого пара h2 = 587,3 кДж/кг.
77. В аммиачной холодильной установке влажный пар аммиака при t1 = −5°С и x1 = 0,95 изоэнтропно сжимается до тех пор, пока не становится сухим насыщенным. После этого он поступает в конденсатор, где превращается в жидкость, а затем переохлаждается до tз = 10°С. После дросселирования пар подсушивается, отбирая из охлаждаемого объекта теплоту, наконец, снова поступает в компрессор. Холодопроизводительность установки Qо = 800 МДж/ч.
Определить холодильный коэффициент и сравнить его с холодильным коэффициентом цикла Карно для того же интервала температур.
78. Современные электрогенераторы работают с применением водородного охлаждения. Циркулирующий в системе охлаждения водород может быть использован как рабочее вещество в схеме теплового насоса (рис. 43).
Каков отопительный коэффициент 
этой установки, если давление водорода в системе охлаждения генератора постоянно:
р1 = р4 = 0,097 МПа, а температуры в точках 1, 3 и 4 указаны на схеме. Каково давление водорода р2, поступающего в теплообменник. Теплоемкость сР водорода считать не зависящей от температуры.
  |
Рис. 43. Схема теплового насоса
79. Для отопления зданий может быть использована холодильная установка, в которой нижним источником теплоты служит окружающая среда. Этот принцип положен в основу работы теплового насоса. В результате его работы теплота передается источнику теплоты с более высокой температурой, чем окружающая среда.
Сколько можно получить теплоты в час для отопления здания при помощи теплового насоса, если температура охлаждающей среды tо = −5°С, температура нагревательных устройств tн = 25°С. Мощность двигателя компрессора N = 15 кВт. Принять, что установка работает по циклу, изображенному на рис. 40. Холодильный агент — аммиак.
Заключение
В результате работы над индивидуальным домашним заданием студентом должно быть выполнено следующее:
– проработаны справочные материалы;
– выполнены расчетные схемы;
– построены h,s и T,s – диаграммы;
– выполнены необходимые расчеты;
– сделаны выводы по результатам.
ТЭС и АЭС
4.2.1 Содержание и варианты индивидуального домашнего задания
Выполнить расчет тепловой схемы (рис.20) в соответствии с вариантами исходных данных (табл.4.2) и определить следующие параметры:
- доли расхода пара на каждый из подогревателей и в конденсатор;
- температуру основного конденсата и питательной воды после каждого из подогревателей;
- термический КПД цикла, в том числе при отключении всех подогревателей.
4.2.2 Обозначения, принятые в исходных данных
p, t – температура и давление пара (индекс 0 – начальные параметры пара перед турбиной);
dt – недогрев воды в подогревателе до насыщения;
Dtк – захолаживание конденсата греющего пара по отношению к температуре насыщения;
КГП – показывает точку подачи конденсата греющего пара этого подогревателя, например:
- в № 2 (3,4) – конденсат греющего пара подается в подогреватель № 2 (3,4) на схеме;
- в к-р – конденсат греющего пара подается в конденсатор;
- за № 1 (3,4) – конденсат греющего пара подается в основной конденсат или питательную воду за подогревателем № 1 (3,4) на схеме.
4.2.3 Требования к оформлению индивидуального домашнего задания
Задание должно быть оформлено в соответствии с общими требованиями, предъявляемыми в ЮРГТУ, и содержать следующее:
- номер варианта задания и перечень исходных данных в соответствии с этим вариантом;
- расчетную схему с указанием всех потоков (в том числе потоков конденсата греющего пара подогревателей) и обозначений всех параметров (доля расхода, давление, температура, энтальпия и др.), участвующих в расчете;
- перечень справочных теплофизических параметров воды и водяного пара, участвующих в расчете, в табличном виде (с выделением начальных параметров и параметров по каждому из подогревателей и конденсатору);
- подробное изложение расчетных уравнений и выкладки по их преобразованию;
- окончательные и промежуточные результаты расчета в численном виде с указанием размерности.
4.2.4 Требования к сдаче индивидуального домашнего задания
При сдаче преподавателю выполненного задания студент должен выполнить следующее:
- обосновать выполненные расчеты на основе теоретических положений;
- сформулировать выводы об эффективности построения схемы в соответствии с выданным вариантом исходных данных;
- оценить, как может измениться экономичность цикла и рассчитанные параметры (доля расхода, температура, энтальпия и др.) при отключении одного из подогревателей или введения в схему дополнительного подогревателя (задается преподавателем).
Таблица 4.2
Исходные данные к индивидуальному домашнему заданию по дисциплине "ТЭС и АЭС"
| № вар. | Нач. параметры | № 1 | № 2 | № 3 | № 4 | Конденсатор | ||||||||||
| p0 | t0 | p | dt | Dtк | КГП | p | p | dt | Dtк | КГП | p | dt | Dtк | КГП | p | |
| МПа | оС | МПа | оС | оС | -- | МПа | МПа | оС | оС | -- | МПа | оС | оС | -- | МПа | |
| -- | за № 1 | -- | в № 4 | в к-р | 0,004 | |||||||||||
| за № 1 | 3,5 | -- | в № 4 | 1,5 | -- | за № 4 | 0,005 | |||||||||
| за № 1 | -- | в № 4 | -- | в к-р | 0,006 | |||||||||||
| в № 2 | 2,5 | -- | в № 4 | 0,5 | -- | за № 4 | 0,007 | |||||||||
| -- | в № 2 | -- | в № 4 | в к-р | 0,008 | |||||||||||
| -- | в № 2 | 3,5 | за № 3 | 1,5 | -- | за № 4 | 0,004 | |||||||||
| -- | в № 2 | за № 3 | -- | в к-р | 0,005 | |||||||||||
| -- | в № 3 | 2,5 | за № 3 | 0,5 | -- | за № 4 | 0,006 | |||||||||
| в № 3 | -- | за № 3 | -- | в к-р | 0,007 | |||||||||||
| в № 3 | 3,5 | -- | за № 3 | 1,5 | -- | за № 4 | 0,008 | |||||||||
| за № 1 | -- | в к-р | -- | в к-р | 0,004 | |||||||||||
| -- | за № 1 | 2,5 | -- | в к-р | 0,5 | за № 4 | 0,005 | |||||||||
| за № 1 | 5,5 | 4,5 | -- | в к-р | -- | в к-р | 0,006 | |||||||||
| в № 2 | 4,5 | 3,5 | -- | в к-р | 1,5 | -- | за № 4 | 0,007 | ||||||||
| 6,5 | в № 2 | 5,5 | -- | в к-р | -- | в к-р | 0,008 | |||||||||
| 5,5 | -- | в № 2 | 4,5 | в № 4 | 0,5 | -- | за № 4 | 0,004 | ||||||||
| -- | в № 2 | в № 4 | 2,5 | -- | в к-р | 0,005 | ||||||||||
| -- | в № 3 | 4,5 | в № 4 | -- | за № 4 | 0,006 | ||||||||||
| -- | в № 3 | в № 4 | 1,5 | -- | в к-р | 0,007 | ||||||||||
| -- | в № 3 | 3,5 | в № 4 | -- | за № 4 | 0,008 | ||||||||||
| -- | за № 1 | -- | за № 3 | 2,5 | в к-р | 0,004 | ||||||||||
| -- | за № 1 | 4,5 | -- | за № 3 | за № 4 | 0,005 | ||||||||||
| -- | за № 1 | за № 3 | 1,5 | -- | в к-р | 0,006 | ||||||||||
| -- | в № 2 | 3,5 | за № 3 | -- | за № 4 | 0,007 | ||||||||||
| -- | в № 2 | за № 3 | -- | в к-р | 0,008 | |||||||||||
| -- | в № 2 | 3,5 | в к-р | 1,5 | -- | за № 4 | 0,004 | |||||||||
| в № 2 | -- | в к-р | -- | в к-р | 0,005 | |||||||||||
| в № 3 | 2,5 | -- | в к-р | 0,5 | -- | за № 4 | 0,006 | |||||||||
| 7,5 | в № 3 | -- | в к-р | -- | в к-р | 0,007 | ||||||||||
| в № 3 | 5,5 | -- | в к-р | -- | за № 4 | 0,008 |