Расчет теоретического цикла холодильного агрегата бытового компрессионного холодильника

 

,

 

где С_{3 – 4}  и С_{5 – 6}  – средние удельные теплоемкости хладагента:

 

 и .

 

Значения  теплоемкостей С₃ и С₄ определяются по табл. 5.4/7, с.31/ теплофизических свойств насыщенной жидкости по значениям t₃ и t₄:

При t = 30 °С           →     С = 1,000 кДж/кг·К.

При t = 40 °С           →           С = 1,028 кДж/кг·К.

Значение  теплоемкости С₃ при t₃ = 43 °С вычислим с помощью линейной интерполяции:       

(кДж/кг·К).

Температура хладагента в точке 4 на данном этапе  неизвестна, поэтому для определения  теплоемкости С₄ задается приближенное значение t'₄, выбираемое в зависимости от заданного значения t_o.c..

Согласно  рекомендации методических указаний /7, с.12/ получим:

 

при t_o.c. = 32°С теплоемкость С₄ определяется по температуре t'₄ =0°С;

 

при t = 0 °С   → C = 0,944 кДж/кг·К;

 

Значение  теплоёмкости С₄ при температурах t получим с использованием  линейной интерполяции:

 

 

(кДж/кг·К).

 

Значения С₅ и С₆ определяются по табл. 5.5 /7, с.31/ теплофизических свойств сухого насыщенного пара R12 для значений температур соответственно t₅ и t₆ :

 

При t₅ = -20°С найдем С₅₌0,597 

 

Значение теплоемкости С₆ найдем, используя линейную интерполяцию

Из табл 5.5 имеем:

при t = 30 °С  → C = 0,730 кДж/кг·К;

при t = 40 °С  → C = 0,767 кДж/кг·К;

для t₆ = 32°С получим:

 (кДж/кг·К);

Тогда для С₅-С₆

(кДж/кг·К);

 

температура t₄ = (°С).

 

 

 

 

 

 

 

   Значение полной удельной энтальпии i₄ в точке 4 определяется по соотношению, вытекающему из уравнения теплового баланса регенеративного теплообменника:

 

i₄ = i₃ – (i₆ – i₅);

i₄ = 431,26 - (574,24 – 548,33) = 405,35(кДж/кг)

 

Из табл. 5.2 /7, с.18/ по температуре t₄ = 3,2°С найдем значения энтальпии i'₄ и i''₄ соответственно жидкости и пара:

 

при t = 3 °С → i' = 402,83 кДж/кг;  i'' = 554,23 кДж/кг.

        при t = 4 °С → i' = 403,79 кДж/кг;  i'' = 554,67 кДж/кг;

 

Используя линейную интерполяцию, при t = 3,2°С получим:

 

i'₄ = (кДж/кг);

i''₄ = (кДж/кг).

 

Значение  массового расходного паросодержания хладагента х₄ в точке 4

(степень  сухости пара) определяется из  соотношения:

         ;

 

Удельный  объем влажного пара определяется по формуле:

v₄=v'₄ + x₄ (v''₄ – v'₄).

 

Из табл. 5.2 /7, с.18/ по температуре t₄ = 3,2°С найдем значения удельного объема v'₄ и v''₄ соответственно жидкости и пара:

t = 3 °С → v' = 0,7216·10^–3 м³/кг;  v" = 0,051 м³/кг.

       t = 4 °С → v' = 0,7233·10^–3 м³/кг;  v" = 0,0494 м³/кг;

 

Используя линейную интерполяцию, при t = 3,2°С получим:

 

v'₄ = ( м³/кг);

v"₄ = (м³/кг).

v₄ = 0,7219·10^–3 + 0,015·(0,050 - 0,7219·10^–3) = 1,461·10^–3 (м³/кг).

 

Удельная  энтропия парожидкостной смеси (влажного пара) хладагента:

 

s₄=s'₄+ x₄· (s''₄ – s'₄).

 

Из табл. 5.2 /7, с.18/ по температуре t₄ = 3,2°С найдем  значения удельной энтропии s'₄ и s''₄ соответственно жидкости и пара:

 

t = 3 °С → s' = 4,0102 кДж/кг·К; s" = 4,5585кДж/кг·К.

t = 4 °С → s' = 4,0136 кДж/кг·К; s" = 4,5581 кДж/кг·К;

 

Используя линейную интерполяцию, при  t = 3,2°С получим:

 

s'₄= 4,0102 + (кДж/кг·К);

s''₄= 4,5585 + (кДж/кг·К);

s₄ = 4,0108 + 0,015·(4,5577 - 4,0108) = 4,0190 (кДж/кг·К).

 

Значение  давления р₄ найдем, используя линейную интерполяцию:

из табл. 5.2 /7, с.18/ имеем:

 при  t = 3 °С → p = 3,398·10⁵ Па.

 при t = 4 °С  → p = 3,509·10⁵ Па;

 

При t₄ = 3,2°С      →       р₄ = 3,398·10⁵ +

 

         = 3,4202·10⁵ (Па).

 

          Точка 2

Состояние хладагента R12 - влажный насыщенный пар.

Термодинамические параметры, характеризующие состояние  хладагента в точке 2:

 

• удельная энтальпия i₂ = i₄ = 405,35кДж/кг;
• температура t₂ =t₀ = -20 °С;
• давление p₂ = p₅ = 1,507 ·10⁵ Па.

 

Значения  удельного объема v₂ и удельной энтропии s₂ рассчитываются аналогично соответствующим параметрам точки 4:

 

v₂ = v'₂ + x₂ · ( v''₂ – v'₂);   s₂ = s'₂ + х₂ · (s''₂ – s'₂).

 

 

 

Массовое  расходное паросодержание хладагента x₂ (степень сухости пара) рассчитывается из условия равенства энтальпии в точках 4 и 2 (i₂ = i₄) при изоэнтальпическом процессе дросселирования:

 

где i'₂, i''₂ – удельная энтальпия соответственно жидкости и пара, определяемая по температуре t₂ = t₀ = –20 °С из табл. 5.2 /7, с.18/:

i'₂ = 381,3 кДж/кг;   i''₂ = 543,65 кДж/кг.

 

 

Из табл. 5.2 /7, с.18/ по  t₂ =t₀ = –20 °С находим:

v'₂= 0,6862·10^–3 м³/кг;  v''₂= 0,1099 м³/кг;

s'₂= 3,9424 кДж/кг·К;  s''₂= 4,506 кДж/кг·К.

 

При этом удельный объём пара составит:

v₂ = 0,6862·10^–3 + 0,148·(0,1099 – 0,6862·10^–3) = 16,85·10^–3 (м³/кг).

 

Удельная  энтропия состояния:

s₂ = 3,9424 + 0,148·(4,506 - 3,9424) = 4,025 (кДж/кг·К).

 

 

Результаты  расчета основных термодинамических  параметров состояния холодильного агента R12 в узловых точках цикла  сведем в табл. 1.1.

 

 

Таблица 1.1: Результаты расчета основных термодинамических параметров

 

Порядковый номер точки	р·105 , Па	t , ºC	v , м3/кг	i , кДж/кг	s , кДж/кг·К
5	1,507	-20	0,1099	543,65	4,5706
6	1,507	32	0,1355	575,06	4,6936
7	9,586	110,15	0,0251	623,48	4,6936
8	9,586	40	0,0183	569,12	,5471
9	9,586	40	0,7979∙10-3	439,41	4,1329
1	3,500	38	0,7928∙10-3	437,36	4,1264
3	7,834	32	0,7785∙10-3	442,51	4,1069
4	3,4202	3,2	1,461∙10-3	405,35	4,0190
2	1,507	-20	16,85∙10-3	405,35	4,0250

 

По данным таблицы 1.1строим цикл холодильного агрегата в p-i и в T-S диаграмме .

Линии насыщения  х=0 и х=1 строят на основании данных, приведённых в табл.5.2 приложений (здесь представленных в табл.2.2),выбирая соответствующие значения приведены в табл.3.2.

 

 

 

 

 

 

Таблица 2.2: Данные линий насыщения хладагента

 

 

i' , кДж/кг	р·105 , Па	i'' , кДж/кг
381,3	1,507	543,65
390,55	2,189	548,33
400,92	3,185	553,34
410,52	4,358	557,72
420,29	5,827	561,9
430,25	7,633	565,84
440,44	9,824	569,46

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 3.2: Данные линий насыщения хладагента

 

s' , кДж/кг·К	t , ºC	T, K	s'' , кДж/кг·К
3,929	-20	253,15	4,5674
3,9999	0	273,15	4,5646
4,0675	20	293,15	4,5597
4,1329	40	313,15	4,5541
4,1971	60	333,15	4,5497

 

 

 

 

 

2. Расчёт основных показателей термодинамической эффективности

цикла холодильного агрегата

 

Удельная  массовая холодопроизводительность:

q_O = i₅ – i₂;

q_O = 543 - 406,87 = 138,3 (кДж/кг).

 

Удельная  изоэнтропическая работа компрессора:

l_s = i₇ – i₆;

l_s = 623,48 - 576,06 = 48,42 (кДж/кг).

 

Удельное  количество теплоты, отведенное в конденсаторе:

q_К = i₈ – i₉;

q_К = 569,12 - 439,41 =129,71 (кДж/кг).

 

 

Холодильный коэффициент цикла:

;

 

 

 

 
4. Список использованных источников

 

 

1. Теоретические процессы бытовых машин и приборов. Курс лекций для студентов спец. 230709 [Текст]/ Сост. Б.В. Яблоков.- Иваново: ИГТА, 2012.
2. Устройство и сервис бытовых машин и приборов [Текст]: учебник/  Ж.А. Романович, В.А. Скрябин и др.- Пенза: изд-во Пенз. Го. Ун-та, 2006-520с.:ил
3. Холодильная техника [Текст]: учебник для вузов/ О.А. Цуранов, А.Г. Крысин; под ред. Проф. В.А. Гуляева.- Спб.: лидер, 2004.-448с.:ил.
4. Холодильная техника [Текст]: учебник для вузов/ Ю.Д.Румянцев, В.С. Калюнов.- Спб.: Изд-во “Профессия”, 2005.-360с.:ил.
5. Кузовлев В.А. Техническая термодинамика и основы теплопередачи [Текст]: учебник/ под ред. Л.Р.Стоцкого.- М.: Высшая школа. 1983.-  303 с.: ил.
6. Теоретические процессы бытовых машин и приборов. Расчет теоретического цикла холодильной машины с регулирующим вентелем и регенеративным теплообменником [Текст]: методические указания для студентов спец. 230708/ Сост. Б.В. Яблоков, С.В. Белов.- Иваново: ИГТА, 2006.-25с.: ил.
7. Теоретические процессы бытовых машин и приборов. Расчет теоретических циклов холодильных агрегатов бытовых компрессионных холодильников [Текст]: методические указания для студентов спец. 230708/Сост. Б.В. Яблоков, С.В. Белов.- Иваново: ИГТА, 2006.- 32с.: ил.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

      Задание………………………………………………………………………..2

 

1. Теоретические предпосылки.…………………………………………….3                                                                

 

2. Расчет термодинамических параметров хладагента в узловых точках цикла.………………………………………………………………………7

                                                                                                         

2.1 Точка 5…………………………………………………………………7                                                                                                 

2. Точка 6………………………………………………………………....7                                                                                                 

     2.3 Точка 7.…………………………………………………………………8                                                                                                  

2.4 Точка 8………………………………………………………………….9                                                                                                  

2.5 Точка 9………………………………………………………………….9                                                                                                  

2.6 Точка 1………………………………………………………………….9                                                                                                  

2.7 Точка 3…………………………………………………………………10                                                                                                 

2.8 Точка 4…………………………………………………………………10                                                                                                  

9. Точка 2…………………………………………………………………14                                                                                                  

 

   3.  Расчет основных показателей  термодинамической эффективности 

цикла холодильного агрегата…………………………………………….17