РГР по технической термодинамике. 1 Задача 1. Термодинамический расчёт цикла реального компрессора 4

• Название: 1 Задача 1. Термодинамический расчёт цикла реального компрессора 4
• Дата: 30.05.2018
• Размер: 0.94 Mb.
• Имя файла: РГР по технической термодинамике.docx
• Тип: Задача; #45366
• страница: 3 из 3

 =30 ° С, хладагент R125.

5.2 Краткое описание цикла парокомпрессионной холодильной машины

В парокомперссорных холодильных установках в качестве рабочего тела используют хладоагенты, имеющие при сравнительно невысоких давлениях достаточно низкую температуру кипения и значительный положительный дроссель-эффект. В основном это фторхлорпроизводные углеводородов (фреоны, хладоны), аммиак, углекислота, хлористый метил. Принципиальная схема такой установки приведена на рисунке 5.1. Работа холодильной машины осуществляется следующим образом. В компрессоре 4 насыщенный или перегретый пар хладоносителя сжимается от давления р1 до давления р2. Процесс сжатия близок к адиабатному, поэтому температура пара в результате сжатия увеличивается от t1 до t2, превышающей температуру окружающей среды. Сжатый и нагретый пар по трубке 3 направляется в специальный теплообменник (его называют конденсатором 2), где при р = const от него отводится тепло в окружающую среду. При этом пар сначала охлаждается до температуры насыщения tн при давлении р2, затем конденсируется, и далее переохлаждается до температуры t3 < tн. Далее жидкость направляется в дроссельное устройство 1 (отрезок капиллярной трубки, дроссельный вентиль или дроссельная шайба), проходя через которое жидкость дросселируется до давления р1. При дросселировании происходит частичное испарение хладоагента, температура его резко понижается до t4 и образовавшийся очень влажный пар (x = 0,2) направляется в другой теплообменник 6, расположенный в охлаждаемом помещении 7. Здесь при р = const происходит выкипание оставшейся жидкости (потому-то этот теплообменник называют испарителем), причем теплота, необходимая для испарения, забирается из охлаждаемого помещения. Образовавшийся насыщенный (или даже немного перегретый) пар при давлении р1 и температуре t1 засасывается в цилиндр компрессора, снова сжимается и описанный цикл повторяется.



Рисунок 5.1 Схема парокомпрессионной

холодильной установки
5.3. Расчет цикла парокомпрессионной холодильной машины
5.3.1.Определение параметров в характерных точках цикла

Точка 1.

Температура здесь задана: t₁ = -30 ^оС. По таблице «Термодинамические свойства хладагента R125 на линии насыщения» находим значения остальных параметров:

= 0,2281 МПа.

= 14,639 кг/м³.

= 317,61 кДж/кг.

s₁ = 1,4935 кДж/кг∙К.

Точка 2.

По таблице «Термодинамические свойства хладагента R125 на линии насыщения» находим значение р₂ =p_3a =p₃ = 1,0492 МПа.

s₂ =s₁ = 1,4935 кДж/кг∙К. Так как такого точного значения в таблице нет, поэтому температуру, энтальпию и плотность хладагента в точке 2 рассчитываем методом интерполяции по формулам (5.1), (5.2) и (5.3).

По таблице «Термодинамические свойства перегретого пара хладагента R125» находим:

S15=1,4856 кДж/кг∙K.

S20=1,5023 кДж/кг∙K.

= 67,054 кг/. = 64,5238 кг/. = 339,71кДж/кг. = 344,55 кДж/кг. = 15 + ( - ). (5.1) = 17,365 К. + (). (5.2) = 342 кДж/кг. + (). (5.3) 65,8577 кг/.

Точка 3.

t₃ = 15 ^оС, p₃ =1,0492 МПа.

По таблице находим следующие значения:

=1245,6 кг/м³.

= 219,32кДж/кг.

= 1,0678 кДж/кг∙К.
Точка 4.

t₄ = t₃ =-30 ^оС.

p₄ =p₁ =0,2281 МПа.

h₄ = h₃ = 219,32 кДж/кг.

По таблице находим следующие значения:

=1362 кг/м³.

=1446,1 кг/м³.

= 163,90 кДж/кг.

= 317,61 кДж/кг.

= 0,8614 кДж/кг∙K.

=1,4935 кДж/кг∙K.

Определим степень сухости по формуле (5.4):

(5.4)



Удельный объем фреона в точке 4 найдем по формуле (5.5):

(5.5)

/кг.

<sub>Энтропию фреона в точке 4 найдем по формуле (5.6):

(5.6)</sub>

кДж/кг∙K.

Плотность фреона в точке 4 найдем по формуле (5.7):

(5.7)

кг/м³.

5.3.2. Расчет характеристик термодинамических процессов

Процесс 1-2:

q_1-2 =0 кДж/кг,

l_1-2 =-∆u_1-2, (5.8)

Изменение внутренней энергии:

∆u_1-2 = u₂ – u₁, (5.9)

(5.10)

(5.11)

= 317,61 – = 302, 29кДж/кг.

= 342 – = 326,727 кДж/кг.

∆u_1-2 = 326,727– 302,29 = 24,698 кДж/кг.

= - 24,698 кДж/кг.

Процесс 2-3:

q_2-3 =h₃- h_2, (5.12)

q_2-3 =219,32 – 342 =- 122,68 кДж/кг.

∆u_2-3 = u₃ – u₂, (5.12)

, (5.13)

(5.14)

= 326,727 кДж/кг.

= 218,478 кДж/кг.

∆u_2-3 = 218,478 – 326,727 = -108,249 кДж/кг.

= - ∆u_2-3, (5.15)

= - 122,68 + 108,249 = - 14,431 кДж/кг.
Процесс 3-4:

q_3-4 =0 кДж/кг.

∆u_3-4 = u₄ – u₃, (5.16)

(5.17)

(5.18)

= 218,478 кДж/кг.

= 213,6175 кДж/кг.

∆u_3-4 = 213,6175 – 218,478 = - 4,8605 кДж/кг.

l_3-4 = - ∆u_3-4, (5.19)

l_3-4 = -4,8605 кДж/кг.

Процесс 4-1:

q_4-1 =h₁- h₄ = 317,61 – 219,32 = 98,29 кДж/кг.

∆u_4-1 = u₁ – u₄, (5.20)

∆u_4-1 = 302,029 – 213,6175 = 88,4115кДж/кг.

l_4-1 =q_4-1 -∆u_4-1, (5.21)

l_4-1 =98,29 – 88,4115 = 9,8785 кДж/кг.

5.3.3. Расчет характеристики цикла
Удельная хладопроизводительность:

q = q_4-1, (5.22)

q =98,29 кДж/кг.

Работа на привод компрессора:

l_к = h₂- h₁, (5.23)

l_к = 342 – 317,61 = 24,39 кДж/кг.

Холодильный коэффициент цикла:

= , (5.24)

= = 4,03 кДж/кг.

Холодильный коэффициент цикла Карно:

= , (5.25)

= = 5,403.

Таблица 5.1 Параметры характерных точек цикла

	1	2	3	4
t, С	-30	17,365	15	-30
р, МПа	0,2281	1,0492	1,0492	0,2281
ρ, кг/м3	14,639	65,8577	1245,6	40
h, кДж/кг	317,1	342	219,32	219,32
s, кДж/(кг·К)	1,4935	1,4935	1,0678	1,089

Таблица 5.2 Характеристики процессов

	1-2	2-3	3-4	4-1
q, кДж/кг	0	-122,68	0	98,29
l, кДж/кг	-24,698	-14,431	4,658	9,8785
∆u, кДж/кг	24698	-108,249	-4,658	88,4115

Таблица 5.3 Характеристики цикла

lк, кДж/кг	q, кДж/кг	ε	εк
24,39	98,29	4,03	5,403

5.4 Построение p-v диаграммы цикла

Рисунок 5.2. p-vдиаграмма парокомпрессионной холодильной машины

5.5. Построение T-s диаграммы цикла

Рисунок 5.3 T-sдиаграмма парокомпрессионной холодильной машины


5.6. Построение lg(p)-h диаграммы


ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполнения расчетно-графической работы мы получили навыки расчета термодинамических циклов реальных поршневых компрессоров, парокомпрессионных холодильных машин, поршневых ДВС, газо - и паротурбинных установок.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Ляшков В.И. Теоретические основы теплотехники: Учеб. пособие. М., Изд-во Машиностроение-1, 2005. 260 с.;

2. Робинович О.М. Сборник задач по технической термодинамике. М., 1969, стр. 376.;

3.Нащокин, В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. М.: «Высшая школа», 1999. 475 с.;

4. Ривкин С.Л., Александров А.А. Теплофизические свойства воды и пара. М.; Энергоатомиздат, 1984. 79 с.;

5. Сычев В.В. Термодинамические свойства воздуха. М.: Издательство стандартов, 1978. 278 с.