ргр-СПРЭ Логунов Виктор ТЭ-102. Введение Исходные данные для расчета

Название	Введение Исходные данные для расчета
Дата	15.05.2023
Размер	1.45 Mb.
Формат файла
Имя файла	ргр-СПРЭ Логунов Виктор ТЭ-102.doc
Тип	Реферат #1132212

Содержание:

Введение……………………………………………………………….3

1. Исходные данные для расчета……………………………………..4

2. Методика расчета…………………………………………………..4

2.1 Определение параметров рабочего агента.

Построение т-s диаграммы…………………………………………...4

2.2 Определение потерь эксергии парожидкостной

компрессионной холодильной установки с переохладителем........8

2.3 Эксергетический баланс установки……………………………..11

3.Заключение………………………………………………………….13

Введение:
Данная работа направлена на исследование в области Теплоэнергетики, расчета и проектирование выпарной установки. Теплоэнергетика — отрасль теплотехники, занимающаяся преобразованием теплоты в другие виды энергии, главным образом в механическую и через неё в электрическую.. Первооснову современной энергетики составляют тепловые электростанции (ТЭС), применяющие для этого химическую энергию органического сырья. Для приобретения повышенной концентрации вещества, располагающегося в растворе, применяют вакуумно-выпарные аппараты. Вакуумно-выпарные аппараты входят в состав многих технологических линий разных отраслей промышленности. Выпаривание – процесс концентрирования растворов нелетучих веществ путем устранения жидкого летучего растворителя в облике паров. Сущность выпаривания заключается в переводе растворителя в парообразное положение и отводе приобретённого пара от оставшегося сконцентрированного раствора. Выпаривание часто проводится при кипении, т.е. в обстоятельствах, когда давление пара над раствором равно давлению в рабочем объеме аппарата.
Данная тема актуальна, потому что паровые установки характеризуются высокой энергетической результативностью, повышенной компактностью, отличными эксплуатационными показателями, возможностью практической разработки огромных мощностей в одной установке.
Цель работы: расчет и проектирование выпарной установки с представлением данных.
В ходе выполнения проекта необходима решить следующие задачи:
- рассмотреть правила для расчета данных
- изучить основные требования расчетов
- выбрать исходные данные для расчета
- Определение параметров рабочего агента. Построение диаграммы
- Определение потерь эксергии парожидкостной компрессионной холодильной установки с переохладителем
- произвести эксергетический баланс установки

- выполнить расчет правильно
1. ЗАДАНИЕ:

Согласно приложению 1 выбрать исходные данные для расчета:

Холодопроизводительность (

), кВт= -200

Температура хладоносителя на входе в испаритель (

_{= -10}

Температура хладоносителя на выходе из испарителя (

_{= -19}

Температура охлаждающей воды на входе в конденсатор (

_{= 19}

Температура охлаждающей воды на выходе из конденсатора (

_{= 24}

Конечная минимальная разность температур в конденсаторе (

_{= 5}

Конечная минимальная разность температур в испарителе (

_{= 3}

Количество артезианской воды (

), кг/с = 0,15

Температура артезианской воды (

_{= 5,6}

Минимальная разность температур в охладителе (

_{= 3,6}

Энтальпия рабочего агента на выходе из компрессора при внутреннем адиабатном КПД (η_i), % = 0,8

По параметрам в характерных точках, полученных в результате расчета схемы, составить эксергетический баланс установки, определить потери эксергии в отдельных элементах установки и КПД.
2. МЕТОДИКА РАСЧЕТА

2.1 Определение параметров рабочего агента. Построение т-s диаграммы
1. Расчетная температура испарения аммиака,°С

_{= -19-3=-22}°С
2. Расчетная температура конденсации, °С

_{= 24+5=29}°С
Согласно рисунку 3.1 необходимо определить параметры в характерных точках

1, 2, 3:

точка 1:

₌=-22°С;

_=0,18МПа;

_=0,2м³/кг;

₌₁₆₀₇кДж/кг;

точка 2:

₌₂₀°С;

₌₁МПа;

₌₁₈₉₈кДж/кг;

точка 3:

_=-29°С;

₌₁МПа;

₌₅₅₃кДж/кг.

3. Теплота парообразования аммиака при

(°С), кДж/кг

_{=1607-555=1052}
4. Предварительное определение расхода хладагента, кг/с

=0,214
где

- коэффициент фазности хладагента, учитывающий долю жидкого хладагента после дросселя при дросселировании.

Рисунок 3.1 – Схема парожидкостной компрессионной холодильной установки с переохладителем и процесс в Т-S диаграмме.

5. Определить характер теплообмена в охладителе.

При

характер теплообмена соответствует графику изменения температур, представленному на рисунке 3.1а, а при

графику на рисунке 3.1б.

6. Тепловой эквивалент по воде, кДж/(сК)

_{= 0,15}4,19=0,63

7. Тепловой эквивалент по хладагенту, кДж/(сК)

=0,214

4,82=1,03
где

= 4,82 кДж/(кгК).

После определения характера теплообмена соответствующему рисунку 3.1а или 3.1б, необходимо определить значение температуры в точке 4, °С

_=5,6+3,6=9,4
Параметры в остальных характерных точках схемы:

точка 4:

_=9,4°С;

_=0,6МПа;

₌₄₅₈кДж/кг;

точка 5:

_=-22°С;

_=0,18МПа;

₌₃₁₇кДж/кг.
8. Удельная нагрузка испарителя, кДж/кг

_{=1607-317=1290}
9. Массовый расход хладагента, кг/с

= 200/1290=0,155
10. Энтальпия рабочего агента на выходе из компрессора при внутреннем адиабатном КПД

, кДж/кг

=1607+

=1970,75
11. Удельная внутренняя работа компрессора, кДж/кг

_{=1970,75-1607=363,75}
12. Удельная тепловая нагрузка конденсатора, кДж/кг

_{=1970,75-553=1417,75}
13. Удельная тепловая нагрузка охладителя, кДж/кг

_=553-461=92
14. Полная нагрузка охладителя, кДж/с

_{=92*0,214-19,7}
15. Проверка решения по 1 закону термодинамики, кДж/кг

_=1653,75
16. Объемная производительность компрессора, м³/с

_{=0,155*0,2=0,031}
17. Тепловая нагрузка конденсатора, кДж/с

_{=0,155*1417=219,6}
18. Удельная работа, затраченная на компрессор с учетом электро-механического КПД (

), кДж/кг

= 363,75/0,9=404,2
19. Электрическая мощность компрессора, кВт

_{=404,2*0,155=62,65}
20. Холодильный коэффициент

=1290/404,2=3,2
21. Средняя температура рассола, ⁰К

+273=258,5
22. При температуре окружающей среды, равной температуре воды на входе в конденсатор, коэффициент работоспособности по

=1-

= -0,13=0,13
* Здесь и далее знак «минус» при τ_q не учитывается.
23. Коэффициент полезного действия установки по затратам электроэнергии на компрессор

=0,415
24. Значение удельных эксергий аммиака в характерных точках процесса могут быть определены по e-i – диаграмме [1] или по формуле

.
где

- энтальпия и энтропия аммиака при параметрах окружающей среды

К и

МПа;

кДж/кг;

кДж/(кгК).
Значение основных параметров рабочего агента в характерных точках процесса должны быть сведены в таблицу 1.
Таблица 1- Параметры рабочего агента

Точка	Давление , МПа	Температура, °С	Энтальпия , кДж/кг	Энтропия , кДж/(кгК)	Эксергия , кДж/кг
1 2 3 4 5	0,18 1 2 0,6 0,18	0,18 128 -29 9,4 -22	1607 1970,75 553 458 460	9,03 9,24 4,7 4,3 4,35	72,6 375 287,3 309,5 297

2.2 Определение потерь эксергии парожидкостной компрессионной холодильной установки с переохладителем
1. Удельное количество эксергии, подведенной к установке, по измерениям на зажимах электродвигателя компрессора, кДж/кг

=62,65/0,155=404,2
где G – массовый расход хладагента, кг/с;

N_э – электрическая мощность компрессора, кВт.
2. Электромеханические потери эксергии, кДж/кг

_=404,2
3. Удельная эксергия, подводимая к компрессору, кДж/кг

_{=404,2-40,42=363,78}
4. Внутренние потери эксергии в компрессоре (рисунок 3.2 а), кДж/кг

_=61,38

=0,8313

Рисунок 3.2 – Потери эксергии в компрессоре и конденсаторе:

а – в компрессоре; б – в конденсаторе.
5. Потери эксергии в конденсаторе (рисунок 3.2 б):

- эксергия, отданная хладагентом, кДж/кг

_{=375*287,3=87,7}
- эксергия, полученная охлаждающей водой, кДж/кг

=1970,75*0,01=19,71
где q_к – удельная тепловая нагрузка конденсатора, кДж/кг;

=0,01

6. Потери эксергии вследствие необратимого теплообмена, кДж/кг

_{=87,7-19,71-67,99}
7. КПД конденсатора

=19,71/87,7=0,225
Так как эксергия охлаждающей воды после конденсаторов компрессионных установок обычно не используется, то суммарные потери эксергии в конденсаторе составляет, кДж/кг (

)

_{=67,99+19,71=87,7}
8. Потери эксергии в охладителе (рисунок 3.2 в):

- эксергия, отданная хладагентом, кДж/кг

_{=287,3-309,5=-22,2}

Рисунок 3.2 в – Потери эксергии в охладителе
- эксергия, полученная артезианской водой, кДж/кг

q_{по *}=92*0,01=0,92
где q_по – удельная тепловая нагрузка охладителя;

=1-

= -0,045

, ⁰К=

+273=280,4
где

, ⁰С;

- 3,6

9. Баланс эксергии в охладителе

10. Потери эксергии в охладителе, кДж/кг

11. Потери эксергии в регулирующем клапане (дросселе, рисунок 3.2.11 а), кДж/кг

=309,5-297=12,5
КПД дросселя:
а)

(на основе абсолютных значений);

б)

(по разности эксэргий).

12. Потери эксэргии в испарителе (рисунок 3.2.11 б):

- эксергия, отданная хладагентом (аммиаком), кДж/кг

_{=297-72,6=224,4}
- эксергия, полученная хладоносителем, кДж/кг

=1290*0,01=12,9
где q₀ – удельная нагрузка испарителя, кДж/кг;

, здесь Т_о.с – температура окружающей среды, ⁰К

Т_н.ср – средняя температура рассола, ⁰К

Рисунок 3.2.11 – Потери эксергии в дросселе и испарителе:

а – в дросселе; б – в испарителе.
13. Потери эксергии вследствие необратимого теплообмена, кДж/кг

_{=224,4-12,9=211,5}

=12,9/224,4=0,06
2.3 Эксергетический баланс установки
Эксергетический баланс установки приведен в таблице 2.
Таблица 2 - Эксергетический баланс установки

Подвод эксергии Отвод эксергии
Параметр	кДж/кг	%	Параметр	кДж/кг	%	% по отношению к электрической энергии
Электроэнергия на компрессор Артезианская вода	404,2 0,92	99,87 0,23	Электромеханические потери в компрессоре Внутренние потери в компрессоре Потери эксергии в конденсаторе Потери эксергии в охладителе Потери эксергии в дросселе Потери в испарителе Эксергетическая холодопроизводительность		10 15,2 21,7 -5,3 3,1 52,35 3,2	10 15,18 21,7 -5,265 3,09 52,32 3,19
Всего	405,12			405,12	100	100

Графическое изображение эксергетического баланса парожидкостной установки приведено на рисунке 3.3

1. Коэффициент полезного действия компрессора

=302,4/363,78=0,8

где η_к – внутренние потери эксергии в компрессоре (п. 3.2 – 4.)
2. Коэффициент полезного действия теплообменно-дроссельной части установки («холодного» блока)

3. Полный КПД установки ( с учетом эксергии артезианской воды), %

4. Коэффициент полезного действия установки (без учета эксергии артезианской воды), %

Примечание: расчет считается выполненным правильно, если η^׳ ≈ η^״
Заключение:
В данном проекте было сделан расчет и проектирование выпарной установки. Для данной цели были проведены расчеты температур и определение параметров рабочего агента , построение т-s диаграммы , определение потерь эксергии парожидкостной компрессионной холодильной установки с переохлодителем. В процессе вычесленния эксергетического баланса установки были найден: коэффициент полезного действия компрессора, коэффициент полезного действия теплообменно-дроссельной части установки («холодного» блока) , Полный КПД установки и коэффициент полезного действия установки (без учета эксергии артезианской воды).После расчета были сравнены η^׳ и η^״ , оказавшиеся равными , расчет был закончен правильно. Цель поставленная в начале работы достигнута , все задачи выполнены.