Расчёт термодинамического цикла ТНУ.

Определение параметров в основных точках цикла:

Точка 1. Давление Р₁ равно давлению в испарителе Р_о, которое определяется по таблице насыщения фреона-22 [1]: Р_о = 5,84 бар. Затем по температуре и давлению из таблиц перегретого пара [1] определяем остальные параметры в этой точке и записываем их в таблицу.

Точка 2т. Давление Р₂ равно давлению в конденсаторе Р_к, которое определяется по таблице насыщения: Р_к = 23,75 бар. По таблице перегретого пара [1] при давлении Р_к и энтропии S₂ = S₁= 1.7725 кДж/(кг*к) находим температуру и все прочие свойства пара и заносим их в таблицу.

Точка 2. Принимаем механический КПД компрессора h_м = 0,9. Индикаторный КПД определяем по формуле:

h_i = 0.766 + 0.0327*b - 3.907*10^-3*b² = 0,84

где b = Р₂/ Р₁ = 23,75/5,84 = 4,1

Теоретическая работа компрессора: l_T = h_2т – h₁ = 750-714,26 = 35,74 кДж/кг

 

Действительная работа компрессора:

l_д = =47,28 кДж/кг

Энтальпия в точке 2: h₂ = h₁ + l_д = 714,26+47,28 = 761,5 кДж/кг.

По этой энтальпии определяем температуру в т.2 при давлении Р₂ [1]:

t₂ = 100^оС

Энтропия и удельный объём в остальных точках для расчёта не требуются.

В точках: 3, 4, 7 параметры и энтальпия определяются по таблице насыщения [1] (в т. 3 и 7 насыщенный пар, в т. 4 насыщенный конденсат).

Энтальпия в точке 5 определяется из теплового баланса РТО:

По энтальпии при давлении определяем температуру

Энтальпия в т.6 равна энтальпии в т.5: h₆ = h₅ (процесс адиабатного дросселирования).

Таблица 2.

Таблица основных параметров термодинамического цикла ТНУ (определённых выше по LgP –h диаграмме и таблицам фреона-22 [1]).

№ точки п/п	Температура, оС	Давление, Бар	Уд. объем, м3/кг	Энтальпия, кДж/кг	Энтропия, кДж/(кг*к)
		5,84	0,044	714,26	1,7725
2т		23,75	0,01139		1,7725
		23,75	0,01205	761.5	1,79
		23,75		717,2
		23,75		574,3
		23,75		566,24
		5,84		566,24
		5,84	0,0403	706,2	1,74

Рис.5. Термодинамический цикл ТНУ в Т- S и LgP-h диаграммах.

Процессы цикла: 1-2 сжатие в компрессоре; 2-3-4 охлаждение пара фреона и его конденсация; 4-5 охлаждение конденсата в РТО; 5-6 дросселирование; 6-7 испарение; 7-1 перегрев пара в РТО.

Основные энергетические характеристики ТНУ.

1. Удельная теплопроизводительность конденсатора:

q_к = h₂ – h₄ =761,5 -574,3= 187,2 кДж/кг.

2. Удельная холодопроизводительность испарителя:

q_о = h₇ – h₆ = 706,2-566,24= 140 кДж/кг.

3. Удельная работа компрессора:

l_д = h₂ – h₁ = 761,5-714,26=47,24 кДж/кг.

4. Массовый расход фреона:

G_x = Q_к/ q_к = 289/187,2 = 1,54 кг/с.

5. Мощность привода компрессора:

N_э = G_x* l_д/h_э = 1,54*47,24/0,95 = 76,58кВт

6. Коэффициент преобразования ТНУ:

m = Q_к/ N_э = 289/ 76,58= 3,77

Объёмная подача и выбор компрессора.

1. Фактический объёмный расход хладоагента:

V_x = G_x*v₁ = 1,54*0,044= 0.068 м³/с,

где v₁ – удельный объём пара фреона на входе в компрессор (точка 1).

2. Индикаторный коэффициент подачи компрессора:

l_i = = 0,83

где Р_о и Р_к давления в испарителе и конденсаторе, соответственно;

DР = 0,1 бар – сопротивления клапанов компрессора.

3. Коэффициент невидимых потерь:

l_w = T_o/T_к = 278/331,5 = 0,84

4. Коэффициент подачи компрессора:

l = l_w* l_i = 0.697

5. Теоретическая подача компрессора:

V_т = V_x / l = 0,068/0,697 = 0,0975 м³/с.

6.Компрессор выбирается по его теоретической подаче и мощности привода: выбираем бессальниковый поршневой компрессор ПБ-165 с мощностью двигателя 95,7 кВт и теоретической подачей 0,125 м³/с.