Аппаратов судовой холодильной установки

Для дальнейших расчетов воспользуемся результатами, полученными при выполнении практических работ №1 и №2. Схема судовой холодильной установки работающей без РТО с переохлаждением в конденсаторе и перегревом в испарителе и во всасывающем трубопроводе, приведена на рис. 1(а). На диаграмму с изображением стандартного цикла нанесен цикл рассматриваемой холодильной установки. Для этого необходимо выполнить приведенные ниже этапы работы.

Так как район плавания не ограниченный, принимаем температуру забортной воды равной t_з.в. = 28°С. Тепература воды на входе в конденсатор t_{ω 1} = t_з.в. + 2 = 28 + 2 = 30 °С; на выходе из него - t_{ω 2} = t_{ω 1} + 2 = 32 °С.

Определим температуру хладагента.

· Конденсации t_к = t_{ω 1} + 6 = 30 + 6 = 36 °С;

· Жидкого хладагента перед ТРВ t_ж = t_к - 5 = 36 – 5 = 31 °С;

· Кипения хладагента в испарителе t_и = t₀ - 10 = 0 – 10 = -10 °С;

· На выходе из испарителя с учетом перегрева на его конечных поверхностях t₂ = t_и + 5 = -10 + 5 = -5°С;

· На всасывании с учетом перегрева во всасывающем трубопроводе t₁ = t₀ + 10 = 0 + 10 = 10°С.

По полученным температурам в диаграмме i-lg p строим цикл и определяем параметры в узловых точках, которые заносим в таблицу №3.

Определяются удельные величины, характеризующие работу установки:

- Массовая холодопроизводительность кДж/кг, q₀ = i₂ – i₆ ;

Точка Параметр
º С
P, мПа	0, 33	1, 35	1, 35	1, 35	1, 35	0, 33	0, 33
кДж/кг
м3 /кг	0, 035	-	-	-	-	-	-

q₀ = 605 – 440 = 165;

- Объемная холодопроизводительность, кДж/м³ ,

q_v = q₀ / V₁ = 165 / 0, 035= 4715;

- Работа сжатия в компрессоре, кДж/кг, l = i₂ – i₁ = 654-615=39;

- Теоритический холодильный коэффициент ε = q₀ /L = 165/39=4, 23.

Количество хладагента, циркулирующего систему, кг/ч, G₀ = 3, 6 Q₀ /q₀ = 3, 6 ∙ 8820/165 = 192, 4

Часовой объем хладагента, всасываемых компрессором, м³ /ч, V₀ = G₀ ∙ V₁ = 192, 4 ∙ 0, 035 = 6, 73

Коэффициент подачи компрессора

λ = [1- G₀ (P_k /P_и - 1)] ∙ (T_и /Т_к ) = [1 – 0, 03 (1, 35/0, 33 – 1)] ∙ (273/309) = 0, 802

где G₀ = 0, 03 – относительная величина вредного пространства.

Часовой объем описываемой поршнями компрессора, м³ /ч,

V_h = V₀ /λ = 6, 73 / 0, 802 = 8, 4

По данной величине можно подобрать компрессор. Однако, целесообразнее выбирать его по требуемой холодопроизводительности и проверять по величине V_h.

Адиабатная мощность компрессора, кВт,

N_a = l ∙ G₀ /3600 = 39 ∙ 192, 4/3600 = 2, 08

Индикаторный КПД компрессора

ŋ _i = T₀ /T_k + 0, 0025 t_и = 273/309+0, 0025 ∙ (-10) = 0, 855

Индикаторная мощность, кВт,

N_i = N_a / ŋ _i =2, 08/0, 855=2, 43

Мощность механических потерь, кВт,

N_м =0, 12 ∙ V_h = 0, 1

Мощность на валу компрессора, кВт,

N_е = N_i + N_м =2, 53

Механический КПД,

ŋ _м= N_i / N_е =2, 43 / 2, 53 = 0, 96

Полученную холодопроизводительнось пересчитывают на стандартные условия работы

Q_ос = Q₀ ∙ [(q_vc ∙ λ _c)/(q_v ∙ λ)] = 8, 82 [(2404∙ 0, 175)/(4714∙ 0, 802)]=4, 28 кВт

где λ _c =0, 758 – коэффициент подачи при стандартных условиях..

Охлаждающая поверхность конденсатора определяется из выражения, м²

F_k = (10³ ∙ Q_k)/(K_k ∙ θ _k) ∙ ŋ _k

где Q_k = Q₀ + l ∙ G₀ /3600 – тепловая нагрузка конденсатора, кВт;

Q_k = 8, 82 + 192, 4 ∙ 39/3600 = 11

K_k = 1400 кДж/м² К – коэффициент теплопередачи, отнесенный к внутренней поверхности конденсатора; Его значение принимаем в соответствии с рекомендациями [4];

θ _k – полный температурный напор, °С,

θ _k = (t_{ω 2} - t_{ω 1} )/(2, 3 lg ((t_k – t_{ω 1})/ (t_k - t_{ω 2} )))= (32-30)/(2, 3lg ((36-30)/(3-32))) =2, 9

ŋ _k = 1, 02 – коэффициент запаса поверхности на загрязнение и заглушку части трубок,

F_k = (10³ ∙ 11 ∙ 1, 02)/(1400 ∙ 2, 9) = 8, 01

принимаем F = 8, 81 м²

Требуемую подачу насоса охлаждающей воды, м³ /ч, определяют по формуле,

V_ω = (3600 ∙ Q_k ∙ ŋ _ω )/(С_ω ∙ ρ (t_{ω 2} – ω ₁ ))

где С_ω = 4, 2 кДж/кг К – теплоемкость забортной воды,

ρ = 1025 кг/м³ – ее плотность;

ŋ _ω = 1, 05...1, 1 – коэффициент запаса подачи насоса,

V_ω = (3600 ∙ 1, 1 ∙ 1, 05)/(4, 2 ∙ 1025 ∙ 2) = 4, 3

Тепловая нагрузка воздухоохладителя, кВт,

Q_и = (1, 05...1, 15) ∙ Q₀ = 1, 1 ∙ 8, 82 = 9, 7

Поверхность охлаждения испарителя, м³ ,

F_и = (1000 ∙ Q_и )/(b ∙ K_и ∙ Δ t_и )

где b = 0, 75 – коээффициент рабочего времени аппарата;

K_и = 16, 3 Вт/(м² ∙ К), - коэффициент теплопередачи испарителя, выбирается из таблиц [ ];

Δ t_и – разность температур в охлаждающем помещении и испарителе.

Δ t_и = t₀ –t_и = 10°С

Находим величину поверхности охлаждения испарителя, м² ,

F_и = (1000 ∙ 9, 7)/(0, 75 ∙ 16, 3 ∙ 10) = 79, 4

Принимаем F_и = 80 м² .

 

Охладительная поверхность конденсатора определяется из выражения, м²

F_k = (10³ ∙ Q_k )/(K_k ∙ θ _k ) ∙ ŋ _k

где Q_k = Q₀ + l ∙ G₀ /3600 - тепловая нагрузка конденсатора, кВт;

Q_k = 8, 82 + 192, 4 ∙ 39/3600 = 11

K_k = 400-500 кДж/м² К - коэффициент теплопередачи, отнесенный внутренней поверхности конденсатора; Его значение принимаем согласно рекомендациям [4];

θ _k - полный температурный напор, °С,

θ _k = (t_{ω 2} - t_{ω 1)}/(2, 3 lg ((t_k – t_{ω 1)}/ (t_k - t_{ω 2)})) = (32-30)/(2, 3lg ((36-30)/(3-32))) =2, 9

ŋ _k = 1, 02 - коэффициент запаса поверхности на загрязнение и заглушку части трубок,

F_k = (10³ ∙ 11 ∙ 1, 02)/(1400 ∙ 2, 9) = 8, 01

принимаем F = 8, 81 м².

Необходимую подачу насоса охладительной воды, м³/ч, определяют за формулой:

V_ω = (3600 ∙ Q_k ∙ ŋ _ω )/(С_ω ∙ ρ (t_{ω 2} – ω ₁₎)

где С_ω = 4, 2 кДж/кг К - теплоемкость забортной воды,

ρ = 1025 кг/м³ - ее плотность;

ŋ _ω = 1, 05...1, 1 - коэффициент запаса подачи насоса,

V_ω = (3600 1, 1 1, 05)/(4, 2 1025 2) = 4, 3.

 

Практическая работа № 5