Задание 8. Выполнить тепловой расчет и подобрать компрессоры для аммиачной холодильной машины, работающей на две температуры кипения (-30 0С и -5 0С)

Выполнить тепловой расчет и подобрать компрессоры для аммиачной холодильной машины, работающей на две температуры кипения (-30 ⁰С и -5 ⁰С), если в результате расчета теплопритоков в камеры получены следующие значения расчетной холодопроизводительности: Q_0(-30) = 160 кВт, Q_0(-5) = 55 кВт. Конденсаторы испарительного типа. Охлаждение камер осуществляется двухступенчатой холодильной установкой с фиксированным промежуточным давлением.

1. Для г. Минска параметры наружного воздуха составляют t_н = 28⁰С, j = 56%. Температуру воздуха по смоченному термометру определяем с помощью i-d диаграммы влажного воздуха. Она составляет 21⁰С. В аммиачных установках с испарительными конденсаторами температура конденсации принимается в зависимости от температуры наружного воздуха по смоченному термометру t_н.м и плотности теплового потока q_F, оптимальное значение которой составляет 2, 5 кВт/м² (приложение 5). Таким образом, температура конденсации t_к = 36 ⁰С.

3. По T, s или lg p-i диаграмме находим параметры рабочего агента в характерных точках цикла и заносим их в таблицу

 

		1’			3’
t, 0C	-30	-15				-5			-5	-5	-30
P, бар	1, 3	1, 3	3, 7	3, 7	3, 7	3, 7			3, 7	3, 7	1, 3
i, кДж/кг
v, м3/кг		1, 0				0, 35

4. Определяем отношение давлений:

5. . Это подтверждает необходимость использования двухступенчатого компрессора.

6. Промежуточное давление P_m выбираем соответствующим давлению кипения при температуре -5 ⁰С.

7. Температуру всасываемых паров в аммиачных ХМ для первой ступени принимают на 10¸ 20 ⁰С выше температуры кипения хладагента. Принимаем перегрев на 15 ⁰С.

8. Состояние рабочего вещества при входе в промежуточный сосуд (точка 3’) определяется из уравнения смешения

,

Здесь G₁ и G_m – расходы хладагента, проходящего через компрессоры первой ступени сжатии и испарительVII. G₁ определяется соотношением:

кг/с.

Тогда G_m определяется:

кг/с.

Тогда энтальпия в точке 3’ составит

кДж/кг.

9. Расход хладагента через вторую ступень компрессора G₂ определяется из уравнения теплового баланса промежуточного сосуда:

,

Отсюда кг/с.

10. Тепловая нагрузка конденсатора:

кВт.

11. Работа сжатия компрессора первой ступени:

кВт.

12. Работа сжатия компрессора второй ступени:

кВт.

13. Холодильный коэффициент

14. Требуемая холодопроизводительность компрессора первой ступени:

где k – коэффициент, учитывающий потери в трубопроводах и аппаратах, для температуры кипения -30 ⁰С принимается равным 1, 12 (см. приложение 3).

Тогда кВт.

15. Требуемая теоретическая объемная производительность компрессора первой ступени:

Здесь l₁ - коэффициент подачи компрессора.

 

16. Определим коэффициент подачи l. Его можно определить из соотношения

где – действительная и теоретическая объёмные производительности компрессора, м³/с.

– индикаторный коэффициент всасывания; – коэффициент дросселирования, равный 0, 95; объёмный коэффициент

. Здесь – относительная величина объёма вредного пространства, 2-6%; коэффициент подогрева; – коэффициент плотности, равный 0, 98.

Величина коэффициента подачи может быть принята по графику (см. приложение 1) в зависимости от соотношения в зависимости от типа компрессора.

17. Тогда требуемая теоретическая объемная производительность компрессора первой ступени составит:

18. Аналогично рассчитываем теоретическую и действительную объемную производительность компрессора второй ступени.

,

м³/с.

19. По значению = 0, 163 м³/с и = 0, 049 м³/с по таблице (приложение 6) принимаем к установке один агрегат с винтовым компрессором (бустерный) АН130-7-6 объемной производительностью = 0, 236 м³/с, и агрегат А 80-7-2 с поршневым компрессором и объемной производительностью = 0, 058 м³/с.

20. Проверяем коэффициент рабочего времени

Коэффициент рабочего времени должен находиться в пределах 0, 67 – 0, 92. Компрессор выбран правильно.

Определим действительный массовый расход

кг/с.

кг/с.

21. Мощность привода агрегата ступени низкого давления:

- теоретическая мощность сжатия: кВт;

- действительная (индикаторная) мощность сжатия[10]: кВт;

- мощность на валу компрессора (эффективная мощность)[11]:

кВт.

- электрическая мощность (мощность, потребляемая электродвигателем из сети)[12]:

кВт.

22. Мощность привода агрегата ступени низкого давления:

- теоретическая мощность сжатия: кВт;

- действительная (индикаторная) мощность сжатия[13]: кВт;

- мощность на валу компрессора (эффективная мощность)[14]:

кВт.

- электрическая мощность (мощность, потребляемая электродвигателем из сети)[15]:

кВт.

кВт.

23. Тепловая нагрузка на конденсатор без учета потерь в процессе сжатия:

кВт.

24. Действительная холодопроизводительность компрессоров каждой ступени:

, кВт.

, кВт

25. Тепловая нагрузка на конденсатор с учетом потерь (действительная нагрузка):

кВт.

 

 

 

Приложение 5

1 - q_F = 2, 0 кВт/м²; 2 - q_F = 2, 5 кВт/м²; 3 - q_F = 3, 0 кВт/м²

Приложение 6

 

Показатель	Одноступенчатые агрегаты с поршневыми компрессорами	Двухступенчатый агрегат с поршневым компрессором АД55-7-5	Одноступенчатые агрегаты с винтовыми компрессорами
А40-7-2	А-80-7-2	А110-7-0 А110-7-1	А110-7-2 А110-7-3	А220-7-0 А220-7-1	А220-7-2 А220-7-3	21А280-7-0 21А280-7-1	21А280-7-2 21А280-7-3	А350-7-0 А350-7-1	А350-7-2 А350-7-3	бустерные
АН130-7-6	АН60-7-6	1АН260-7-6
Холодопроизводительность, кВт при t0 = 00C, tк = 350C при t0 = -150C, tк = 300C при t0 = -400C, tпр = -100C	- 44, 6 -	- 92, 8 -	- -	- -	- -	- -	- - 67, 5	635(t0=50С) - -	- -	- -	- -	- -	- -	- -
Потребляемая мощность, кВт при t0 = 00C, tк = 350C при t0 = -150C, tк = 300C при t0 = -400C, tпр = -100C	- -	- -	- 42, 4 -	- 42, 4 -	- 85, 9 -	- 85, 9 -	- -	112(t0=50С) - -	- 90, 5 -	- -	- -	- -	- -	- -
Количество заряженного масла ХА-30 или ХА-23, кг
Объемный расход охлаждающей воды, м3/ч			1, 5	1, 5
Теоретическая объемная производительность компрессора, м3/с	0, 029	0, 058	0, 0836	0, 0836	0, 167	0, 167	0, 128 (СНД) 0, 043 (СВД)	0, 175	0, 175	0, 236	0, 236	0, 236	0, 486	0, 486
Мощность электродвигателя, кВт	18, 5
Частота вращения, с-1	24, 67	24, 67	24, 67	24, 67	24, 67	24, 67		49, 5	49, 5
Габаритные размеры, мм Длина Ширина Высота
Масса, кг			2240/ 2260	2125/ 2145	2730/ 2750	2600/ 2620				3245/ 3395	3120/ 3270
Условный диаметр трубопроводов, мм - на входе хладагента - на выходе хладагента - на входе и выходе охлаждающей воды							80(СНД)/65(СВД) 65(СНД)/65(СВД)