Теплотехника
.docxМИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФГБОУ ВО
«ИЖЕВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ»
Кафедра “энергетики и электротехнологии”
Расчетно-графическая работа по теплотехнике
РАСЧЕТ ЦИКЛА ТЕПЛОВОГО НАСОСА
Выполнил: Чирков Р.Н.
Проверил: Корепанов А.С.
Ижевск
2018
Задача 1. Выполнить тепловой расчет цикла теплового насоса.
Вариант выбираем в соответствии с таблицей 1.
Исходные данные:
– холодопроизводительность (по варианту);
– температура кипения агента (по варианту);
– температура конденсации агента (по варианту).
Приведем для R11 (по варианту) подробный тепловой расчет цикла (рис. 1.8):
процесс 1–2 – сжатие пара R11 в компрессоре;
2–3 – конденсация паров агента в конденсаторе;
3–4 – переохлаждение жидкости в регенеративном теплообменнике (РТО);
4–5 –дросселирование агента;
5–6 – кипение жидкогоR11 в испарителе;
6–1 – перегрев пара R11 в РТО.
Определим узловые точки цикла.
t6 = t0 + 5°С – температура выхода пара из испарителя, 5°С - перегрев паров R11a в испарителе, следовательно,
;
– температура выхода жидкого агента из конденсатора
температуру начала сжатия (всасывания в компрессор) определим из уравнения баланса теплообменника:
где– коэффициент полезного действия регенеративного теплообменника,
следовательно,
По lgР-hдиаграмме определим характеристики основных точек и их параметры сведем в таблицу 2:
Таблица 2 – Сводная таблица расчетов
Точки |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
Р, МПа |
0,13 |
1,2 |
1,2 |
1,2 |
0,13 |
0,13 |
t,°C |
102 |
197 |
115 |
70 |
30 |
30 |
h, кДж/кг |
450 |
505 |
305 |
260 |
260 |
405 |
υ, м3 |
0,18 |
|
|
|
|
|
точку 4 находим из уравнения разности энтальпий:
Решение.
Удельная работа сжатия в компрессоре:
hком =h2 – h1=505–450=55 кДж/кг.
Удельная массовая холодопроизводительность 1 кг холодильного агента:
q0=h6–h5=405–260=145 кДж/кг.
Удельная тепловая нагрузка на конденсатор:
qкон=h2–h3=505–305=200 кДж/кг.
Удельная объемная холодопроизводительность:
qʋ=q0/ʋ1=145/0,18=805,6 кДж/кг.
Массовый расход холодильного агента:
Ga=Q0/q0=200/145=1,37 кг/с.
Коэффициент, учитывающий наличие мертвого пространства:
где – коэффициент, учитывающий процентное отношение мертвого пространства; m= 1 – показатель адиабаты.
Таким образом,
Коэффициент, учитывающий потери из-за теплообмена пара со стенками цилиндра
где – суммарный перегрев на всасывания:
где – безразмерные коэффициенты (в расчетах принять: = 1,12; β = 0,5).
Таким образом,
Коэффициент подачи компрессора:
Действительный объем, описываемый поршнями:
Теоретический объем, описываемый поршнями:
По теоретическому объему, описываемому поршнями, из приложения Б.1подбираем четыре компрессора марки ПБ165, один из которых является резервным, теоретическая объемная подача одного компрессора составляет 0,125 м3/с.
Адиабатная мощность сжатия компрессора:
где lа = hком.
Индикаторный коэффициент полезного действия:
где – безразмерный коэффициент.
Следовательно,
Индикаторная мощность привода компрессора:
Мощность сил трения:
где – среднее индикаторное давление трения,
Тогда
Эффективная мощность привода компрессора:
Электрическая мощность электродвигателя:
Полученное значение Nэл необходимо разделить на рабочее число компрессоров и по полученному значению мощности подобрать по приложению Б.2 электродвигатель. В нашем случае подбираем электродвигатель АИР 160 М4 номинальной мощностью 18,5кВт.
Действительная тепловая нагрузка на конденсатор:
Теоретическая тепловая нагрузка на конденсатор с учетом переохлаждения жидкости:
Теоретический холодильный коэффициент:
Действительный холодильный коэффициент:
Холодильный коэффициент цикла Карно:
Теоретическая степень термодинамического совершенства:
Действительная степень термодинамического совершенства:
Теоретический коэффициент трансформации в соответствии с рекомендациями:
Действительный коэффициент трансформации:
Вывод: так как значение теоретического коэффициента трансформации µт меньше действительного коэффициента трансформации µд, то применение теплового насоса будет эффективным.
2 часть
10. Определение политропного процесса. Частные случаи политропного процесса.
Политро́пный процесс— термодинамический процесс, во время которого теплоёмкость газа остаётся неизменной. Политропным процессом являются изохорный, изобарный, изотермический и адиабатный процессы, потому что все они имеют общую особенность - они происходят при постоянной теплоемкости.
В соответствии с сущностью понятия теплоёмкости {\displaystyle C={\delta Q \over \delta T}}, предельными частными явлениями политропного процесса являются изотермический процесс и адиабатный процесс.
Адиабатический процесс - это такое изменение состояний газа, при котором он не отдает и не поглощает извне теплоты. Следовательно, адиабатический процесс характеризуется отсутствием теплообмена газа с окружающей средой. Адиабатическими можно считать быстро протекающие процессы. Так как передачи теплоты при адиабатическом процессе не происходит, то и уравнение I начала термодинамики принимает вид
или |
|
т.е. внешняя работа газа может производиться вследствие изменения его внутренней энергии. Адиабатное расширение газа (dV>0) сопровождается положительной внешней работой, но при этом внутренняя энергия уменьшается и газ охлаждается (dT<0).
Изотермический процесс — термодинамический процесс, происходящий в физической системе при постоянной температуре.
Для осуществления изотермического процесса систему обычно помещают в термостат (массивное тело, находящееся в тепловом равновесии), теплопроводность которого велика, так что теплообмен с системойпроисходит достаточно быстро по сравнению со скоростью протекания процесса, и, температура системы влюбой момент практически не отличается от температуры термостата. Можно осуществить изотермическийпроцесс иначе — с применением источников или стоков тепла, контролируя постоянство температуры спомощью термометров. К изотермическим процессам относятся, например, кипение жидкости или плавлениетвёрдого тела при постоянном давлении.