3.Расчет и построение теоретического рабочего холодильного цикла на энтальпийной диаграмме p-I

Расчет теоретического рабочего холодильного цикла необходим для определения основных параметров холодильной машины, которая этот цикл осуществляет. По полученным значениям температур производится построение цикла (см. рис.4) работы холодильной машины в следующей последовательности:

1. по диаграмме P-i, находим давления кипения P₀, соответствующее температуре t_о, значение которой указано на правой пограничной кривой. Это точка 1 теоретического цикла, ей соответствует энтальпия – i₁ (значения энтальпии указаны на оси абсцисс) и удельный объем всасывания в компрессор V₁ (изохоры на диаграмме показаны штриховыми линиями);

2. аналогично определяем линию постоянного давления – P_к, в соответствии с температурой конденсацией t_к. Изобару – P_к покажем в виде прямой линии параллельной оси абсцисс от левой пограничной кривой и далее;

3. затем из точки 1 проводим адиабату (постоянная энтропия) до пересечения с изобарой P_к. Это будет точка 2 и ее энтальпия i₂;

4. точка 3 находится на пересечении изобары P_к слевой пограничной кривой х=0, ей соответствует энтальпия i₃;

5. в области переохлажденной жидкости (слева от кривой х=0) на пересечении изобары P_к с изотермой t_п (температура переохлаждения жидкого хладагента) находим точку и энтальпию i

6. для нахождения точек 4 и необходимо провести из точек 3 и прямые линии по изоэнтальпиям до пересечения с изобарой P₀. Точки соответствует энтальпия i .

прямая –1 характеризует процесс кипения хладагента в испарители.

t₀=t_в–(7÷10)=13-10=3, ⁰С

Для рефрижераторного вагона t_к=t_н+(12÷15)=32+13=45, ⁰С

t_п=t_к–(3÷5)=45-5=40, ⁰С.

Рисунок 4. Теоретический рабочий цикл паровой компрессионной холодильной машины

Энтальпийная диаграмма P-i для хладона 12

Результаты определения параметров узловых точек теоретического рабочего холодильного цикла сводят в таблицу 2.

Таблица 2

Параметры холодильного агента

№ п/п	Параметр	Номера точек цикла
		1	а	2	3	4
1. 2. 3. 4.	Температура, 0С Давление, МПа Энтальпия, кДж/кг Удельный объем пара, м3/кг	3 0.27 552 0.07	45 1.0 570 0.017	32 1.0 575 0.017	45 1.0 440 0.009	45 0.27 440 0.02

После построения теоретического рабочего холодильного цикла проводится расчет основных теоретических параметров холодильной машины.

Удельная холодопроизводительность 1 кг хладагента q₀ (в кДж/кг):

.

Теоретическая работа, затрачиваемая в компрессоре на сжатие 1 кг хладагента (в кДж/кг):

Тепло, отданное 1 кг хладагента охлаждающему воздуху (или воде) в конденсаторе (в кДж/кг):

или по закону сохранения энергии

.

Холодильный коэффициент цикла:

.

Количество циркулирующего в системе холодильного агента G_Х (в кг/ч):

, (16)

где 3,6 – коэффициент перевода Вт в кДж/ч.

Теоретическая подача компрессора, т.е. объем пара, всасываемого компрессором (в м³/ч):

. (17)

Удельная объемная холодопроизводительность хладагента (в кДж/м³):

. (16)

Из соотношений (14) – (16) следует, что подачу компрессора можно определить также по формуле (17).

. (18)

Потребная теоретическая мощность компрессора (в Вт):

(18)

Тепловая нагрузка на конденсатор (в Вт):

. (19)

Построив теоретический рабочий цикл паровой компрессионной машины и произведя расчет основных теоретических параметров холодильной машины производим подбор холодильной машины по получившимся параметрам в данных расчетах [4].