4 Розрахунок пкху

Парокомпресійна холодильна установка працює при температурі випаровування t₀. Пара з випарника виходить сухою насиченою. Температура конденсації дорівнює t_к. Загальна холодопродуктивність холодильної установки складає Q₀.

При розрахунку зразкового циклу ПКХУ необхідно визначити:

1. потужність приводу компресора N, кВт;

2. витрату холодильного агента m, кг/с;

3. теплове навантаження конденсатора Q_конд, кВт;

4. холодильний коефіцієнт ;

5. ексергетичний коефіцієнт ПКХУ, коли відомі: холодопродуктивність ПКХУ Q₀, кВт; температура випаровування t₀, ^оС і температура конденсації пари t_к, ^оС у конденсаторі.

Порядок розрахунку:

1. За допомогою програми «CoolPack» будуються та роздруковуються Ts та lgp - h діаграми для заданого варіанту (Дод. 1).

2. В Ts та lgp - h діаграмах будується цикл ПКХУ.

3. За допомогою програми «CoolPack» визначаються параметри холодоагента (p, T, h, s, υ) в характерних точках циклу та заносяться до табл.5.

Таблиця 5. Параметри холодильного агента в вузлових точках циклу.

Точка	Параметри
	T, оС	р, кПа	h, кДж/кг	s, кДж/кгК	, м3/кг	x
1
2
…

4. Далі за даними табл.5 визначаються наступні величини у такій послідовності:

1. Питома теплота підводу в циклі або питома холодопродуктивність. Оскільки процес у випарнику ізобарний, то

,

а саме:

, кДж/кг (20)

2. Питома теплота відводу в циклі або питоме навантаження у конденсаторі. Процес (2 – 3) також є ізобарним, тоді:

, кДж/кг (21)

3. Питома робота циклу дорівнює у даному випадку питомій роботі на привід компресора і розраховується як різниця q_під і q_від. За абсолютним значенням ця робота дорівнює:

,

. (22)

При дроселюванні h₃=h₄. Тоді, розкривши скобки у рівнянні, будемо мати:

, кДж/кг (23)

Ту ж саму формулу отримаємо якщо роботу циклу будемо розглядати як роботу на привід компресора l_к, яка дорівнює наявній роботі адіабатного процесу l_н, що береться з протилежним знаком:

Тоді:

4. Холодильний коефіцієнт обчислюється за рівнянням:

. (24)

5. Знайдемо витрату холодильного агента, що циркулює в циклі, знаючи загальну холодопродуктивність Q₀, кВт:

, кг/с. (25)

6. Об’ємну витрату холодильного агента визначимо за відомою залежністю:

, м³/с, (26)

де ₁ – питомий об’єм холодильного агента в точці 1, який знаходиться за діаграмою, м³/кг.

7. Потужність, що витрачається на привід компресора обчислюється наступним чином:

, кВт (27)

8. Термодинамічна досконалість циклу ПКХУ з дросельним вентилем знайдеться в порівнянні з холодильною установкою, яка працює за зворотним циклом Карно, в тому ж інтервалі температур:

(28)

5. Подібні розрахунки проводяться, коли дросельний вентиль ПКХУ замінено детандером і, коли введено переохолодження холодильного агента у конденсаторі на 10^оС. При цьому необхідно враховувати відмінність циклів:

1. Цикл з переохолодженням. Якщо переохолодження відбувається у конденсаторі, то змінюються формули для розрахунку q₀ і q_конд. Все інше лишається без змін. Питома холодопродуктивність та питоме навантаження конденсатора визначаться за рівняннями:

кДж/кг (29)

кДж/кг (30)

Питома робота циклу лишиться незмінною.

2. Цикл при наявності детандера, то, навпаки, питома холодопродуктивність і питоме навантаження конденсатора будуть такими ж , як і в циклі ПКХУ з дросельним вентилем, а питома робота циклу зміниться. Детандер і конденсатор, як відомо, у ПКХУ сидять на одному валу. Якщо в компресорі робота витрачається, то в детандері вона корисно використовується. Холодильний агент у детандері адіабатно розширюється, охолоджується і виконує корисну роботу. Тоді:

. (31)

Оскільки процес у детандері і компресорі є адіабатним, то:

(32)

6. Побудувати графіки залежності холодильного коефіцієнта та ексергетичного к.к.д. від температури охолодження об’єкта. Зробити висновки.