2. Термодинамический расчет цикла

Определение параметров состояния рабочего тела в характерных точках цикла. Точка 1а. Состояние сухого насыщенного пара:

.

По таблице 3 п [1] с помощью линейного интерполирования определяем

Точка 1. Состояние перегретого пара:

Остальные параметры: По закону Гей-Люссака

Энтальпия хладагента в точке 1:

- энтальпия сухого насыщенного пара при ;

- удельная изобарная теплоемкость хладона.

Принимая , получим

.

По формуле линейного интерполирования определим :

;

.

Энтропия перегретого пара в точке 1:

Произведя интегрирование и приняв на протяжении процесса, получим:

Точка 2. Процессы 2-2а и 3-3а протекают в конденсаторе изобарно, и при соответствуют давлению насыщения при .

Линейной интерполяцией находим:

Для приближенного расчета температуры в точке 2 используем связь между параметрами политропного процесса:

Плотность перегретого пара хладона R12 определим интерполированием:

;

.

Удельный объем ;

;

.

Точка 2а. Состояние сухого насыщенного пара при давлении

:

Точка 3а. Состояние жидкого хладона R12 на линии насыщения:

,

Линейным интерполированием получим:

Точка 3. Хладон после переохлаждения.

Точка 4.

Из таблицы 3 п [1] при линейным интерполированием находим:

При :

Результаты расчета термодинамического цикла

№	P,МПа	t,◦С	v,м3/кг	h,кДж/кг	S,кДж/кгК
1	0,158	-19	0,1059	544,12	4,5664
2	0,552	42	0,037	586,02	4,632
2a	0,552	19	0,03112	559,21	4,55
3a	0,552	19	0,00075	418,12	4,0664
3	0,552	10	0,00075	409,54	4,0340
4	0,158	-19	0,0185	409,54	4,044
1a	0,158	-19	0,1059	544,12	4,5664

Расчет холодильного коэффициента

Удельная холодопроизводительность:

Количество тепла, отданное воздухом охлаждающей воде

Затраченная в цикле работа:

Работа, затраченная на привод компрессора:

Расход холодильного агента:

Термодинамическая мощность, необходимая для привода компрессора:

Холодильный коэффициент цикла:

Холодильный коэффициент установки, работающей по обратному циклу Карно:

где и - соответственно минимальная и максимальная температура холодильного цикла в действительном цикле.

,

3. Конструктивный тепловой расчет конденсатора

Рассчитать нормализованный вариант конструкции кожухотрубчатого конденсатора смеси паров хладона R12 и паров воды.

Удельная теплота конденсации , температура конденсации 19◦С.

Физико-химические свойства конденсата при температуре конденсации:

Тепло конденсации отводится водой с начальной температурой примем температуру воды на выходе из конденсатора , вода имеет следующие физико-химические свойства:

Тепловая нагрузка аппарата:

Расход воды:

Средняя разность температур

В соответствии с таблицей 2.1 [3] примем .

Ориентировочное значение поверхности теплопередачи:

Выбираем по [4] конденсатор типа КГР-85: ; ; число ходов ; общее число труб ; длина труб ; площадь теплопередачи .

Уточненный расчет поверхности теплопередачи.

Коэффициент теплопередачи найдем по формуле:

где - коэффициент теплоотдачи от пара, конденсирующегося на наружной поверхности пучка из n горизонтальных труб;

- коэффициент теплоотдачи к воде;

- сумма термических сопротивлений стенки труб из меди и загрязнений со стороны воды и пара [3].

,

здесь - поправочный коэффициент ( при ).

;

Nu - критерий Нуссельта, который определяется числом Рейнольдса.

.

Режим течения турбулентный, значит:

Перепишем последнюю формулу с учетом :

Для газов поправкой можно пренебречь,

Тогда

Сумму термических сопротивлений найдем по формуле:

где - толщина стенок труб ( );

- теплопроводность материала стенки ( );

; - термическое сопротивление слоев загрязнений с обоих сторон стенки ( ; ) [1].

,

Тогда

Требуемая поверхность теплопередачи:

Запас поверхности теплопередачи

.

Гидравлическое сопротивление рассчитывается по формуле:

Скорость воды в трубах:

;

- отношение шероховатости труб.

Примем [3]:

Скорость воды в штуцерах:

.

- диаметр условного прохода штуцеров ( [4])