8.2. Термодинамический расчет одноступенчатой абсорбционной бромистолитиевой холодильной машины (абхм)
Тепловой баланс АБХМ определяется равенством следующих величин:
,
(8.8)
где
удельная тепловая нагрузка генератора;
удельная
холодопроизводительность;
удельная тепловая нагрузка конденсатора;
удельная
тепловая нагрузка абсорбера.
Уравнение теплового баланса генератора:
,
(8.9)
где
- кратность циркуляции раствора (удельное
количество раствора, подаваемого в
генератор на 1 кг водяного пара, выделенного
в генераторе;
концентрация
крепкого раствора (на выходе из генератора,
соответствующего точке 2 на схеме
установки);
концентрация
слабого раствора, подаваемого в генератор,
соответствующего точке 7 на схеме
установки.
энтальпия пара на выходе из генератора;
энтальпия крепкого раствора на выходе из генератора;
энтальпия
слабого раствора на входе в генератор.
Удельная тепловая нагрузка конденсатора, определяющая количество теплоты, необходимое для конденсации 1 кг пара, выпаренного в генераторе:
,
(8.10)
где
энтальпия
сконденсировавшегося пара (воды) на
выходе из конденсатора.
Удельная холодопроизводительность соответствует тому количеству теплоты, которое, например, отводится из кондиционируемого помещения и используется для испарения конденсата, поступающего в испаритель из конденсатора установки.
,
(8.11)
где
энтальпия воды (конденсата), поступающего
из конденсатора;
энтальпия
пара, отводимого из испарителя.
В абсорбере при поглощении раствором бромистого лития паров воды происходит выделение теплоты, которую необходимо отводить. Удельную тепловую нагрузку абсорбера можно определить, используя следующее уравнение:
.
(8.12)
Следует иметь в
виду, что
.
Расход циркулирующего
хладоагента (воды в растворе бромистого
лития) в контуре установки может быть
рассчитан по известной тепловой нагрузке
генератора
:
.
(8.13)
Тепловые нагрузки отдельных элементов абсорбционной бромистолитиевой холодильной машины могут быть определены следующим образом:
- конденсатора
,
- теплообменника
,
- абсорбера
.
Удельный расход теплоты:
.
(8.14)
Холодильный коэффициент:
.
(8.15)
8.3. Примеры термодинамического расчета циклов холодильных машин
Расчет цикла ПХМ
Исходные данные:
Количество вырабатываемого холода
2,0
МВт;Используемый хладоагент – фреон R12;
Температура испарения и конденсации хладоагента
0 оС,
35
оС;Внутренний адиабатический и электромеханический КПД компрессора равны
;
Решение:
Для выполнения расчетов используется T-S диаграмма фреона R12 (рис.8.7 и 8.8), с помощью которой определяются параметры в характерных точках цикла холодильной машины.
Параметры хладоагента в точке 1 находят
на пересечении изотермы
оС
с линией сухого насыщенного пара (х
=1,0). Давление насыщения, соответствующее
данной температуре
,
составляет
МПа.
Параметры точки 1 характеризуют состояние хладоагента на входе в компрессор.
Параметры в точке 3/ находят на
пересечении изотермы
оС с линией кипящего хладоагента
(х = 0). Давление насыщения (конденсации),
соответствующее данной температуре
равняется
0,88
МПа.
Точка 2/ характеризует параметры
хладоагента на выходе из компрессора
при изоэнтропийном процессе сжатия,
которая находится на пересечении
изоэнтропы 1-2/ с изобарой
.
Температура в точке 4 принимается на 7
оС ниже температуры
:
оС.
Значение энтальпии хладоагента во всех названных точках будут соответственно равны:
кДж/кг;
595
кДж/кг;
кДж/кг;
кДж/кг;
кДж/кг.
Точка 2 характеризует действительные
параметры хладоагента на выходе из
компрессора. Энтальпия
определяется из выражения для определения
адиабатного КПД компрессора:
кДж/кг.
Удельная внутренняя работа компрессора
кДж/кг.
Удельная холодопроизводительность (нагрузка испарителя)
кДж/кг.
Удельная нагрузка конденсатора
кДж/кг.
Удельная работа компрессора с учетом электромеханических потерь
кДж/кг.
Тепловой баланс установки
, 127
+ 26 =153.
Массовый расход хладоагента
кг/с.
Мощность электропривода
кВт.
Тепловая нагрузка конденсатора
кВт.
Холодильный коэффициент
.
Рис.8.7. T-S диаграмма фреона R12 (область нижней пограничной кривой)
Рис.8.8. T-S диаграмма фреона R12 (область верхней пограничной кривой)
Расчет цикла АБХМ
Исходные данные:
Источником тепловой энергии служит газопоршневой двигатель (ГПД).
Количество тепловой энергии, подводимой к генератору АБХМ
1000
кВт;Температура греющей воды, поступающей от ГПД
82 0С;
Температура холодной воды на выходе из испарителя (контур кондиционирования)
8 0C;Температура воды на входе и выходе в абсорбер
20
0С,
30
0С;
Минимальные температурные напоры:
5
0С – в конденсаторе;
8
0С – в абсорбере;
12
0С – в генераторе;
10
0С – в теплообменнике;
6
0С – в системе потребления.
Решение:
Температура генерации
0С.
Температура конденсации хладоагента (воды)
0С.
Давление конденсации определяется по
диаграмме по температуре
0С, которое соответствует
мм рт.ст (
Па).
Энтальпия хладоагента в точке 8
определяется по давлению
при
,
кДж/кг.
Давление в испарителе определяется из условия, что в испарителе устанавливается температура, близкая к температуре охлажденной воды на выходе из испарителя контура кондиционирования.
0С,
мм рт.ст.
Температура абсорбции:
0С.
Параметры раствора, выходящего из
абсорбера, определяются по
диаграмме при
мм
рт.ст. и
0С. Концентрация раствора,
соответст-
вующая точке 5 составляет
%,
кДж/кг.
По давлению
мм рт.ст. и
0C определяем
параметры крепкого раствора, выходящего
из генератора:
%,
кДж/кг.
Параметры раствора, выходящего из теплообменника:
0С,
%,
кДж/кг.
Параметры хладоагента на выходе из генератора:
мм
рт.ст.,
,
кДж/кг.
Кратность циркуляции раствора:
кг/кг.
Удельная тепловая нагрузка теплообменника:
кДж/кг.
Энтальпия слабого раствора на входе в генератор определяется по уравнению теплового баланса:
кДж/кг.
Удельная тепловая нагрузка генератора
кДж/кг.
Удельная тепловая нагрузка конденсатора
кДж/кг.
Энтальпия хладоагента на выходе из
испарителя при
0С,
мм
рт.ст.,
,
кДж/кг.
Удельная холодопроизводительность,
при условии, что
:
кДж/кг.
Удельное количество теплоты, отводимое
в абсорбере при условии, что
:
кДж/кг.
Тепловой баланс установки
,
,
,
что соответствует требованиям
точности расчетов.
Количество циркулирующего хладоагента
кг/с.
Холодопроизводительность АБХМ
кВт.
Тепловые нагрузки отдельных элементов установки:
конденсатора -
кВт,теплообменника -
кВт,абсорбера -
кВт.
Расход воды в контуре кондиционирования
кг/с,
0С;
0С.
Холодильный коэффициент
.
Рис. 8.9. диаграмма раствора бромида лития и воды