Бу сығымдағышты тоңазытқыш машина циклдарының жылулық есебі

1-ші мысал. Бір сатылы аммиакты тоңазытқыш машинасының циклының есебі.

Алғашқы деректер:
қайнау температурасы t0 = -10 0С

шықтану температурасы tk = +30 0С

тоңазытқыш зат R-717 (аммиак)

Тоңазытқыш машинасының жылулық есебін есептеу үшін берілген алғашқы деректерді T-S немесе lg P-i диаграммаларына салудан бастайды.

Бұл мысалда келтірілен алғашқы деректер тоңазытқыш машинасының циклын толық T-S немесе lg P-i диаграммаларында тұрғызуға жеткіліксіз болып тұр. Сол себебті жеткіліксіз болып тұрған параметрлерді анықтаймыз: тоңазытқыш затының сығымдағыш машинасына кірер алдында Бу сығымдағышты тоңазытқыш машина циклдарының жылулық есебіғы температурсын (tвс) және реттегіш вентилге кірер алдындағы температурасын (tпо).

Аммиакты тоңазытқыш манинасы үшін:

tno=tк-3 0С – тоңазытқыш затының шықтандырғышта аса сууы:

tno=tк-(5÷10)0С-тоңазытқыш затының сумен суытылатын бу суытқыштағы аса суыуы.

tвс= to + (5÷10) °C (2.120)

Егер алғашқы деректерде тоңазытқыш затының шықтану температурасы берілмесе онда оны мына теңдеумен анықтауға болады:

tк =tw1 + (3÷4) °С

tw2 = tw1 +(2÷6)°С (2.121)

мұндағы: tw1, tw2 -судың шықтандырғышқа кірер және шыққан уақыттағы температуралары.

Судың шықтандырғышқа кірер Бу сығымдағышты тоңазытқыш машина циклдарының жылулық есебі алдындағы температурасы tw1 тоңазытқыш машинасын сумен қамтамасыздау жүйесіне байланысты болады. Егер айналымдағы су болса онда ол:

tw1 =tм.т. + (3÷4)°C (2.122)

мұндағы: tм.т. –ылғалдағы термометр температурасы, I – d диаграмманы қолдана отырып анықтайды.

Ал егер тоңазытқыш машинасын сумен қамтамасыз ету үшін өзен суы қолданылса:

tм.т. =tв + (6÷8)°C (2.123)

мұндағы: tв - ауа температурасы.

Тоңазытқыш машинасының циклын диаграммада тұрғызу қайнау t0жене шықтану tK изотермаларын анықтаудан бастайды. Ол үшін диаграммада-100С, +300С сәйкес келетін t=const сызықтарын аны Бу сығымдағышты тоңазытқыш машина циклдарының жылулық есебіқтайды. Бұл сызықтар диаграммада абсцисса осіне параллель тоңазытқыш затының бу сұйық аймағында орналасады.

42-суретте тоңазытқыш машинасының цикл есебі және lgP-i диаграммасындағы көрсетілуі келтірілген.

42-сурет. Бір сатылы аммиакті тоңазытқыш машинасының циклы (а) және оны жылулық диаграммадағы кескіні (б).

Диаграммадағы циклдың негізгі нүктелерін қарастырайық.

1-нүкте тоңазытқыш затының буландырғыштан шыққан күйін сипаттайды және ол t0 = -100С түзу сызығымен х=1 қисық сызығы қиылысқан нүктеде орналасады;

1'–нүкте - тоңазытқыш затының сығымда Бу сығымдағышты тоңазытқыш машина циклдарының жылулық есебіғыш машинасына кірер алдындағы күйі. Диаграммада бұл нүкте t1' = tвс изотермасымен Р0 изобара қиылысқан жерде орналасады;

2–нүкте-тоңазытқыш затының сығымдағыш машинасынан сығымдалып шыққан күйін сипаттайды. 1' –ші нүктеден жүргізілген адиабаттық (S=const) және Рк изобара сызықтарының қиылысқан нүктесі оның диаграммада орналасқан жерін көрсетеді;



3–нүкте- тоңазытқыш затының шықтандырғыш аппаратынан аса суытылып шыққан күйін сипаттайды. Бұл нүкте диаграммада Рк изобарасының сұйық дененің сол жағында орналасқан х=0 қисық сызығымен Бу сығымдағышты тоңазытқыш машина циклдарының жылулық есебі қиылысқан жерінде орналасқан;.

4–тоңазытқыш заттың дросселдеу вентиліне кірер алдындағы күйін сипаттайды. Диаграммада бұл нүкте шықтандырғыш аппаратының құрылымы және оның суу дәрежесімен анықталынады. Егер тоңазытқыш затты шықтандыру үшін сумен суытатын аппарат қолданылса, онда бұл нүктедегі тоңазытқыш затының температурасы мына теңдеумен анықталынады (8-сурет):

t4 = tк -(5÷10)°C (2.124)

Диаграммада 4- нүкте орны t4 изотермиясымен Рк изобарасы қиылысқан нүктеде орналасады.

5–тоңазытқыш затының дросселдеу вентилінен кейінгі күйін сипаттайды. Диаграммада бұл нүкте 4-нүктеден жүргізілген изоэнтальпия сызы Бу сығымдағышты тоңазытқыш машина циклдарының жылулық есебіғымен Р0 изобара сызықтары қиылысқан нүктеде орналасады.

Сонымен диаграммада көрсетілген сызықтар тоңазытқыш машинасының циклын сипаттайды:

5-шінүктемен 1-шінүкте аралығы – тоңазытқыш затының буландырғыш аппаратында қайнауы;

1-1' үрдісі - тоңазытқыш затының буландырғышпен сығымдағыш машинасының арасындағы қызуы;

1-2 үрдісі - тоңазытқыш затын сығымдағыш машинасында Р0 - ден Рк –ға дейін сығымдау;

2-3 үрдісі- тоңазытқыш затының шықтандырғыш аппаратында шықтануы;

3-4 үрдісі – сұйық тоңазытқыш затының сумен суытылатын суытқыш аппаратындағы сууы;

4-5 үрдісі-тоңазытқыш затының реттегіш вентильінде дросселденуі.

1 Кесте- Циклда Бу сығымдағышты тоңазытқыш машина циклдарының жылулық есебіғы негізгінүктелерінің термодинамикалық параметрлері

Нүкте реті температура Қысым энтальпия меншікті көлем
К Бар МПа ккал/кг кДж/кг м3/кг
-10 2,9 0,29
1' 2,9 0,29 0,45
+98 11,9 1,19
+30 11,9 1,19
+25 11,9 1,19
-10 2,9 0,29

Кестеде келтірілген көрсеткіштерді қолдана отырып циклды сипаттайтын көрсеткіштерді анықтауға болады. Циклдың жылулық есебін төменгі ретпен анықтайды.

1. Меншікті массалық суық өнімділігі:

q0=i1 – i5=1665-530=1135 кДж/кг. (2.125)

2.Меншікті көлемді суық өнімділігі:

qv=q0/V1'=1135/0,45=2522 кДж/кг. (2.126)

3. Шықтандырғыш аппаратында тоңазытқыш затынан алынатын жылу мөлшері:

qк=i2 – i3=1825-550=1345 кДж/кг. (2.127)

4. Сумен суытылатын аппаратын тоңазытқыш затынан алынатын жылу мөлшері:

qпо=i2 – i3=1825-550=1345 кДж/кг. (2.128)

5. Сы Бу сығымдағышты тоңазытқыш машина циклдарының жылулық есебіғымдағыш машинасындағы адиабаталық жұмыс:

lа= i2 – i'1=1895-1690=205 кДж/кг. (2.129)

6. Тоңазытқыш коэффициенті:

ε = = 5,54 (2.130)

2- ші мысал. Бір сатылы фреонді тоңазытқыш машинасының циклын есептеу.

Алғашқы деректер:

тоңазытқыш затының қайнау температурасы t0 = -20 0С

тоңазытқыш затының шықтау температурасы tk = +30 0С

тоңазытқыш зат түрі фреон R-22

Цикл схемасы және оны lgP-i диаграммасында кескіндеу 44 - суретте келтірілген.

43-сурет. Бір сатылы фреонды тоңазытқыш машинасының цилы (а) және оны жылулық диаграммада тұрғызылуы (б).

lgP-i диаграммасында 1' және 4 нүктелерінен басқа цикл нүктелерін алды Бу сығымдағышты тоңазытқыш машина циклдарының жылулық есебіңғы мысалдағыдай табылады. 1' нүктесіндегі t1' = tвс =15÷180С тең деп алады. Ал tпо температурасын табу үшін регенеративтік жылу алмасу аппараты үшін жылулық баланс құрастырамыз. Қарастырылып отырған мысал үшін:

i3 + i1= i4 + i1' (2.131)

осыдан

i4 = i3 + i1 -i1' = i3 – ( i1' – i1) (2.132)

lgP-i диаграммасында 4-ші нүкте i4 изоэнтальпиясы бойынша жүргізілген сызықпен Рк изобара арқылы жүргізілген сызықпен қиылысында орналасады.

Диаграммадан табылған циклдың негізгі нүктелері 2-ші кестеде келтірілген.

Циклдың жылулық есебі реті төменде келтірілген.

1. Меншікті массалық суық өнімділігі:

q0= i1 – i5=544-410=134 кДж/кг. (2.133)

2. Меншікті көлемді суық өнімділігі:

qv= q0/V1' = 134/0,13 = 1030 кДж/кг Бу сығымдағышты тоңазытқыш машина циклдарының жылулық есебі. (2.134)

2 кесте- Циклдағы негізгінүктелерінің термодинамикалық параметрлері

нүктелер реті температура Қысым энтальпия меншікті көлем
К бар МПа ккал/кг кДж/кг м3/кг
-20 1,3 0,13
1' +15 1,3 0,13 0,13
+62 8,0 0,8
+30 8,0 0,8
+20 8,0 0,8
-20 1,3 0,13

3. Шықтандырғыш аппаратында тоңазытқыш затынан алынатын жылу мөлшері:

qк = i2 – i3 = 595-430 =165 кДж/кг. (2.135)

4. Сығымдағыш машинасындағы адиабаталық жұмысы:

lа = i2 – i'1 =595-564 = 31 кДж/кг. (2.136)

5. Тоңазытқыш коэффициенті:

(2.137)

3-ші мысал.Екі сатылы екі регенеративті жылу алмасу аппараты бар фреонды тоңазытқыш машинасының циклының есебі

Алғашқы деректер:

суық өндірімі Qо = 83 кВт

тоңазытқыш затының қайнау температурасы to = - 40 0С

тоңазытқыш затының шықтану температурасы tк = +43 0С

тоңазытқыш зат Бу сығымдағышты тоңазытқыш машина циклдарының жылулық есебі түрі фреон R-22.

Алдын ала диагрммадан t0 және tк бағаналары бойынша Ро, Рк тауып алып мына теңдеумен аралық қысымды анықтаймыз:

Рт = = = 0,41 МПа (2.138)

Тоңазытқыш затының бірінші сатыда жұмыс істейтін сығымдағыш машинасына кірер алдындағы температурасы:

tвс= to + 40 = - 40 + 40 = 0°C (2.139)

Цикл схемасы және оны lgP-i диаграммасында кескіні 46-суретте көрсетілген.

44- сурет. Екі сатылы фреонды тоңазытқыш машинасының циклы (а) және оны жылулық диаграммада кескіні (б).

Циклдың негізгі нүктелерінің диаграммада орналасуын анықтайық.

1-нүкте Ро және tвс сызықтарының қиылысқан жерінде орналасады;

1' – нүкте– то Бу сығымдағышты тоңазытқыш машина циклдарының жылулық есебіңазытқыш затының бірінші сатыда жұмыс істейтін сығымдағыш машинасына кірер алдындағы күйін сипаттайды. Бұл нүкте t1'=tвс изотермасымен Ро изобарасы қиылысқан жерде орналасады;

2- нүкте бірінші (төменгі) сатыда жұмыс істейтін сығымдағыш машинасынан сығылып шыққан тоңазытқыш затының күйін сипаттайды. 1'–нүктеден жүргізілген адиабаттың (S=const) Рm жүргізілген изобарамен қиылысқан жерінде 2-ші нүкте орналасады;

3-нүкте–тоңазытқыш затының сумен суытылатын жылуалмастырғыш аппаратынан шыққан күйін сипаттайды. Бұл нүкте t3 изотермиясымен Рm изобарасы қиылыс Бу сығымдағышты тоңазытқыш машина циклдарының жылулық есебіқан жерде орналасады:

t3 = tw2 + (5÷7)0C (2.140)

мұндағы: tw2 – сумен суытылатын жылуалмасу аппаратын шығатын су температурасы;

4- нүкте - i4 изоэнтальпиясымен Рm изобарасы қиылысқан жерінде орналасады;

5-екінші (жоғарғы) сатыда жұмыс істейтін сығымдағыш машинасынан сығылып шыққан тоңазытқыш затының күйін сипаттайда. 5- нүкте 4- нүктеден жүргізілген адиабатпен (S=const) Рк изобарасы қиылысқан жерде орналасады;

6 –нүкте – тоңазытқыш затының сұиылтқыш аппаратынан шыққан күйін сипаттайда және ол нүкте tк изотермасымен диаграмманың сол жағында орналасқан шекаралық қисық сызығымен қиылысқан Бу сығымдағышты тоңазытқыш машина циклдарының жылулық есебі жерінде орналасады;

11-нүкте–тоңазытқыш затының екінші реттегішпен дроссельденіп шыққан күйін сипаттайды;

i4 изоэнтальпиясын жылулық балансын түзу арқылы анықталынады ( 45- суреттің а) қара).

а- бөлшек үшін жылулық тепе-теңдік теңдеуі

Gн·i3+( Gв-Gн)·i10 = Gв·i4 (2.141)

i4 = (2.142)

Бұл теңдеуден i4 энтальпиясының мағанасын анықтау үшін жоғары сатыда айналыста жүрген тоңазытқыш заттың шамасын анықтау қажет. Ол үшін I- бөлшекке жылулық тепе-теңдік теңдеуін жасау керек ( 45- суреттің б) қара).

б- бөлшек үшін жылулық тепе-теңдік теңдеуі мынадай Бу сығымдағышты тоңазытқыш машина циклдарының жылулық есебі болады:

Gв·i6+Gн·i1 = Gн·i8+ Gн·i'1+ ( Gв-Gн)·i10, (2.143)

Gн(i1-i8-i'1+i10) = Gв(i10-i6), (2.144)

осыдан

(2.145)

7- нүкте i7 изоэнтальпиясымен Рк изобарасы қиылысқан жерінде орналасады. Бұл жерде i7 изоэнтальпиясын тағыда жылулық тепе-теңдік теңдеуін құру арқылы анықталынады (45- суреттің в) қара):

в - бөлшегі үшін жылулық баланс теңдеуі:

Gв(i6-i7) = Gн(i1' - i1) (2.146)

(2.147)

45- сурет. Бөлшектер схемасы

8- нүкте t8 изотермасымен Рк изобарасы қиылысқан жерінде орналасады:

t8 = t9+(5÷7)0C = tm+(5÷7)0C. (3.120)

Циклдың негізгі нүктелеріндегі термодинамикалық параметрлерін төменгі 3-кестеге түсіреміз

3 кесте- Циклдағы негізгінүктелерінің термодинамикалы Бу сығымдағышты тоңазытқыш машина циклдарының жылулық есебіқ параметрлері

Нүктелер реті температура Қысым энтальпия меншікті көлем
К Бар МПа ккал/кг кДж/кг м3/кг
-40 1,1 0,11
1' 1,1 0,11 0,23
+63 4,1 0,41
+45 4,1 0,41
+35 4,1 0,41 0,07
+100 15,0 1,5
+45 15,0 1,5
+30 15,0 1,5
+2 15,0 1,5
-5 4,1 0,41
-5 4,1 0,41
-40 4,1 0,41

Екі сатылы фреонды тоңазытқыш машинасының жылулық есебі төменгі параметрлерді анықтаумен сипаттанылады:

1. Меншікті массалық суық өнімділігі:

q0 = i1-i11 = 590 - 402 = 188 кДж/кг (2.148)

2. Меншікті көлемді суық өнімділігі:

qv = q0/V1' =188/0,213 = 817 кДж/кг. (2.149)

3.Төменгі сатыда жұмыс істейтін сығымдағыш машинасының тоңазытқыш затының буының массасы:

Gн = Q0/q0 = 83/188 = 0,45 кг/с. (2.150)

4. Жоғары сатыда жұмыс істейтін сығымдағыш машинасының тоңазытқыш затының буының массасы:

кг/с (2.151)

5. i7 және i4 энтальпияларын былай аны Бу сығымдағышты тоңазытқыш машина циклдарының жылулық есебіқтаймыз

кДж/кг. (2.152)

кДж/кг. (2.153)

6.Шықтандырғыштағы тоңазытқыш затынан алынатын жылу шамасы:

qк = i5 – i6 = 670-450 = 220 кДж/кг. (2.154)

7.Циклдың толық меншікті жұмысы:

la = l1 = µl2=(i2-i1)+µ(i5-i4) =

= (655-613)+ = 87 кДж/кг (2.155)

мұндағы: µ =

8. Тоңазытқыш коэффициенті:

(2.156)


documentaofztxp.html
documentaogabhx.html
documentaogaisf.html
documentaogaqcn.html
documentaogaxmv.html
Документ Бу сығымдағышты тоңазытқыш машина циклдарының жылулық есебі