Метод коэффициентов полезного действия для обратного цикла
Точка 4
Т4=70 0С=343 К
Р4=1877 кПа=1,877 МПа
n4=(n¢)=0,0008970 м3/кг
i4=(i¢)=471,4 кДж/кг
S4=(S¢)=4,228 кДж/(кг*К)
x4=0
Точка 7
Т7=-14 0С=259 К
Р7=190,32 кПа=0,19032 МПа
n7=(n¢)=0,00069422 м3/кг
i7=(i¢)=386,92 кДж/кг
S7=(S¢)=3,9514 кДж/(кг*К)
x7=0
r=158,82 кДж/кг
Точка 3
Т3= Т4=70 0С=343 К
Р3=1877 кПа=1,877 МПа
n3=(n¢¢)=0,008866 м3/кг
i3=(i¢¢)=577,1 кДж/кг
S3=(S¢¢)=4,536 кДж/(кг*К)
x3=1
Точка 1
Т1=–14 0С=259 К
Р1=190,32 кПа=0,19032 МПа
n1=(n¢¢)=0,088378 м3/кг
i1=(i¢¢)=545,76кДж/кг
S1=(S¢¢)=4,5644 кДж/(кг*К)
x1=1
Точка 5
I5=i4=471,4 кДж/кг, так как процесс 4–5 протекает при постоянной энтальпии.
Для дальнейшего определения параметров данной точки найдем степень сухости:
x5=(i5- i7)/r=(471,4-386,92)/158,82=0,53;
S5=х5*(S1-S7)+S7=0,53*(4,5644-3,9514)+3,9514=4,2763 кДж/(кг*К);
n5=х5*n5+n7*(1- х5)=0,53*0,088378+0,00069422*(1-0,53)=0,0472 м3/кг.
Точка 6
Р6=Р7=0,19032 МПа.
Энтальпия перегретого пара:
i6 = (i1 – i5)/ηпп + i5 = (545,76–471,4)/0,99 + 471,4= 546,51 кДж/кг.
Остальные параметры точки 6 определяем по таблице термодинамических свойств перегретого пара хладона R12 по энтальпии пара и давлению (изобара 7–5–1–6):
t6 = –9 ºC (264 К); v6 =0,08542 м3/кг; s6 = 4,571 кДж/(кг×К).
Точка 2
При адиабатном (изоэнтропном) процессе сжатия пара в компрессоре: s2 = s6 =4,571кДж/(кг×К). По известному давлению Р2=1,877 МПа (изобара 4–3–2 – 2д) и энтропии определяем остальные параметры точки 2 по таблице термодинамических свойств перегретого пара хладона R12 :
Т2=84 0С=357 К,
i2=589,4 кДж/кг,
n2=0,00986 м3/кг.
 |
2. Расчет параметров состояния реального цикла парокомпрессионной холодильной машины
При реальном процессе сжатия перегретого пара, если внутренний относительный КПД компрессора hоiкм = 0,91, энтальпия точки 2д равна:
i2д = (i2 – i6)/ hоiкм + i6 = (589,4-546,51)/0,91 + 546,51 = 593,6кДж/кг.
Остальные параметры точки 2д уточняем по таблице термодинамических свойств перегретого пара по энтальпии пара хладона R12 и давлению
р2 = р2д = 1,877 МПа;
t2д = 89ºC (362 К); v2д =0,01019 м3/кг; s2д = 4,583 кДж/(кг×К).
Технические показатели холодильной машины
Удельная холодопроизводительность:
=545,76–471,4=74,36кДж/кг.
Холодопроизводительность холодильной установки:
Q2 = q2Gха=74,36*3,2=237,95 кДж.
Удельная теплота 
:
=589,4-471,4 =118кДж/кг.
Теплота, переданная в окружающую (охлаждающую) среду:
Q1 = q1Gха=118*3,2=377,6 кДж.
Мощность действительного цикла:
Ne= Gха(t2д- i6)/ hэм=3,2*(593,6-546,51)/0,95=158,6
Метод коэффициентов полезного действия для обратного цикла
Холодильный коэффициент цикла:
ε = q2/( q1- q2)= 74,36/(118-74,36)=1,7.
Холодильный коэффициент действительного цикла
=237,95/158,6=1,5
Дополнительный подвод тепла из окружающей среды через теплоизоляцию паропровода к холодильному агенту составит:
Δqпп = q2(1 – ηпп)= 74,36*(1-0,99)=0,74.
Холодильный коэффициент теоретического цикла:
=(546,51 -471,4)/( 589,4-546,51)=1,75.
Удельное количество теплоты, полученное рабочим телом от холодного источника (охлаждаемого объекта) и воспринятое им из окружающей среды через изоляцию:
=74,36+0,74=546,51 -471,4=75,11.
Удельная работа обратимого (теоретического) процесса сжатия в компрессоре:
=589,4-546,51=42,89.
=75,11*3,2=240,35.
Мощность, затрачиваемая на холодильную машину в теоретическом цикле:
=42,89*3,2=137,25.
Мощность, затрачиваемая на производство холода в действительном цикле:
Ne= Nтеор/hоiкмhэм=137,25/0,91*0,95=158,76.
Работа действительного процесса в результате необратимости процесса сжатия:
=593,6-546,51=47,09.
Увеличение затрат работы в результате необратимости процесса сжатия в компрессоре рассчитаем по зависимости:
=593,6-589,4=4,2.
Работа, затраченная на привод компрессора от внешнего поставщика электроэнергии для сжатия хладагента в результате электромеханических потерь в компрессоре и электродвигателе:
=47,09/0,95=49,57.
Потери работы на привод компрессора для сжатия хладагента в результате электромеханических потерь в компрессоре и электродвигателе:
=49,57-47,09=2,48.
Холодильный коэффициент действительного цикла равен:
=1,75*0,99*0,91*0,95=1,5.
Холодильный коэффициент для цикла Карно:
=265/(318-265)=5.
Расход воды через конденсатор для теоретического цикла:
=377,6 /4,19*(50-45)=18,02.
Коэффициент полезного действия холодильной машины, работающей по действительному циклу и теоретическому:
=1,5/5=0,3; 
=1,75/5=0,35. 
Относительные потери энергии в результате внутренней необратимости холодильного цикла составят:
=0,35-0,3=0,05.
Удельное количество тепла:
=593,6-471,4 =122,2.
Общее количество теплоты:
=3,2*(593,6-471,4)=391,04.
Расход воды через конденсатор для действительного цикла:
=391,04/4,19*(50-45)=18,67.
Увеличение расхода охлаждающей воды в результате внутренней необратимости цикла:
=18,67-18,02=0,65.
Уравнение теплового баланса парокомпрессионной холодильной установки (для рабочего тела – холодильного агента):
=74,36+0,74+42,89+4,2=122,19.
122,2=122,19.
Доли энергии в тепловом балансе составляют (%):
от охлаждаемого тела
а = (q2/q1)·100=(74,36/118)*100=63,02;
через изоляцию испарителя и паропровода:
b = (Δqпп/q1)·100=(0,74/118)*100=0,63;
теоретическая энергия подведенная в компрессоре
f = (lкмтеор/q1)·100=(42,89/118)*100=36,35;
дополнительная энергия подведенная в компрессоре при реальном процессе сжатия
d = (Δlкм/q1)·100=(4,2/118)*100=3,56.
На основании выполненных расчетов строим диаграмму распределения потоков теплоты и энергии для парокомпрессионной холодильной машины (рис. 3):
Таблица 1 
.Результаты расчёта холодильного холодильного цикла
| № точки | Параметры состояния | |||||
| Т, К | р, МПа | n, м3/кг | i, кДж/кг | s, кДж/(кг*К) | х | |
| 0,19032 | 0,088378 | 545,76 | 4,5644 | |||
| 1,877 | 0,00986 | 589,4 | 4,571 | — | ||
| 2д | 1,877 | 0,01019 | 593,6 | 4,583 | — | |
| 1,877 | 0,008866 | 577,1 | 4,536 | |||
| 1,877 | 0,0008970 | 471,4 | 4,228 | |||
| 0,19032 | 0,0472 | 471,4 | 4,2763 | 0,53 | ||
| 0,19032 | 0,08542 | 546,51 | 4,571 | - | ||
| 0,19032 | 0,00069422 | 386,92 | 3,9514 | |||
| Холодильный коэффициент теоретического цикла et=1,75 | ||||||
| Холодильный коэффициент действительного цикла e=1,5 | ||||||
| Холодильный коэффициент цикла Карно eк=5 | ||||||
| Коэффициент полезного действия холодильной машины ηεд=0,3 ηεт=0,35 | ||||||
| Холодопроизводительность Q2=237,95 кДж | ||||||
| Мощность теоретического и действительного цикла Nтеор=137,25 Ne=158,76 |