9754
.pdf30
циент) по уравнению (2.20)
µ= 1 / этн .
20.Определяют среднюю температуру Тв.ср теплоприемника
|
Тв.ср = ( Та2 + Тв1 ) / 2 , К |
(4.5) |
или более точно |
|
|
|
Тв.ср = Тв1 + Та2) / ln (Тв1 / Та2 ) , К |
(4.6) |
21. |
Удельный расход электрической энергии на единицу полученной |
|
теплоты в идеальном цикле теплонасосной установки |
|
|
|
эв = То.с. / Тв.ср – 1 . |
(4.7) |
22. |
Коэффициент полезного действия теплонасосной установки по |
|
уравнению (2.24) |
|
|
|
тн = эв / этн . |
|
Эксергетические характеристики установки
23. Величины эксергии рабочего тела в основных точках цикла опреде-
ляют по диаграмме e-h (при ее наличии) или по уравнению (1.4):
е = h – hо.с. – То.с. (s – sо.с.) , кДж/кг,
и заносят в табл. 4.1.
24. Удельное количество эксергии, вводимой в установку в виде элек-
трической энергии, подведенной к электродвигателю компрессора, по урав-
нению (3.11):
евх = Nэ / G , кДж/кг .
25. Электромеханические потери эксергии в компрессоре по уравнению
(3.12):
dэм = (1 эм) евх , кДж/кг .
26. Внутренние потери эксергии в компрессоре по уравнению (3.13):
dкм = эм евх +е1 – е2 , кДж/кг .
27. Расход воды в системе отопления
Gв = Qв / (tв1 tа2 ) ср , кг/с . (4.8) 28. Температура воды на выходе из охладителя (равна температуре во-
31 |
|
ды на входе в конденсатор) |
|
tа1 = tв2 = tа2 + Qохл / Gв ср , °C . |
(4.9) |
В уравнениях (4.8) и (4.9) изобарная теплоемкость |
воды |
ср = 4,19 кДж/кг∙К . |
|
29. В конденсаторе теплонасосной установки эксергия рабочего тела уменьшается на величину екон и частично переходит к нагреваемому телу в виде эксергетической теплопроизводительности конденсатора ет,кон , а час-
тично теряется в количестве dкон из-за необратимости процесса теплообмена.
Поэтому
екон = е2 – е3 = ет,.кон + dкон , кДж/кг . |
(4.10) |
Эксергетическая теплопроизводительность конденсатора определяется |
|
уравнением |
|
ет,кон = qк е,в,к , кДж/кг , |
(4.11) |
где коэффициент работоспособности теплоты конденсатора |
|
е,в,к = 1 – То.с. / Тв.ср.к . |
(4.12) |
Здесь Тв.ср.к = ( Тв1 + Тв2 ) / 2 , К; Тв2 = Та1, К .
Потери эксергии в конденсаторе теплонасосной установки
dкон = екон – ет,кон , кДж/кг . |
(4.13) |
30. В охладителе теплонасосной установки эксергия |
рабочего тела |
уменьшается на величину еохл и частично переходит к нагреваемому телу в виде эксергетической теплопроизводительности охладителя ет,охл , а частично теряется в количестве dохл из-за необратимости процесса теплообмена. По-
этому
еохл = е3 – е4 = ет,охл + dохл , кДж/кг . |
(4.14) |
Эксергетическая теплопроизводительность охладителя |
определяется |
уравнением |
|
ет,охл = qохл е,в,охл , кДж/кг , |
(4.15) |
где коэффициент работоспособности теплоты охладителя определяется урав-
нением
32
е,в,охл = 1 – То.с. / Тв.ср.охл . |
(4.16) |
Здесь Тв.ср.охл = ( Та1 + Та2 ) / 2 , К . |
|
Потери эксергии в охладителе теплонасосной установки |
|
dохл = еохл – ет,охл , кДж/кг . |
(4.17) |
31. Потери эксергии в дроссельном вентиле |
|
dдр = е4 – е5 , кДж/кг . |
(4.18) |
32. Холод, полученный в испарителе установки, работающей только в
режиме теплового насоса, не используется. Поэтому потери эксергии в испа-
рителе такой установки
|
dи = е5 – е1 , кДж/кг . |
(4.19) |
33. Эксергетический баланс теплонасосной установки |
|
|
евх = dэм + dкм + dкон+ dохл+ dдр+ dи + ет,кон + ет,охл , кДж/кг . |
(4.20) |
|
34. |
Определяют эксергетический баланс в процентах, |
приняв |
евх = 100% , |
|
|
100 = (dэм+dкм+dкон+dохл+dдр+dи+ет,кон+ет,охл)·100 / евх , % . |
(4.21) |
|
35. |
Строят диаграмму эксергетического баланса теплонасосной уста- |
|
новки аналогично диаграмме холодильной установки (п. 33 раздела 3 данной работы).
33
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.Дать определение трансформатору теплоты.
2.Как определить полную эксергию потока вещества.
3.Дать определение прямого и обратного цикла.
4.Изобразить принципиальную схему и цикл идеального компрессорного трансформатора теплоты:
5.Записать формулу определения внутренней работы реального компрес-
сора.
6.От каких факторов зависит величина холодильного коэффициента ε.
7.Какой пар называется насыщенным, а какой перегретым.
8.Какие процессы называются необратимыми.
9.Что из себя представляет процесс дросселирования и зачем он приме-
няется.
10.Назовите наиболее распространенные источники низкопотенциальной теплоты.
34
Литература
1.Кириллин, В. А. Техническая термодинамика: учебник для вузов /
В. А. Кириллин, В. В. Сычев, А. Е. Шейндлин. – 5-е изд., перераб. и доп. –
М.: Издательский дом МЭИ, 2008. – 496 с.: ил.
2.Соколов, Е. Я. Энергетические основы трансформации тепла и про-
цессов охлаждения: учеб. пособие для вузов / Е. Я. Соколов, В. М. Бородян-
ский. – 2-е изд., перераб. – М.: Энергоиздат, 1981. – 320 с.: ил.
3.Мартынов, А. В. Установки для трансформации тепла и охлаждения:
сборник задач: учеб. пособие для вузов / А. В. Мартынов. – М.: Энергоатом-
издат, 1989. – 200 с.: ил.
4.Мартыновский, В. С. Циклы, схемы и характеристики термотранс-
форматоров / В. С. Мартыновский. – М.: Энергия, 1979. – 288 с.: ил.
35
ПРИЛОЖЕНИЯ
Таблица 1
ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА ХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
Последняя и |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
|
5 |
|
6 |
7 |
|
8 |
|
9 |
предпоследняя |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
цифры номера |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
зачетной книжки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q0, кВт |
50 |
100 |
150 |
200 |
50 |
|
75 |
|
100 |
300 |
|
500 |
|
1000 |
Рабочее тело |
|
аммиак |
|
фреон-12 |
|
фреон-22 |
||||||||
Теплоотдатчик |
Водный раствор |
|
Воздух |
|
Водный раствор |
|||||||||
|
|
CaCl2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
CaCl2 |
|
||
tн1 , °С |
-20 |
-18 |
-20 |
-16 |
-20 |
|
-15 |
|
-10 |
-30 |
|
-25 |
|
-20 |
tн2 , °С |
-27 |
-25 |
-26 |
-24 |
-27 |
|
-22 |
|
-18 |
-37 |
|
-32 |
|
-27 |
tи , °С |
3 |
3 |
4 |
4 |
3 |
|
4 |
|
4 |
3 |
|
4 |
|
3 |
Теплоприемник |
|
|
|
|
Техническая вода |
|
|
|
|
|
||||
tв1 , °С |
30 |
28 |
30 |
25 |
27 |
|
28 |
|
30 |
29 |
|
28 |
|
27 |
tв2 , °С |
22 |
20 |
22 |
20 |
20 |
|
21 |
|
20 |
20 |
|
19 |
|
20 |
tк , °С |
5 |
5 |
6 |
6 |
5 |
|
6 |
|
6 |
5 |
|
6 |
|
5 |
Охлаждающая |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
среда в охлади- |
|
|
|
Артезианская вода |
|
|
|
|
|
|||||
теле |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Gохл , кг/с |
0,10 |
0,14 |
0,21 |
0,28 |
0,10 |
|
0,12 |
|
0,14 |
0,4 |
|
0,7 |
|
1,4 |
tа2 , °С |
8 |
7 |
6 |
6 |
7 |
|
7 |
|
6 |
7 |
|
6 |
|
7 |
36
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2 |
|
ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА ТЕПЛОНАСОСНОЙ УСТАНОВКИ |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Последняя и |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
предпоследняя |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
цифры номера |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
зачетной |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
книжки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Qв, кВт |
400 |
500 |
600 |
700 |
800 |
900 |
1000 |
1100 |
1200 |
1300 |
Рабочее тело |
|
фреон |
-134а |
|
|
|
фреон |
-142в |
|
|
Теплоотдат- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
чик (источник |
|
|
|
|
Артезианская, речная, морская вода, |
|||||
низкопотен- |
Атмосферный воздух |
|||||||||
циальной теп- |
|
|
|
|
|
промышленные стоки |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
лоты) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
tн1 , °С |
10 |
8 |
6 |
4 |
6 |
8 |
10 |
15 |
20 |
25 |
tн2 , °С |
15 |
15 |
12 |
12 |
2 |
4 |
6 |
8 |
12 |
15 |
tи , °С |
4 |
4 |
5 |
5 |
3 |
3 |
4 |
5 |
7 |
8 |
Теплоприем- |
|
Вода из обратной магистрали системы отопления |
|
|||||||
ник |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
tв1 , °С |
70 |
70 |
70 |
70 |
75 |
75 |
75 |
80 |
80 |
80 |
tк , °С |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
8 |
10 |
10 |
Охлаждающая |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
среда в охла- |
|
Вода из обратной магистрали системы отопления |
|
|||||||
дителе |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
tа2 , °С |
30 |
30 |
30 |
30 |
30 |
35 |
35 |
40 |
40 |
40 |
tохл , °С |
6 |
6 |
6 |
6 |
8 |
7 |
7 |
10 |
10 |
10 |
37
Таблица 3
Термодинамические свойства аммиака (NH3) в состоянии насыщения
(t,°С; р, МПа; h, кДж/кг; s, кДж/(кг·К))
t |
p |
h' |
h" |
s' |
s" |
-34 |
0,098 |
188,9 |
1560,4 |
0,870 |
6,606 |
-32 |
0.108 |
197,8 |
1563,5 |
0,908 |
6.571 |
-30 |
0,119 |
206.8 |
1566,5 |
0.945 |
6,537 |
-28 |
0.132 |
215,7 |
1569,4 |
0,981 |
6,503 |
-26 |
0,145 |
224,7 |
1572,4 |
1,018 |
6,407 |
-24 |
0,159 |
233,7 |
1575,2 |
1,054 |
6,438 |
-22 |
0,174 |
242,7 |
1578,0 |
1,090 |
6,406 |
-20 |
0,190 |
251,7 |
1580.8 |
1,125 |
6,376 |
-18 |
0.208 |
260,8 |
1583.5 |
1,161 |
6,346 |
-16 |
0,226 |
269,8 |
1586,2 |
1,196 |
6,315 |
-14 |
0,246 |
278,9 |
1588,9 |
1,231 |
6,286 |
-12 |
0,268 |
288,0 |
1591,4 |
1,266 |
6,257 |
-10 |
0,291 |
297,2 |
1593,9 |
1,301 |
6,229 |
-8 |
0,315 |
306,3 |
1596,3 |
1,335 |
6,200 |
-6 |
0,341 |
315,5 |
1598,7 |
1,370 |
6,173 |
-4 |
0,369 |
324,7 |
1601,0 |
1,404 |
6,146 |
-2 |
0.398 |
333,9 |
1603,2 |
1,438 |
6,119 |
0 |
0.430 |
343,1 |
1605,4 |
1,472 |
6,093 |
2 |
0,463 |
352.4 |
1607.5 |
1,505 |
6,066 |
4 |
0,498 |
361,7 |
1609,6 |
1,538 |
6,041 |
6 |
0,535 |
371,0 |
1611,6 |
1,572 |
6,016 |
8 |
0,574 |
380,3 |
1613,5 |
1,605 |
5,991 |
10 |
0,615 |
389.7 |
1615,3 |
1,638 |
5,966 |
12 |
0,659 |
399,1 |
1617,1 |
1,671 |
5,942 |
14 |
0,705 |
408,5 |
1618,7 |
1,703 |
5,918 |
16 |
0,753 |
417,9 |
1620,3 |
1.736 |
5,894 |
18 |
0,804 |
427,4 |
1621,8 |
1,768 |
5,871 |
20 |
0,857 |
436,9 |
1623,3 |
1,800 |
5,848 |
22 |
0,914 |
446,5 |
1624,7 |
1,833 |
5,824 |
24 |
0,973 |
456,0 |
1625,9 |
1.865 |
5,801 |
26 |
1,035 |
465,6 |
1627,1 |
1,896 |
5,779 |
28 |
1,100 |
475,3 |
1628,2 |
1,928 |
5,757 |
30 |
1,167 |
484,9 |
1629,3 |
1,960 |
5,735 |
Параметры критической точки:
tкр = 132,25°С; ркр = 11,36МПа; hкр=1260 кДж/кг; sкр= 4,02 кДж/(кг·К)
38
Таблица 4
Термодинамические свойства аммиака (NH3) в однофазной области
(h, кДж/кг; s, кДж/(кг·К))
Продолжение табл. 4
39
Продолжение табл. 4
Окончание табл. 4