разное

Двухступенчатые машины

Применение неазеотропных смесей рабочих веществ в двух­ступенчатых холодильных (теплофикационных) машинах и тепловых насосах представляет новое направление. Причины применения двухступенчатых машин заключаются в необходимости производить тепло и холод на нескольких температурных уровнях либо одновременно получать теплоту и холод при большой разности температур. Многообразие схемно-цикловых решений двухступен­чатых машин, использующих неазеотропные смеси, определяется двумя принципами:

• степенью промежуточного охлаждения пара между ступенями сжатия;

• степенью переохлаждения жидкости перед дросселированием. Полное или неполное промежуточное охлаждение пара

Осуществляется кипящей жидкостью промежуточного давления и/или внешней охлаждающей средой. Переохлаждение жидкости высокого давления происходит путем теплообмена с кипящей жидкостью промежуточного давления или с холодным паром, всасываемым в
компрессор низкой ступени. В циклах двухступенчатых тепловых насосов промежуточное охлаждение пара является нецелесообразным. В каждом конкретном случае необходимость и возможность промежу­точного охлаждения должна быть доказана термоэкономическим анализом.

На рис. 17.12 представлено схемно-цикловое решение двухсту­пенчатой теплофикационной машины для одновременного произ­водства тепла (на двух температурных уровнях) и холода. К отличи­тельным особенностям этого схемного решения по отношению к существующим схемам двухступенчатых машин на R-717 (глава 12), следует отнести:

• промежуточное охлаждение пара теплоносителем;

• наличие фор-конденсатора, экономайзера и отделителя жидкости;

• наличие элементов абсорбционных машин - резорбера и насоса раствора (смеси, находящейся в жидкой фазе).

Промежуточный теплоноситель параллельно или последова­тельно проходит через три аппарата: промежуточный охладитель (ПО); фор-конденсатор (ФК) и резорбер (Р).

Рассмотрим последовательно процессы, происходящие в теплофикационной машине. Сухой пар (точка 7) сжимается в компрессоре низкой степени. Перегретый пар (точка 2) охлаждается (точка 3) и далее сжимается в компрессоре верхней ступени (точка 4),

Двухступенчатые машины

Рис. 17.12. Двухступенчатая теплофикационная машина на неизеотропной смеси: а) схема; б) цикл в диаграмме T-s

В фор-конденсагоре пар охлаждается (точка 5). Далее в резорбер поступают два потока: пар (точка 5) и жидкость (точка 72), сжатая в насосе. В результате абсорбции с отводом тепла образуется жидкость рабочего вещества (точка б). В экономайзере вся жидкость после резорбера переохлаждается (точка 7). После экономайзера поток жид­кости разделяется: основной поток поступает в испаритель; вспомога­тельный - в экономайзер. В обоих потоках состояние жидкости после дросселирования характеризуется точкой 8. Процесс в испарителе ограничен точкой 9, процесс в экономайзере - точкой 10. Влажный пар, полученный в обоих аппаратах, поступает в отделитель жид­кости, где разделяется на насыщенный пар (точка 7) и насыщенную жидкость (точка 77). Из описания работы машины следует, что смесь при промежуточном давлении находится только в промежуточном охладителе между компрессорами.

(17.33)

(17.34)

Тепловые балансы аппаратов, материальные и энергетические балансы процессов разделения и смешения представлены уравне­ниями, приведенными к 1 кг циркулирующего рабочего вещества через испаритель: • для экономайзера

(7+я) (h6 - h7) = а (h}0 - h8);

Для смешения пара в отделителе жидкости a xjqXJO" + х9Х9" = (a XJO + х9) Х\\

Для смешения жидкости в отделителе жидкости

(7-х9)Х9. + а (1 - х10)Х10' = [(7-х9)+а (7~^)]Х/7;(17.35)

• для смешения в резорбере

(ах10 + х9)Х} +[(7-х9) + а (1-хю)]Хп = (7 + a)Xt. (17.36)

Двухступенчатые машины

K-1

K-1

Двухступенчатые машины

\Ро)

Параметры и характеристики в процессах адиабатного сжатия определяют из уравнений

(17.37)

(17.38а)

RT,

K-1

1 , (17.386)

"л =*и(Рк~Ро)' (17-4°)

Выбор промежуточного давления является функцией оптими­зации в соответствии с поставленной задачей.

Схемно-цикловое решение, представленное на рис.17.12, было подвергнуто анализу и оптимизации при работе в интервале концентрацийXt=0,75 ... 0,9. Для сравнения выполнен расчет машины на R-717 (Xt—\). Методика расчета является обычной для двухсту­пенчатых холодильных машин (п. 12.10). Исходные данные: режим работы - холодильная машина; Qo=50kBt; Tomin=-30°С; Т0тах= -10°С\ 'Тктіп= 65° С.

Узловые точки цикла: Т6 - температура выхода раствора из конденсатора, TKmm - 65°С; Т7 - температура раствора перед ДВ (на линии к испарителю)

Т7 = T0min+3 °= -30+3=-27°С; Т9 - температура пара на выходе из испарителя, Т0тах - -10°С; Тз = Тср, в рассматриваемом режиме Т3 = 65°С;

Рпр - промежуточное давление. Для расчетов осуществлялась вариация около значения рпр = yjpKp0 (энергетическая задача оптимизации).

Расчетные величины составили: рпр= (3;4;5;6;7)бар - для Х,=0,75 ... 0,9 ир„р= (4;5;6;7)бар - для Xt=l.

Результаты оптимизационных расчетов, обусловленных выбо­ром промежуточного давления и концентраций, представлены на рис. 17.13. Максимальные значения СОР наблюдаются при использо­вании в машине смеси NH3-H20 с концентрацией Xt=0,9. При этом СОРтах соответствует рпр=6 бар.

Характер поверхности решений ENe обратно пропорционален СОР, следовательно, наименьшие эксплуатационные затраты будут соответствовать машинам, использующим смесь NH3-H2O с концент­рацией Xt-0,9.

Рк

У Рпр у

Минимальные размеры компрессоров {ЈVh—miri) могут быть получены для машины, работающей на R717, что связано с меньшими, по сравнению со смесью NH3-H2O, значениями удельного объема вса­сываемого пара. Особо это ощущается для компрессора низкой ступе-

Двухступенчатые машины

Двухступенчатые машины

Концентра - з ция раствора

Промежуточное давление

А)

В)

Б)

Г)

Рис. 17.13. Различные задачи оптимизации как функции от промежуточного давления: а) СОР=Дрпр;Х1)\ б) энергетическая задача; в) транспортная задача; г) задача унификации компрессорного оборудования

СОР

Xt=0,9

V7

Xt=i

4

Б

Kx7

Xt-0,75

M

2.6 2,4 2,2 2,0 1,8

0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11

А)

Б)

COP

6*

Xt=0.9

-7

Xt=l

4

Xt=0.75

6 7

, Э

Шс

2,6 2,4 2,2 2,0 1,8

26

28

30

32

34

36

Рис.17.14.

Термоэкономическая оптимизация:

А) капитальные зат­раты на компрессор­ное оборудование (Vh, м3/с);

Б) эксплуатационные затраты (Ne, кВт)

Ни. Это доказывается «взлетом» поверхности решений при продвиже­нии к рпр-Збар и концентрации А>=0,75. С точки зрения термоэконо­мики функция ZVh представляет капитальные затраты на компрес­сорное оборудование.

Множество решений функции VhmcN^c представляет восходящую поверхность, что полностью подтверждает классические представления о рассматриваемой зависимости (п. 11.3), однако идеальный случай решения задачи унификации, соответствующий

Т j КНС л / КВС ■*

Vh /Vh =1, при сочетание конкретного схемного решения и режима работы достичь не удастся.

В качестве переменной для проведения термоэкономической оптимизации выбрана концентрация смеси Х,=0,75; 0,9; 1 (случай Х,=0,8 оказался очень близким к Х,=0,75, поэтому не рассматривался) и промежуточное давление. Для оптимизационных расчетов компрессоры были приняты поршневыми. Результаты расчетов в графическом виде представлены на рис. 17.14.

Капитальные затраты рассмотрим в виде функции СОР-Л IVk). Аналогично эксплуатационным затратам, существуют минимальные значения XVсовпадающие с СОРтах: при Х,=0,75 2УГп= 0,011м3/с; приXt~\ XVhmin^ 0,066 м3/с. В случаеX,=0,9 2У7ГИ= 0,077м3/с, однако при нем IVhmm не соответствует СОР/пах. Таким образом, с точки зрения зависимости «СОР-2УЛ» оптимальными характеристиками обладает машина, использующая чистое рабочее вещество, т. е. R-717.

Анализ эксплуатационные затрат COP~f{Ne) показывает, что существуют минимальные значения Ne, меньше которых величина эксплуатационных затраты быть не может, например, при X(-0J5 - Nemin= 34,9кВт; при X, =0,9 - Nemitt= 25,8кВт; при Xt=l - Nemin= 29,8 кВт. Кроме того видно, что величины Nemin соответствуют величинам СОР"™ только при работе с одной концентрацией Xt смеси. Таким образом, с точки зрения функции «СОР-INe» оптимальными характе­ристиками обладает двухступенчатая машина на смеси NH3-H20 с концентрацией Х,=0,9.

На основании термоэкономического анализа можно сделать вывод, что согласованный оптимум также следует ожидать при использовании смеси NH3-H20 с концентрациями, близкими к Xt=0,9.

На рис.17.15 представлено схемно-цикловое решение теплофи­кационной машины. Отличительными особенностями этого схемного решения являются:

Двухступенчатые машины

Рис.17.15. Двухступенчатая теплофикационная машина на неизеотропной смеси, использующая винтовой компрессор с «дозарядкой»: а) схема; б) цикл в диаграмме T-s

• нагрев пара низкого давления и пара промежуточного давле­ния в РТО посредством конденсирующейся жидкости высокого давления;

• наличие экономайзера;

• использование винтового компрессора со впрыском. Компрессор всасывает сухой пар (точка 1). В конце процесса

Всасывания в компрессор производится дозарядка пара (точка 8), в результате чего образуется пар в состоянии, соответствующем точке 11. Конец процесса сжатия - перегретый пар (точка 2). В фор-конден - саторе происходит охлаждение пара (точка а в конденсаторе - частичная конденсация до состояния в точке 3. Дальнейший процесс конденсации проходит в трехпоточном РТО путем одновременного теплообмена с двумя потоками: насыщенным паром низкого давления после испарителя и насыщенным паром после экономайзера. Конец процесса конденсации - точка 4. Переохлаждение жидкости происхо­дит в экономайзере путем теплообмена с кипящей жидкостью промежуточного давления, отобранной после экономайзера.

Состояние жидкости перед дроссельным вентилем - точка 5. Процесс в испарителе ограничен точкой 9, процесс в экономайзере - точкой 10. Специфика формирования схемы и цикла определяется условиями сжатия сухого пара либо пара с начальной степенью сухости не ниже 0,95. Из анализа цикла видно, что температура
окружающей среды не оказывает влияния на процессы в цикле, а T'(pK, Xt) полностью зависит от внутренних параметров цикла.

Выбор рабочих температур в теплообменных аппаратах маши­ны производится по температурам Т2 и Т9, концентрации Xt и давле­ниям рк и ро• В цикле нет внутреннего разделения потоков на пар и жидкость, поэтому все процессы осуществляются при постоянной концентрации Xt. Промежуточное давление рпр в цикле определяют при совместном решении уравнений: • теплового баланса экономайзера

(1 + a) (h4 - h5) = a (h7 - h6)\ (17.41)

Количества дозаряжаемого рабочего вещества і

А •

F» XI

-1; (17.42)

\Ро ;

Процесса смешения потоков в компрессоре

(7+д) (hu-Рпр vn) = (hi - Ро vi) + ah8, (17.43) где vu - f(hn)\

• теплового баланса регенеративного теплообменника

(1 + a) (h3 - h4) = (hj ~ h10) + a (h8 - h7). (17.44)

Связь между температурами потоков на концах тепло - обменных аппаратов выражается следующими уравнениями:

Т^Ті + АТ^Т'^щ + АТ

Т4 = Т'(рКЛ) ~Т7 + AT = Тю + AT

Т2 >T"(pKxt)-

Температуру в конце процесса сжатия в компрессоре, а также величину работу при осуществлении сложного процесса сжатия с фазовым переходом определяют, используя ур.(17.37), (17.38а) и (17.40), с использованием в них соответствующих параметров цикла.

Для иллюстрации возможностей использования смеси NH3- Н20 в качестве рабочего вещества (неазеотропной смеси) рассматри­ваемых двухступенчатых машин, проанализируем только значения СОР циклов. Целью расчетов не является сопоставление схемно - цикловых решений, изображенных на рис.17.12 и 17.15 между собой. Полученные расчетные данные формируют инженерный подход к выбору схемы и показывают, что подобные машины имеют высокую

Термодинамическую эффективность только в циклах с одновре­менным получением тепла и холода.

Таблица 7.5

Характеристики, единицы измерения

Схемно-цикловое решение на рис. 17.12

Схемно-цикловое решение на рис. 17.15

Интервал температур

-16...+15

-15...+20

Кипения (°С)

Интервал температур

+50...+75

+75...+120

Конденсации (°С)

Интервал температур в

+60...+130

-

Промежуточном охладителе (°С)

Интервал температур в

+80...+160

+120...+150

Фор-конденсаторе (°С)

Концентрация смеси (кг/кг)

0,70

0,80

Давление (МПа)

Кипения

0,14

0,15

Промежуточное

0,45

0,20

Конденсации

1,40

0,92

Степень сухости пара (кг/кг)

На выходе из экономайзера

0,675

-

На выходе из испарителя

0,473

-

Часть потока, направляемая в

0,334

0,247

Экономайзер (кг/кг)

Удельная массовая холодо­

813

1039

Производительность (кДж/кг)*

Удельная тепловая

Производительность (кДж/кг)

Конденсатора

859

877

Фор-конденсатора

140

151

Промежуточного охладителя

105

-

Удельная работа сжатия в

Компрессоре (кДж/кг)

Нижней ступени

140

-

Верхней ступени

148

302

СОР в режиме

2,82

3,44

Холодильная машина

СОР в режиме

3,83

3,40

Тепловой насос

Примечание: показатели приведены к 1 кг рабочего вещества, циркулирующего через испаритель.

разное

Дизайнерские радиаторы из чугуна от radimaxua.com

Интернет-магазин radimaxua.com предлагает широкий ассортимент дизайнерских радиаторов из чугуна, выпускаемых под брендом RETROstyle. Изготовлением декоративных радиаторов занимаются европейские заводы.

Солнечные коллекторы для отопления

Домашние отопительные системы обычно работают за счет энергии электричества, природного газа или масел, за которые необходимо платить. К тому эти способы отопления вредят окружающей среде. Альтернативой им является солнечная батарея или коллектор.

Как раскрутить свой Instagram с помощью сервиса Like Social ?

Популярность социальных сетей сделала возможной организацию бизнеса в Интернете. Чтобы убедиться в том, что интернет-дело может быть прибыльным, достаточно обратить внимание на количество пользователей популярной сети «Инстаграм», которое на сегодняшний …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел. +38 05235 7 41 13 Завод
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 067 561 22 71 — гл. менеджер (продажи всего оборудования)
+38 067 2650755 - продажа всего оборудования
+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи всего оборудования
e-mail: msd@inbox.ru
msd@msd.com.ua
Скайп: msd-alexandriya

Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Представительство МСД в Киеве: 044 228 67 86
Дистрибьютор в Турции
и странам Закавказья
линий по производству ПСВ,
термоблоков и легких бетонов
ооо "Компания Интер Кор" Тбилиси
+995 32 230 87 83
Теймураз Микадзе
+90 536 322 1424 Турция
info@intercor.co
+995(570) 10 87 83

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.