разное

Пример выполнения теплового расчета

Рассмотрим пример построения цикла простейшей абсорб­ционной холодильной машины в диаграмме h-X и выполнения теплового расчета.

Исходные данные:

холодопроизводительность Qo= 100 кВт;

температура в охлаждаемом объекте Тхол= -10°С;

температура охлаждающей среды Тср-20°С (оборотная система охлаждения воды в градирне);

температура теплоносителя Т^р - 110°С (сбросной водяной пар некоторого технологического процесса);

рабочее вещество - смесь NH3-H20.

Построение цикла:

задаемся разностью температур в конденсаторе и испарителе в пределах 10°С и определяем температуры конденсации и кипения для NH3:

TK=tcp+At= 20+10=30°С, to= tKau - At=-10 - 10= -20°C;

по найденным значениям tK и t0, определяем соответствующие давления рк= 12 бар и ро=2 бар, после чего наносим изобары рг = рк и рА = р0 на диаграмму h-X (рис.22.35);

точку 4 получаем при пересечении изотермы tcp-t4-20°С с изобарой рА = ро-2 бар в области жидкости. Определяем концентрацию крепкого раствора XR = 0,45 кг/кг;

точка 1 на диаграмме совпадает с точкой 4: tj=t4=20°С. Давление в точке 1 соответствует рг = /?#=12бар, т. е. точка 1 определяет состояние переохлажденной жидкости;

точку 7* лежит на пересечении Хй=0,45 кг/кг и рг=рк= 12бар в области жидкости: ti*=70°С;

точку 2 получаем пересечением изотермы tr-t2=lЮ°С с изобарой 12бар в области жидкости и определяем концентра­цию слабого раствора Ха-0,3 кг/кг;

точка 3 на диаграмме совпадает с точкой 2 однако точка 3 характеризует состояние влажного пара при рА=р0=2бар; температуру в точке 3 для простейшего схемно-циклового решения абсорбционной машины можно не определять;

точку 5 определяем как насыщенный пар, равновесный сред­нему состоянию кипящего крепкого раствора в генераторе Г5=(^*+Г2)/2Ц110+70)/2=90°С. Пересечением изотермы Г5=90°С с изоба­рой рг = рк =12бар в области пара определяем положение точки 5 на диаграмме и величину XD =0,94 кг/кг;

точку 6 определяем на пересечении Xd=0,94 кг/кг и рЛ=р0=2бщ) в области жидкости, ^=Г/<:=30°С;

точка 7 на диаграмме совпадает с точкой 6 (h7-h6). Однако точка 7 - влажный пар при рА = р0 =2бар; температуру в точке 7 можно не определять;

точку 8 - влажный пар с давлением рА = ро =2бар, определяем на пересечении tXOJl = tg= -10°С и XD=Q,94 кг/кг.

Расчет характеристик цикла:

Кратность циркуляции крепкого раствора

, XD-XA 0,94-0,3 _ ,

/ = —------------ = —----------- = 4,26 кг/кг;

XR-XA 0,45-0,3

Удельная массовая холодопроизводительность Яо = hs ~ К = 970 ~ 125 = 845 кДж/кг; удельное тепло конденсации

QK=h5-h6 = 1500 - 125 = 1375 кДж/кг; удельное тепло абсорбции

=(970 - 226) + 4,26(226 - (-188))=2507,64 кДж/кг; удельное тепло, подведенное в генераторе

Яг =(h5 - Л2)+/(А2 = =(1500 - 226) + 4,26 (226 - (-188))= 3037,64 кДж/кг; тепловой баланс машины

Чг+Яо=Як+Ял 3037,64 + 845 = 1375 + 2507,64 3882,64 = 3882,64.

Возможное расхождение в тепловом балансе до 10 кДж/кг следует принять допустимым, ввиду некорректного определения энтальпий в точках цикла при использовании диаграмм состояний h-X с большим масштабом.

Величину удельного тепла, подведенного в генераторе и отве­денного в абсорбере можно проверить графическим способом, для чего необходимо определить величину энтальпии в точке К (рис.22.4), hK - -1676 кДж/кг, тогда

удельное тепло генерации

Qr=h5-hK= 1500 - (- 1676)=3176 кДж/кг,

А погрешность графического и аналитического методов определения

, 3176 - 3037,64 , ^

Этой величины составит Лг=----------------------- 100% = 4,4%;

3176

удельное тепло абсорбции

QA=h8-hK = 970 - (- 1676)=2646 кДж/кг,

Соответственно, погрешность графического и аналитического методов

, 2646 - 2501 fiA определится как ЛА~- 2646 100% =5,3%.

Погрешность в пределе 4...5% следует принять допустимой.

Расчет тепловых нагрузок на аппараты:

массовый расход агента, обеспечивающий заданную холодо­производительность абсорбционной холодильной машины

М Qo_ = ioo= 0119 кг/

Яо 845

тепло генерации

Qr=Maqr = 0,119 • 3037,64 = 361,48 кВт;

тепло конденсации

Qк=МаЯк = од 19 1375 = 163,63 кВт;

тепло абсорбции

QA=MaqA =0,119-2507,64 = 298,41 кВт;

коэффициент преобразования

Гаем)

Qr+Qo = Qx + Qj 361,48 + 100 = 163,63 + 298,41 461,48 = 462,04

Несходимость теплового баланса машины может быть признана допустимой для учебных расчетов; • эксергетическая эффективность машины

Отметим, что низкие значения СОР и є характерны для абсорбционных холодильных машин, работающих по простейшей схеме (на любых смесях «агент-абсорбент»), в связи с чем на практике она дополняется большим набором вспомогательных аппаратов, оказывающих значительное влияние на повышение эффективности, что и было показано в п.22.3.