ПРОВЕДЕНИЕ РАСЧЕТОВ. ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКОВ. ВЫВОДЫ

Проведение расчетов

1. Определите коэффициент теплоотдачи от внутренней обшивки ограждения камеры к воздуху камеры. При этом используйте уравнение Юргеса:

,

 

где:  - коэффициент теплоотдачи от внутренней обшивки ограждения камеры к воздуху камеры, ;

 - скорость движения воздуха в камере; по результатам исследований .

2. Примите коэффициент теплоотдачи от наружного воздуха к наружной поверхности ограждения .

3. Определите коэффициент теплопередачи наружного ограждения в  по формуле:

 

 

При определении , значения величин примите в соответствии с их значениями, приведенными в табл. 1.

4. Определите толщину ограждения и суммарную площадь наружных ограждений из выражений:

 

_,

 

где:  - толщина наружного ограждения, .

Рис. 4. Схема снятия наружных размеров наружного ограждения прилавка.

5. Пользуясь выражениями:

и

,

определите абсолютные давления  и  в МПа. Установите вид хладагента и запишите в табл. 2.

Пользуясь таблицами параметров насыщенных паров хладогентов R134а или R22 (приложения 2 и 3), определите температуры конденсации  и кипения  соответственно по давлениям  и .

Полученные результаты запишите в табл.2.

По таблице: , .

Проверьте полученные температуры  и  (табл. 2). Для ориентировочных расчетов можно рекомендовать уравнения:

- для температуры конденсации (расчетной):

 

C,

 

где C - температура воздуха на выходе из конденсатора;

при этом  - температура воздуха на входе в конденсатор;

- для температуры кипения (расчетной):

C, исходя из температуры на поверхности ребра воздухоохладителя;

C, исходя из температуры на стенке трубы воздухоохладителя.

Результаты расчетов запишите в табл. 2.

6. Определите объем, описываемый поршнями компрессоров пользуясь выражением:

 

 

При расчетах используйте сведения о компрессоре ВН 400.

7. Примите в дальнейших расчетах, что коэффициент теплопередача воздухоохладителя составляет .

Построение графиков

Задача определения равновесной температуры воздуха в охлаждаемом помещении и равновесной температуры кипения рабочего тела в дальнейшем решается после графического построения зависимостей , , . Эти зависимости соответственно называются характеристиками компрессора, испарителя, наружного ограждения. Здесь же строится график, характеризующий суммарные теплопритоки . В общем виде они представлены на рис. 5.

Рис. 5. Характеристики компрессора, испарителя, наружного ограждения, график суммарной тепловой нагрузки.

 

Для построения характеристик используйте координатную бумагу (миллиметровку). Задайтесь масштабом по оси ординат - для нанесения значений  (рекомендуется диапазон ) и по оси абсцисс - для нанесения, значений  (рекомендуемый диапазон ).

1. Постройте характеристику  наружного ограждения, используя выражение (1). Для этого температуре  задайте несколько произвольных значений:

а) , для которого ;

б)  от  до , 

в)  от  до ,

При расчетах   значения  примите согласно табл. 2.

Для построения характеристики  на оси абсцисс отложите значение  и на оси ординат  (точка ), далее в принятом масштабе отложите  и  и соответствующие им значения  и  (точки  и ). Через полученные точки ,  и  проведите прямую линию .

2. Постройте характеристику  испарителя, используя выражение (2). Задайте температуре  несколько произвольных значений:

a)  , для которого                   ;

б) из диапазона от  до ,

в)  из диапазона от  до ,

При расчетах примите значения:  по данным табл. 2, , .

Для построения характеристики  на оси абсцисс в принятом ранее масштабе отложите значение температуры  и на оси ординат соответствующее ей  (точка ). Далее отложите температуры  и  и соответствующие им значения  и  (точки  и ). Через полученные точки ,  и  проведите прямую линию .

3. Постройте характеристику  компрессора с использованием выражения

 

                                  ,                      (4)

 

где:  - холодопроизводительность компрессора, ;

 - объем, описываемый поршнями, ;

 - коэффициент подачи компрессора;

 - удельная объемная холодопроизводительность, ;

 - удельная массовая холодопроизводительность, ;

 - удельный объем пара хладагента, всасываемого в компрессор,  (рис. 6).

Поскольку зависимость  при  криволинейна, рекомендуется ее строить по пяти расчетным значениям . Для этого задайтесь произвольными значениями : , , , , .

При этом целесообразно, чтобы они имели целые значения и выбирались следующим образом:

С,

, С

С,

С,

С.

Для этих значений произведите расчеты циклов паровой компрессионной холодильной машины. Результаты расчетов занесите в табл. 3.

Во всех пяти расчетных случаях необходимо принять температуру конденсации хладагента одинаковую и равную  (табл. 2). Величина перегрева пара ∆  при всасывании его в компрессор одинакова и принимается ∆ . Так как в схеме данной фреоновой холодильной машины регенеративный теплообменник не предусмотрен, то величина переохлаждения ∆  жидкого хладагента перед регулирующим вентилем также одинакова и составляет ∆ .

Температура всасывания ∆ .

Температура жидкого хладагента перед регулирующим вентилем ∆  и во всех расчетных случаях одинакова.

По известным в каждом расчетном случае значениям , , ,  постройте циклы паровой компрессионной холодильной машины в тепловой диаграмме  для R134а или R22 в зависимости от вида применяемого хладагента. Значения параметров в узловых точках цикла , , ,  запишите в табл.3. При этом значения , соответствующие температурам кипения , , , , , более точно могут быть определены по приложениям 2 (для R134а) или 3 (для R22). Давление  примите по табл.2.

Произведите расчет цикла для каждого расчетного случая и определите:

- удельную массовую холодопроизводительность, , ;

- отношение давления конденсации к давлению кипения ;

- по рис. 7, в зависимости от величины отношения , коэффициент подачи компрессора  (для каждого из расчетных случаев в зависимости от вида применяемого хладагента).

Учитывая известные величины , а для каждого расчетного случая , , , найдите значения  из уравнения (4). Результаты запишите в табл. 3.

Необходимо уточнить полученные значения , для этого по pиc. 8 при значениях , , , ,  и соответствующей  (в вашем случае при ) найдите паспортные значения . Результаты запишите в табл.3 для сравнения с . При существенных различиях в значениях   и   выясните причину, внесите исправления.

На оси абсцисс (рис. 5) в принятом ранее масштабе отложите значения температур кипения , , , , , а по оси ординат соответствующие им значения . По полученным точкам , , , , , постройте график зависимости  от to при известном значении .

 

Таблица 3.

Расчет холодопроизводительности компрессора.

,

,

, (таб.2)

, (таб.2)

,

,

Энтальпия,

Удельный объем пара, ,

Отношение

Коэффициент подачи,

Удельная массовая холодопроизводитель-ность

Расчетное значение, ,

Паспортные данные , (Рис. 8)

+∆ =

–∆ =

+∆ =

–∆ =

+∆ =

–∆ =

+∆ =

–∆ =

+∆ =

–∆ =

 

4. После определения прочих теплопритоков постройте график суммарных теплопритоков . К прочим теплопритокам  в данном случае можно отнести теплоприток от двигателя вентилятора воздухоохладителя:

 

                                  ,                                         (5)

 

где:  - теплоприток от двигателя вентилятора, ;

 - мощность двигателя вентилятора воздухоохладителя, .

Остальные теплопритоки (от грузов, от освещения, при открывании дверей и др.) в данном случае отсутствуют.

Для построения графика суммарной тепловой нагрузки  (рис. 5) от точек  и  (или от любых других произвольных точек характеристики ) параллельно оси ординат отложите вверх отрезки , равные в масштабе тепловой нагрузке . Через точки  и  проведите график суммарной нагрузки .

ВЫВОДЫ

 

На пересечении характеристик  и  (рис. 5) получаем точку , которой соответствует значение  (см. уравнение 3а). Следовательно, этой точке соответствует значение равновесной температуры  воздуха в охлаждаемом помещении. Значения  и  запишите в табл. 4.

На пересечении характеристик  и  (рис. 5) получаем точку , которой соответствует значение . Этой точке соответствует значение равновесной температуры  кипения рабочего тела. Полученные величины  и  запишите в табл. 4. Кроме того, значение холодопроизводительности холодильного агрегата  сравнить с паспортными данными (рис. 8) при равновесной температуре  и температуре наружного воздуха  (значение  найти по графику методом интерполяции).

Определите коэффициент рабочего времени холодильного агрегата в условиях работы при равновесном состоянии:

 

 

Рис. 6. Построение цикла паровой компрессионной холодильной машины.

Рис. 7. Коэффициенты подачи компрессоров, работающих на:

На R 22; 2 – на R 134а.

Рис. 8. Паспортные данные зависимости холодопроизводительности агрегата ВН 400 от температуры кипения хладагента и температуры окружающего воздуха.

 

Полученное значение коэффициента рабочего времени сравните с опытным , которое необходимо определять из уравнения:

 

,

 

где:  и  необходимо принять по табл. 2. Результаты запишите в табл. 4.

Необходимо также определить, как изменятся температура кипения и температура в охлаждаемом помещении, если компрессор агрегата будет работать с коэффициентом рабочего времени , т.е. непрерывно.

При , . Для нахождения такого положения необходимо построить такой единственно возможный прямоугольник , точки  и  которого лежали бы на одной прямой, перпендикулярной оси ординат и принадлежали бы характеристикам компрессора  и суммарной характеристике теплопритоков  соответственно, а одна из диагоналей  этого прямоугольника была бы параллельна характеристике испарителя . Эта диагональ и будет новой характеристикой испарителя  при  для данного агрегата. Точка  будет характеризовать новую температуру в охлаждаемом помещении , а соответствующую ей температуру кипения  рабочего тела характеризует точка . При этом, холодопроизводительность холодильной машины будет равна

 

.

 

С учетом масштаба определите все указанные значения и занесите в табл. 4. Сделайте вывод о целесообразности работы агрегата при , т.е. при непрерывной его работе.

 

Таблица 4.

Результаты лабораторной работы

Наименование величин	Условное обозначение	Размерность	Численное значение
Равновесная температура воздуха в охлаждаемом помещении (по рис. 5.)
То же (из табл.2)
То же (из табл.2)
То же (из табл.2)
Холодопроизводительность холодильной машины при установившейся равновесной температуре кипения  и температуре конденсации  (по рис.5)
Тоже по рис. 8 при  и
Суммарный теплоприток в охлаждаемое помещение прилавка при температуре в нем  (из рис.5)
Коэффициент рабочего времени (по результатам рис.5)		–
То же фактическое значение (по результатам опытных данных)		–
Показатели работы оборудования :
- температура воздуха в охлаждаемом помещении
- температура кипения хладагента
- сумма теплопритоков, холодопроизводительность холодильной машины и испарителя

Приложение 1

Коэффициент теплопроводности некоторых материалов

Материал	Объемная масса в сухом состоянии, кг/м3	Коэффициент теплопроводности, Вт/(м2К)
Платы теплоизоляционные из пенопласта полистирольного самозатухащего ПСБ-С	25-40	0,047
Битум нефтяной	1050	0,18-0,30
Алюминий листовой	-	180
Сталь листовая	-	50

Приложение 2

Таблица параметров насыщенных паров R134а

Температура, °C	Абсолютное давле-ние, МПа	Температура, °C	Абсолютное давле-ние, МПа	Температура, °C	Абсолютное давле-ние, МПа	Температура, °C	Абсолютное давле-ние, МПа
-50	0,030	-26	0,107	-2	0,276	22	0,605
-48	0,034	-24	0,118	±0	0,300	24	0,640
-46	0,038	-22	0,129	2	0,325	26	0,680
-44	0,042	-20	0,140	4	0,350	28	0,725
-42	0,046	-18	0,152	6	0,375	30	0,770
-40	0,050	-16	0,164	8	0,400	32	0,815
-38	0,055	-14	0,176	10	0,425	34	0,860
-36	0,061	-12	0,188	12	0,450	36	0,905
-34	0,068	-10	0,200	14	0,481	38	0,950
-32	0,076	-8	0,216	16	0,510	40	1,000
-30	0,085	-6	0,233	18	0,542	42	1,100
-28	0,096	-4	0,254	20	0,570	44	1,200

Приложение 3

Таблица параметров насыщенных паров R22

Температура, °C	Абсолютное давле-ние, МПа	Температура, °C	Абсолютное давле-ние, МПа	Температура, °C	Абсолютное давле-ние, МПа	Температура, °C	Абсолютное давле-ние, МПа
-50	0,065	-26	0,194	-2	0,467	22	0,961
-48	0,071	-24	0,210	±0	0,499	24	1,015
-46	0,079	-22	0,228	2	0,532	26	1,071
-44	0,087	-20	0,246	4	0,567	28	1,130
-42	0,096	-18	0,265	6	0,603	30	1,190
-40	0,105	-16	0,286	8	0,641	32	1,253
-38	0,116	-14	0,308	10	0,648	34	1,319
-36	0,127	-12	0,331	12	0,723	36	1,387
-34	0,138	-10	0,356	14	0,767	38	1,457
-32	0,151	-8	0,381	16	0,812	40	1,530
-30	0,164	-6	0,408	18	0,860	42	1,606
-28	0,179	-4	0,437	20	0,910	44	1,685