ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 14.12.2021
Просмотров: 1631
Скачиваний: 6
теплофікації t
гв
= 75
о
С; ККД компресора
h
км
= 0,84; ККД нетто котельні
0,84; електромеханічний ККД
h
ем
= 0,965; ККД електростанцій в енергоси-
стемі 0,35; ККД електромереж 0,9; охолодження стічної води у випарнику
10
о
С; температура навколишнього середовища 18
о
С.
Рисунок 10.3 – Схема ТНУ: ОП – опалювальні пристрої; Н – насос;
ЕД – електродвигун. Інші позначення див. на рис.10.2.
Розв’язування
Температура стічної води на виході з випарника,
о
С
в
св
св
t
t
t
D
-
¢
=
¢¢
= 30 –10 = 20.
Температура холодоагенту у випарнику і конденсаторі, відповідно,
о
С
t
в
=
ов
t
¢¢
-
q
= 20 – 5 = 15
t
кн
= t
гв
+
q
= 75 + 5 = 80.
За аналогією з попередньою задачею (зад.10.1.2) будуємо робочий
процес циклу ТНУ на P-h діаграмі і визначаємо тиски і ентальпії NH
3
в то-
чках циклу: Р
1
= Р
4
= 0,7 МПа; Р
2
= Р
3
= 4 МПа; h
1
= 1680 кДж/кг;
h
2о
= 1960 кДж/кг; h
3
= h
4
= 800 кДж/кг.
Робота привода компресора, кДж/кг
км
l
= (h
2о
– h
1
)/(
h
км
h
ем
) = (1960 – 1680)/(0,84∙0,965) = 345.
Ентальпія пари NH
3
в точці 2, кДж/кг
h
2
= h
1
+
км
l
= 1680 + 345 = 2025.
Питома теплота, яка віддана робочим тілом в конденсаторі
q
1
= q
кн
= h
2
– h
3
= 2025 – 880 = 1145.
Питома теплота, яка передана NH
3
у випарнику, кДж/кг
q
о
= q
в
= h
1
– h
4
= 1680 – 800 = 880.
Теплова потужність випарника, МВт
Q
в
= G
св
C
р
D
t 10
-3
= 330∙4,2∙10∙10
-3
/3,6 = 3,85.
Витрата холодоагенту в циклі ТНУ, кг/с
G
ха
= Q
в
/q
о
= 3,85∙10
3
/880 = 4,375.
Потужність компресора, МВт
N
км
= G
ха
км
l
10
-3
= 4,375∙345∙10
-3
»
1,51.
Потужність конденсатора, МВт
Q
кн
= Q
в
+ N
км
= 3,85 + 1,51 = 5,01.
Отже, для заданих G
св
і
D
t
в
необхідна потужність теплофікації забез-
печується.
Опалювальний коефіцієнт
j
= q
1
/
км
l
= 1145/345 = 3,32.
Ексергія відведеної теплоти, МДж/кг
е
Qкн
= (1 – Т
нс
/Т
гв
) Q
кн
= (1 – 291/348) 5,01 = 0,82.
Ексергетичний ККД ТНУ
h
е
= е
Qкн
/N
км
= 0,82/1,5 = 0,547.
Доцільність застосування ТНУ визначається за умови [1]
h
е
>
(1 – Т
нс
/Т
гв
)
н
кот
h
/(
h
ес
h
ем
)
тобто
(1–Т
нс
/Т
гв
)
н
кот
h
/(
h
ес
h
ем
) = (1–291/348)∙0,84/(0,35∙0,9) = 0,436
<h
е
= 0,547.
Отже, застосування ТНУ в даному випадку доцільне.
10.2 Задачі для самостійної роботи
В процесі розв’язання задач цього розділу величину недогріву в
теплообмінниках прийняти рівною
q
= 5
о
С, а витрату повітря за
нормальних умов.
Задача 10.2.1.
В компресор повітряної холодильної машини повітря
надходить з параметрами: Р = 740 мм.рт.ст.; t = –10
о
С, де стискається до
п’ятикратного збільшення густини. В газоохолоднику температура повітря
зменшується до 5
о
С. Визначити потужність компресора і детандера,
холодовидатність холодильної машини, її ексергетичний ККД, якщо
витрата повітря 7200 м
3
/год.
Задача 10.2.2.
Холодовидатність повітряної холодильної машини
(ХМ) складає 36000 кДж/год. Параметри повітря перед компресором:
Р
1
= 98 кПа; t
1
= –13
о
С. Температура повітря на вході в детандер (–10
о
С).
Визначити витрату повітря, потужність компресора і детандера, холодиль-
ний коефіцієнт і ексергетичний ККД, якщо міра підвищення тиску в ком-
пресорі дорівнює 5.
Задача 10.2.3.
Температура в холодильній камері повітряної
холодильної машини (–15
о
С), а температура навколишнього середовища –
18
о
С. В компресорі ХМ повітря стискається до чотирикратного зменшення
об’єму. Визначити холодовидатність, потужності компресора і детандера,
холодильний коефіцієнт і ексергетичний ККД, якщо початковий тиск
0,1 МПа, а витрата повітря – 3600 м
3
/год.
Задача 10.2.4.
Холодовидатність повітряної ХМ дорівнює 140 кВт.
Визначити потужність детандера і компресора, холодильний коефіцієнт і
ексергетичний ККД, витрату повітря, якщо відомо: температура в холо-
дильній камері (–10
о
С), а підігрів повітря 15
о
С, температура навколишньо-
го середовища 15
о
С, ККД компресора і детандера по 0,84.
Задача 10.2.5.
Теоретична потужність компресора повітряної ХМ
складає 200 кВт, а підвищення температури в компресорі 130
о
С. Визначити
холодовидатність, потужності газоохолодника і детандера, холодильний
коефіцієнт і ексергетичний ККД, якщо температура в холодильній камері –
10
о
С, а температура навколишнього середовища 18
о
С.
Задача 10.2.6.
Теоретична потужність детандера повітряної ХМ
дорівнює 100 кВт, а зменшення температури в ньому 100
о
С. Визначити хо-
лодовидатність, потужності газоохолодника і компресора, ексергетичний
ККД і холодильний коефіцієнт, якщо температури в холодильній камері та
навколишнього середовища складають (–17
о
С) і 20
о
С, відповідно.
Задача 10.2.7.
Потужність газоохолодника теоретичної повітряної
ХМ становить 500 кВт. Визначити холодовидатність, потужності компре-
сора і детандера, холодильний коефіцієнт і ексергетичний ККД, якщо тем-
пература в холодильній камері (–12
о
С), температура навколишнього сере-
довища 17
о
С, а стиск повітря здійснюється до збільшення густини в 3,8 ра-
за.
Задача 10.2.8.
В теоретичному циклі ХМ циркулює 3600 м
3
/год.
повітря, температура якого за детандером складає 192 К. Визначити холо-
довидатність, потужності детандера і компресора, холодильний коефіцієнт
і ексергетичний ККД, якщо: температура в холодильній камері та в навко-
лишньому середовищі (–25) і +20
о
С, відповідно, а тиск перед компресором
– 760 мм.рт.ст.
Задача 10.2.9.
Потужність газоохолодника холодильної машини
дорівнює 440 кВт, а витрата повітря 74000 м
3
/год.; параметри навколишнь-
ого середовища: Р
нс
= 765 мм.рт.ст.;
r
нс
= 1,25 кг/м
3
. Визначити холодови-
датність, потужності компресора і детандера, холодильний коефіцієнт і ек-
сергетичний ККД, якщо температура повітря в холодильній камері
складає (–10
о
С).
Задача 10.2.10.
Холодовидатність теоретичної повітряної ХМ скла-
дає 185 кВт, а підігрів повітря в холодильній камері 65
о
С. Визначити по-
тужності газоохолодника, компресора і детандера, холодильний коефіцієнт
і ексергетичний ККД, якщо температура в холодильній камері (–12
о
С), а
тиск в детандері зменшується в чотири рази.
Задача 10.2.11.
В циклі повітряної ХМ процеси розширення і стиску
здійснюються політропно (n = 1,2). При цьому зміна ентропії в процесі
розширення становить 0,213 кДж/(кг
×
К). Визначити потужності компресо-
ра і детандера, холодильний коефіцієнт і ексергетичний ККД, якщо темпе-
ратура навколишнього середовища 20
о
С, температура в холодильній ка-
мері (–12
о
С), а витрата повітря за нормальних умов складає – 10800 м
3
/год.
Задача 10.2.12.
В циклі повітряної холодильної машини процеси роз-
ширення і стиску здійснюються політропно (n = 1,25). При цьому зміна
ентропії в процесі стиску дорівнює 0,115 кДж/(кг К). Визначити потуж-
ності компресора і детандера, холодильний коефіцієнт і ексергетичний
ККД, якщо температура повітря на виході з холодильної камери дорівнює
260 К, температура навколишнього середовища 25
о
С, а витрата повітря –
7200 м
3
/год.
Задача 10.2.13.
В теоретичному циклі ХМ стиск повітря
здійснюється до чотирикратного збільшення густини. Визначити по-
тужність детандера і компресора, холодильний коефіцієнт і ексергетичний
ККД, якщо потужність газоохолодника 520 кВт; температура навколишнь-
ого середовища і в холодильній камері складають 25
о
С і –23
о
С відповідно.
Задача 10.2.14.
Зміна ентропії в газоохолоднику повітряної ХМ
складає 0,27 кДж/(кг∙К). Стиск повітря здійснюється до чотирикратного
зменшення об’єму. Визначити роботу детандера і компресора, холодиль-
ний коефіцієнт і ексергетичний коефіцієнт, якщо температура навколиш-
нього середовища 17
о
С.
Задача 10.2.15.
В холодильній камері повітряної холодильної маши-
ни ентропія збільшується на 0,3 кДж/(кг∙К). Визначити потужність детан-
дера і компресора, холодильний коефіцієнт і ексергетичний ККД, якщо
температура навколишнього середовища 15
о
С, параметри повітря на вході
в компресор: Р
1
= 735 мм.рт.ст.;
r
1
= 1,315 кг/м
3
.
Задача 10.2.16.
Витрата повітря в циклі холодильної машини складає
6,48 т/год., а потужність детандера – 180 кВт. Визначити потужність ком-
пресора, холодильної камери і газоохолодника, холодильний коефіцієнт і
ексергетичний ККД, якщо температура навколишнього середовища 285 К,
а температура в холодильній камері (–15
о
С).
Задача 10.2.17.
Холодовидатність повітряної ХМ дорівнює 360 кВт.
Визначити потужності компресора, газоохолодника і детандера, холодиль-
ний коефіцієнт і ексергетичний ККД, якщо температура в холодильній ка-
мері (–15
о
С), температура навколишнього середовища 15
о
С, а температура
повітря на виході з детандера 195 К.
Задача 10.2.18.
В циклі повітряної ХМ циркулює 5400 м
3
/год.
повітря. Визначити потужності холодильної камери, компресора, детанде-
ра і газоохолодника, холодильний коефіцієнт і ексергетичний ККД, якщо
температура навколишнього середовища 288 К; параметри повітря перед
компресором: Р = 735 мм.р.ст., v
1
= 0,761 м
3
/кг, а розширення в детандері
здійснюється до чотирикратного зменшення тиску.
Задача 10.2.19.
Холодовидатність повітряної ХМ складає 200 кВт, а
зміна ентропії в холодильній камері 0,262 кДж/(кг∙К). Визначити потуж-
ності компресора, газоохолодника і детандера, холодильний коефіцієнт і
ексергетичний ККД, якщо температура навколишнього середовища 20
о
С,
а температура повітря за детандером 200 К.
Задача 10.2.20.
Зміна ентропії в детандері повітряної ХМ становить
0,1 кДж/(кг К), а параметри навколишнього середовища: Р
о
= 740 мм.рт.ст.,
v=0,89 м
3
/кг. Визначити потужності детандера, компресора і газоохолод-
ника, холодильний коефіцієнт і ексергетичний ККД, якщо витрата повітря
складає 8640 м
3
/год., а температура після стиску в компресорі 355 К, стиск
і розширення політропні з показником n = 1,3.
Задача 10.2.21.
Визначити потужності компресора, детандера і
холодильної камери повітряної ХМ, якщо потужність газоохолодника 400
кВт, параметри навколишнього середовища: Р = 745 мм.рт.ст.;
r
=1,2 кг/м
3
,
температура в холодильній камері (–13
о
С), а температура повітря за детан-
дером 195 К.
Задача 10.2.22.
Холодовидатність повітряної ХМ складає 360 кВт,
а температура навколишнього середовища 17
о
С. Визначити потужності
компресора і газоохолодника, якщо робота детандера дорівнює
100 кДж/кг. Визначити холодильний коефіцієнт і ексергетичний ККД за
умови, що температура в холодильній камері (–15
о
С).
Задача 10.2.23.
Питома робота компресора повітряної холодильної
машини складає 140 кДж/кг, а потужність газоохолодника 500 кВт. Визна-
чити холодовидатність, потужності компресора і детандера, якщо темпера-
тура в холодильній камері (–15
о
С), а параметри навколишнього середови-
ща: Р = 736 мм.рт.ст., v = 0,88 м
3
/кг.
Задача 10.2.24.
Температура в холодильній камері ХМ дорівнює
(–15
о
С). В циклі циркулює повітря з витратою 5400 м
3
/год., параметри нав-
колишнього середовища: Р = 740 мм.рт.ст.,
r
1
= 1,22 кг/м
3
. При цьому по-
тужність газоохолодника складає 400 кВт. Визначити потужності компре-
сора і детандера, холодильний коефіцієнт і ексергетичний ККД.
Задача 10.2.25.
Повітряна ХМ працює з політропним розширенням і
стиском (n=1,27) робочого тіла. Зміна ентропії в газоохолоднику дорівнює
0,25 кДж/(кг
·
К), а стиск здійснюється до чотирикратного збільшення гус-
тини. Визначити холодовидатність, потужності компресора і детандера,
холодильний коефіцієнт і ексергетичний ККД, якщо температура навко-
лишнього середовища 20
о
С, а витрата повітря 7200 м
3
/год.
Задача 10.2.26.
В циклі повітряної ХМ циркулює 3600 м
3
/год. повіт-
ря. Температура навколишнього середовища і в холодильній камері скла-
дають 17 і (–13
о
С), відповідно. Визначити холодовидатність, потужності
компресора і детандера, холодильний коефіцієнт і ексергетичний ККД,
якщо температура повітря за детандером складає 197К.
Задача 10.2.27.
Потужність детандера повітряної ХМ складає
120 кВт, а розширення в ньому відбувається до чотирикратного зменшення
густини. Визначити холодовидатність, потужності компресора і газоохо-
лодника, якщо температура повітря за компресором 80
о
С, а параметри нав-
колишнього середовища: Р = 740 мм рт.ст., Т = 288 К.
Задача 10.2.28.
В циклі ХМ циркулює 9360 м
3
/год. повітря, а питома
робота компресора дорівнює 100 кДж/кг. Визначити холодовидатність, по-