Расчет системы воздухоснабжения (стр. 2 из 2)
Схема и диаграмма рабочего цикла холодильной машины с регенеративным охлаждением хладагента: I-конденсатор, II-компрессор, III-регенеративный теплообменник, IV-испаритель, V-дроссель
4) Для определения значений температур в точках 1 и 2 составляется уравнение теплового баланса для регенеративного теплообменника РВО:
GвСрв (Ткс-Т3) =GвСрв (Т1-Т2)
Принимается оптимальный средний температурный напор между теплоносителями в теплообменнике ∆Тср.
Для теплообменника типа "воздух-воздух" этот напор обычно составляет 18-22К. Так как теплоемкости и массовые расходы сухого и влажного воздуха практически одинаковы, то температуры в точках 1 и 2 (см. Лист8) определяются соотношениями:
Т1=Ткс+∆Тср=308+20=328 К
Т2=Т3+∆Тср=263+20=283К,
Т3=Тн=263 К; - 10оС
5) Тепловая нагрузка теплообменника ВОК (см. Лист9) Qвок, кВт, и расход охлаждающей воды в нем Gwвок, кг/с определяются из уравнения теплового баланса:
Qвок=GвСрв (Т’’нк-Т1) =1,241,005 (416-328) =109,66 кВт
Gwвок=Qвок/Сw (tw2-tw1) =109,66/4, 198=3,27 кг/с
6) По уравнению теплового баланса для осушителя воздуха ООВ вычисляется минимально необходимое холодопотребление системой осушки Qо’, кВт:
Qо’=GвСрв (Т2-Т1) =1,241,005 (283-263) =24,924 кВт
7) С учетом теплопритоков через изоляцию (qиз=12-15% от Qо’) определяется требуемая холодопроизводительность источника холода,
Qо=1,35Qо’=1,3524,924=33,65 кВт
8) Выбираем схему с непосредственным испарением хладагента.
Оцениваем рабочую температуру кипения:
to=t3-Δtоов=-10-5=-15 oС
где Δtоов - минимальный температурный напор в охладителе-осушителе воздуха испарительного типа.
9) По справочным данным из таблицы 11П выбираем холодильную машину с поршневым компрессором и с водяным охлаждением конденсаторов, работающую на R22: ХМ-АУ145/11
10) Сравним требуемую холодопроизводительность с холодопроизводительностью, указанной в паспорте выбранной холодильной машины: Qо=33,65, Qст=36,1, разница между ними составляет 4%, значит пересчет паспортной холодопроизводительности холодильной машины на условия ее работы в системе осушки воздуха не производится.
11) Произведем расчет цикла холодильной машины.
Расчетная температура конденсации:
tk=tв1+∆tк=-10-5=-15 оС
Температура паров хладона перед компрессором:
t1=t3-∆tp=-15-5=-20 оС
По T,s-диаграмме хладона R22 находим параметры рабочего агента в характерных точках системы: Точка 1: в этой точке хладон находится в перегретом состоянии, соответственно параметры находим в таблице перегретого состояния хладона
t1=-20 оС, P1=0,19 МПа, h’1=398,8 кДж/кг, ν=0,122 м3/кг, s=1,812 кДж/кгК
Точка 2: также перегретое состояние, смотрим по той же таблице
P2=1,1 МПа, t2=64,31 оС, h’2=444,51 кДж/кг
Точка 3: находится на линии насыщения, следовательно хладон находится в насыщенном состоянии, параметры находим из таблицы насыщенного состояния хладона R22t3=27оС, P3=1,1 МПа,
h’3=532,74 кДж/кг
Точка 6: также находится на линии насыщения, параметры из таблицы насыщенного состояния
t6=-26,04 оС, Р6=0,19 МПа, h’6=394,91 кДж/кг
Параметры в точке 4 находим по тепловому балансу РТ:
h1-h6=h3-h5, откуда h5=h3- (h1-h6) =532,74- (398,8-394,91) =261 кДж/кг
Удельная тепловая нагрузка испарителя:
qо=h6-h5=394,91-261=133,91 кДж/кг
Удельная внутренняя работа компрессора:
qk=h2-h3=444,51 - 413,65 =30,86 кДж/кг
Массовый расход хладагента:
Gха=Qo/qо=33,65/133,91=0,351 кг/с
Тепловая нагрузка конденсатора:
Qk=qkGха=30,860,351=10,832 кВт
Расход охлаждающей воды в конденсаторе:
Gw=Qk/Cw (tw2-tw1) =10,832/4, 195=0,496 кг/с
Электрическая мощность, потребляемая компрессором:
Nэ= (lk/ηэм) Gха=17,940,351/0,9=6,99 кВт
Холодильный коэффициент:
Ео=qo/Nэ=133,91/6,99=18,157
Эксергетический КПД холодильной машины по хладагенту:
КПД=Qo (τq) н/Nэ=33,650,068/6,99=0,475100%=47,5%
где τq=1-Тw1/То=1-283/293=0,068
Расчет показателей эффективности работы компрессорной станции
Эксергетический КПД компрессорной установки в общем виде оценивается отношением:
КПДку=∑Е1/∑Евх=248/527,659=0,47100%=47%
∑Е1-эксергия потока сжатого воздуха, кВт
∑Евх-эксергия (электроэнергия), подведенная к установке, кВт
∑Евх=Nку+Nкхм+Nн=323,63+6,99+197,039=527,659 кВт
Эксергия потока сжатого воздуха Е1, кВт, может быть вычислена по соотношению:
Е1=Gве=1,24200=248 кВт
e находим из e,h-диаграммы для воздуха
е-удельная эксергия сжатого воздуха с параметрами нагнетания (Ткс, Ркс), в данном случае Ткс=333К, Ркс=0,75 МПа
Параметрами окружающей среды (hо. с., То. с., Sо. с.) должны служить начальные параметры воздуха на линии всасывания компрессора.
Удельный расход электрической энергии на производство учетной единицы сжатого воздуха Эу, кВтч/1000м3, определяется по соотношению:
Эу= (Э1+Э2+Э3) 1000/Vcp= (323,6360+6,9960+197,03960) 1000/170,62=
= (19417,8+419,4+11822,34) 1000/170,62=185555,851 кВтч/1000м3
где Э1-расход электроэнергии за 1 час на сжатие воздуха в компрессорной установке, кВтч,
Э2-то же, в холодильной машине системы осушки воздуха, кВтч,
Э3-то же, на привод насосов циркуляционных систем водоснабжения и контура хладоносителя, кВтч
Мощность циркуляционных насосов Nн, кВт, вычисляется по соотношению:
Nн=VhρgHн/η1000=170,6211,129,8125/0,81000=197,039 кВт
где Vh-объемная производительность насоса, м3/с
Нн-напор, развиваемйы насосом, м,
ρ-плотность перекачиваемой среды, кг/м3
g-ускорение свободного падения
Удельный расход охлаждающей воды в компрессорной установке вычисляется по следующей формуле: gw=∑Gw/Qвк, но т.к. мы уже посчитали его на Листе 8, то переводим полученный там результат в л/м3, т.е.8638,1/1000=8,64 л/м3, где ∑Gw-суммарный расход охлаждающей воды в компрессорной установке, л/с, Qвк-объемная производительность компрессора, м3/с