Расчет установки производится в следующем порядке.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

Некоммерческое акционерное общество

«АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ»

Кафедра: «Промышленная теплоэнергетика»

 

 

Отчет по лабораторной работе №3

На тему: «Исследование работы компрессионного насоса»

По дисциплине: «Теплотехнологические процессы и установки»

Выполнила: Канатова А.М.                                         Группа: ПТЭ-15-4

Приняла: доц. Каф ПТЭ Бекалай Н.К.

__________ _______________________ «_______»_______________

   (оценка)                       (подпись)

 

 

Алматы 2018

Цель работы: приобретение практических навыков исследования компрессионного одноступенчатого теплового насоса:

- знакомство с технологической схемой теплового насоса и ее элементами;

- испытание модели установки и определение параметров теплового насоса;

- измерение температуры рабочего тела в характерных точках;

- определение расхода рабочего тела, тепловых нагрузок конденсатора и испарителя, расхода энергии на трансформацию тепла;

- применение метода энергетического баланса;

- использование компьютерных технологий для расчета теплового насоса.

Методика расчета одноступенчатой компрессионной теплонасосной установки

Стремление уменьшить затраты первичной энергии (потребление топлива) без снижения или даже с увеличением отдачи энергии конечному потребителю за счет более рационального способа ее преобразования – главная тенденция современной техники.

Одним из устройств, способных внести существенный вклад в экономию энергии, является тепловой насос.

Тепловой насос – это машина, позволяющая осуществлять передачу теплоты от менее нагретого тела (окружающей среды – воздуха, грунтовых вод, грунта, вентиляционных выбросов, сбросной теплоты установок и т.д.) более нагретому телу, повышая его температуру и затрачивая при этом некоторое количество механической или электрической энергии. В настоящее время быстро растет производство тепловых насосов и их применение в системах теплоснабжения, вентиляции и кондиционирования.

Для расчета теплового насоса требуются следующие исходные данные:

- рабочее тело (РТ); в данной работе РТ – фреон – 22;

- тепловая нагрузка – Q_в, КДж/с;

- теплоноситель теплоотдатчика – воздух;

- теплоноситель теплоприемника – воздух;

- температура теплоносителя на входе в испаритель – Т_н1, К;

- температура теплоносителя на выходе из испарителя – Т_н2, К;

- температура теплоносителя на входе в конденсатор – Т_в1, К;

- температура теплоносителя на выходе из конденсатора – Т_в2, К;

- характеристика компрессора: тип компрессора, число ступеней;
- характеристика теплообменного оборудования: испаритель, конденсатор.

Выбор меньшей разности температур между греющей и нагреваемой средами в испарителе и конденсаторе обусловлен физическими свойствами теплоносителей. Если в качестве теплоносителя используется вода, то температура конденсации принимается на 5...8 К выше температуры теплоносителя на выходе из конденсатора, т.е. Тк=Тв1+(5...8), а температура испарения – на 3...5 К ниже температуры теплоносителя на выходе из испарителя, т.е. Ти=Ти2-(3...5).

При использовании в качестве теплоносителя газообразной среды (воздуха) температура конденсации принимается на 10...20 К выше температуры теплоносителя на выходе из конденсатора, а температура испарения – на 10...20 К ниже температуры теплоносителя на выходе из испарителя.

Температура охлаждения РТ после конденсатора принимается в пределах ∆Тохл=Т3-Т3’=2...5К.

Температура перегрева паров РТ перед компрессором принимается при работе на аммиаке - ∆Тпер=5К, на фреоне – до 30К.

Основная задача расчета состоит в определении расхода РТ, тепловых нагрузок отдельных агрегатов установки и расхода механической или электрической энергии на трансформацию теплоты.

 

Рисунок 6.1 – Принципиальная схема одноступенчатого компрессионного теплового насоса и процесс в T-s диаграмме

Расчет установки производится в следующем порядке.

По рекомендациям выбирают наименьшую разность температур между греющей и нагреваемой среды в испарителе ∆Ти и конденсаторе ∆Тк.

Определяют температуры испарения и конденсации:

То=Ти2-∆Ти

Тк=Ти1+∆Тк

Вычисляют температуру РТ после охладителя (при его наличии):

Т4=Тохл+∆Т0

Где Тохл – температура теплоносителя перед охладителем;

∆Т0 – меньшая разность температур РТ и теплносителя (∆Т0=3...5К).

Оценивают индикаторной (адиабатный) ηi и электромеханический ηэм КПД компрессора.

Находят параметры РТ в характерных точках схемы по термодинамической диаграмме или по таблицам термодинамических свойств вещества, используемого в качестве РТ.

Определяют энтальпию РТ на выходе из компрессора:

                                                                            (6.3)

Где – энтальпия РТ на выходе из компрессора при адиабатном сжатии.

Находят удельную внутреннюю работу компрессора:

                                                                                             (6.4)

Определяют удельный расход теплоты на единицу расхода РТ в отдельных аппаратах установки: в испарителе:

В конденсаторе:

В охладителе:

Проверяют энергетический баланс установки на единицу расхода РТ:

Далее при расчете определяют следующие величины:

Массовый расход РТ:

Объемную производительность компрессора:

 – удельный объем РТ на входе в компрессор (точка 1 на рисунке 6.1);

Расчетную тепловую нагрузку испарителя:

Расчетную тепловую нагрузку конденсатора:

Расчетную тепловую нагрузку охладителя:

Удельную работу компрессора:

Удельный расход электрической энергии на единицу выработанного тепла:

Электрическую мощность компрессора:

Коэффициент трансформации тепла:

Холодильный коэффициент:

Среднюю температуру низкотемпературного теплоотдатчика:

Среднюю температуру полученного тепла:

Коэффициент работоспособности тепла с потенциалом

Коэффициент работоспособности тепла с потенциалом Тк:

Рис. 6.2 – Термодинамическая диаграмма теоретического цикла одноступенчатой теплонасосной установки в координатах: а) T-S, б) lgP-i

КПД установки с учетом потерь эксергии в конденсаторе (по хладагенту)

КПД установки без учета потерь эксергии в конденсаторе (по хладагенту)

Термический КПД ТНУ:

Потребляемая мощность с учетом потерь в электросетях

Где =0,95 – КПД электросетей

Расход топлива на КЭС для выработки электричсекой энергии для привода компрессора ТНУ:

                                                                                    (6.25)

Где bЭКЭСһ0,350 кг у.т./(кВт) – удельный расход условного топлива на 1 кВтч электроэнергии, вырабатываемой на КЭС.

Расход топлива в котельной на выработку Qв тепла:

                                                                               (6.26)

Где ηк=0,85 – КПД котельной.

Экономия условного топлива:

                                                                            (6.27)

Удельная экономия условного топлива (на единицу отпущенного тепла)

                                                                                                  (6.28)

Общй КПД ТНУ:

Где  – коэффициент трансформации тепла;

=0,8 – внутренний КПД компрессора;

=0,9 – электромеханический КПД двигателя и компрессора;

=0,8 – КПД теплового потока, учитывающий потери энергии рабочего агента в трубопроводах и оборудования ТНУ;

=0,4 – КПД КЭС, т.е. источника, вырабатывающего дополнительную электрическую энергию;

=0,95 – КПД электрических линий передач.

Значение удельного расхода электрической энергии на получение теплоты как коэффициента трансформации теплоты не может служить объективным показателем технического совершенства установки. Это обусловлено тем, что коэффициент трансформации теплоты не учитывает качество энергии, в данном случае температурного потенциала вырабатываемой теплоты. Сравнение этих показатели, относящихся к различным установкам, справедливо только при работе этих установок в одних и тех же температурных условиях.

 

---

Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 180; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!