Hőtı körfolyamat. Vezérfonal a számításokhoz. Hűtőgépek számításai 1

Hőtı körfolyamat Vezérfonal a számításokhoz

Hűtőgépek számításai

1

Gızzel mőködı kompresszoros hőtı körfolyamat 3 2

log p

. l l á s=

4

1

p2

5

qh ε= w

2

x=áll .

qh

3

4

ll. ll. á á = v s=

1

5

ε = 1,5 ..... 3,5

t=áll.

qh x=0

w x=1


p1

h, kJ/kg

2

Állapotjelzık a nyomás–entalpia diagramon

p1=állandó


3



4



5



6

Elsı lépés: az elpárologtató nyomásának megállapítása A hőtıközegnek a lehőtendı anyagénál alacsonyabb hımérsékletőnek kell lennie Példa: -25 fokos élelmiszert -30 fokos hőtıközeg tud hőteni

ammónia

élelmiszer hőtıközeg


7

Elsı lépés: az elpárologtató nyomásának megállapítása Megkeressük az ehhez szükséges nyomást a telített gız táblázatból Példa: -30 fokos hőtıközeg párolgási nyomása 1,2 bar

ammónia Hűtőgépek számításai

8

Elsı lépés: az elpárologtató nyomásának megállapítása Megkeressük az elpárolgás végpontját Példa: -30 fokos hőtıközeg párolgási nyomása 1,2 bar


9

Második lépés: a kondenzátor nyomásának megállapítása A környezet hımérsékletének alacsonyabbnak kell lennie, mint a hőtıközegnek Példa: +30 fokos környezetnek hıt tud átadni a +35 fokos hőtıközeg hőtıközeg

ammónia

környezet


10

Második lépés: a kondenzátor nyomásának megállapítása A kondenzáció végpontján az anyag cseppfolyós Példa: 13,5 bar nyomású folyadék határállapot


11

Harmadik lépés: a kompresszió folyamatának megállapítása Adiabatikus kompresszió 1,2 bartól 13,5 barig Példa: 1,2 bar nyomáson a telített gız fajlagos entrópiája 7,05 kJ/kg K


12

Harmadik lépés: a kompresszió folyamatának megállapítása Adiabatikus kompresszió 1,2 bartól 13,5 barig Példa: 7,05 kJ/kg K fajlagos entrópia 13,5 nyomáson +140 °C végh ımérsékletet jelent


13

Negyedik lépés: a kondenzáció folyamatának megállapítása Izobár kondenzáció 13,5 bar nyomáson folyadékállapotig Példa: 13,5 a túlhevítési hı és a kondenzációs hı elvonása (a fajlagos entalpia csökkenése a zöld vonal mentén)


14

Ötödik lépés: a fojtószelepes (izentalpikus) expanzió Az izentalpikus folyamat itt függıleges egyenes vonal Példa: 0,68 MJ/kg


15

Ötödik lépés: a fojtószelepes (izentalpikus) expanzió Az izentalpikus folyamat most narancs színő, kijelöli az elpárologtatás kezdıpontját Példa: az anyag gıztartalma most 0,23 kg/kg (a folyadék egy része elpárolgott)


16

Ötödik lépés: a fojtószelepes (izentalpikus) expanzió Az izentalpikus folyamat most narancs színő, kijelöli az elpárologtatás kezdıpontját Példa: a fajlagos térfogat 0,001-rıl 0,280 m3/kg-ra növekedett (a párolgás miatt)


17

Hatodik lépés: az értékek leolvasása 1 h = 1,72 MJ/kg, 2: h = 2,1 MJ/kg, 3 és 4: h = 0,67 MJ/kg A hőtıben felvett hımennyiség: h1-h4= (1,72 - 0,67) MJ/kg = 1,05 MJ/kg 3

ammónia

2

4 1


18

Hatodik lépés: az értékek leolvasása 1 h = 1,72 MJ/kg, 2: h = 2,1 MJ/kg, 3 és 4: h = 0,67 MJ/kg A kompressziórmunka: h2-h1= (2,1 - 1,72) MJ/kg = 0,38 MJ/kg 3

ammónia

2

4 1


19

Hatodik lépés: az értékek leolvasása 1 h = 1,72 MJ/kg, 2: h = 2,1 MJ/kg, 3 és 4: h = 0,67 MJ/kg A kondenzátorban a környezetbe leadott hımennyiség: h2-h3= (2,1 - 0,67) MJ/kg = 1,43 MJ/kg 3

ammónia

2

4 1


20

Számítások A hőtıgép jósági foka a hőtıben elvont hımennyiség és a kompressziómunka hányadosa ε=

1,05MJ/kg = 2,76 0,38MJ/kg

Ez a Carnot-folyamatra vonatkoztatott jósági fok. A valóságos folyamatot veszteségek terhelik. Ilyen a mechanikai súrlódás, a folyadék és gız áramlási vesztesége, a kenıanyag-szivattyú energiafogyasztása, stb. Ellenırizzük ez értékét a hımérsékletek alapján! ε=

T0 (273,15 − 30)K 243,15 = = = 3,74 T − T0 (273,15 + 35)K − (273,15 − 30)K 65

Az értékek jelentısen eltérnek. Az utóbbi egyenlet ideális gázra vonatkozik, míg a fenti a reális gázra vonatkozó, és diagramról leolvasható értéket adja eredményül Hűtőgépek számításai

21

Számítások Tekintsük most egy olyan gép adatait, amelyben a hőtıközeg áramlása Jm=0,1 kg/s értékő! A kompresszormunka

P = wk J m = 380kJ/kg ⋅ 0,1kg/s = 38kJ/s = 38kW A hőtıben elvont hımennyiség Φ = q0 J m = 1050kJ/kg ⋅ 0,1kg/s = 105kJ/s = 105kW

A hétköznapi életben sokszor az óránkénti hıelvonást veszik figyelembe: Φ = 105kW = 105

kJ s kJ MW ⋅ 3600 = 378000 = 378 s h h h


22

Számítások Ismerni akarjuk a gép méreteit, ezért tekintsük most a térfogatáramot! A -30°C-os g ız fajlagos térfogata vg=0,963 m3/kg, a +35 °C-os folyadéké vl=0,0017m3/kg A kompresszor szívócsonkján belépı gızáram: J Vg

kg m3 m3 l = J m ⋅ vg = 0,1 ⋅ 0,963 = 0,0963 = 96,3 s kg s s

A kondenzátorból kilépı folyadékáram: J Vl

kg m3 m3 l = J m vl = 0,1 ⋅ 0,0017 = 0,00017 = 0,17 s kg s s Hűtőgépek számításai

23

Saturated Ammonia --Temperature Table http://energy.sdsu.ed Spec, Volume Enthalpy http://www.refrigeren deg-C kPa m^3/kg kJ/kg temperaturesaturated saturated saturated saturated saturated liquid vapor liquid vapor T °C p_sat@T vf vg hf hg -40 71,7 0,00145 1,55256 0 1388,8 -35 93,2 0,001463 1,21613 22,06 1396,5 -30 119,5 0,001476 0,96339 44,26 1404 -25 151,6 0,00149 0,77119 66,58 1411,2 -20 190,2 0,001504 0,62334 89,05 1418 -15 236,3 0,001519 0,50838 111,66 1424,6 -10 290,9 0,001534 0,41808 134,41 1430,8 -5 354,9 0,00155 0,34648 157,31 1436,7 0 429,6 0,001566 0,2892 180,36 1442,2 5 515,9 0,001583 0,24299 203,58 1447,3 10 615,2 0,0016 0,20541 226,97 1452 15 728,6 0,001619 0,17462 250,54 1456,3 20 857,5 0,001638 0,14922 274,3 1460,2 25 1003,2 0,001658 0,12813 298,25 1463,5 30 1167 0,00168 0,11049 322,42 1466,3 35 1350,4 0,001702 0,09567 346,8 1468,6 40 1554,9 0,001725 0,08313 371,43 1470,2

Ennek a táblázatnak a kezdıpontja: a -40 °C-os folyadék fajlagos entalpiája h=0 kJ/kg Ezért a -40 °C-os párolgásh ı a folyadék- és gız entalpiák különbsége: 1388,8 kJ/kg Hűtőgépek számításai

24

Hőtı körfolyamat. Vezérfonal a számításokhoz. Hűtőgépek számításai 1

Recommend Documents