Изменение температуры в процессе

 

 

 

4. Работа сжатия

 

где R=0,287 кДж/(кг×К) – универсальная газовая постоянная воздуха

 

5. Количество тепла, отводимого через стенки цилиндра, кДж

 

где  - теплоемкость воздуха в исследуемом процессе;

С_v =0,72 кДж/(кг×К) – изохорная теплоемкость воздуха;

 

6. Изменение внутренней энергии воздуха, кДж

 

 

Изменение энтальпии воздуха в процессе, кДж

 

 

где С_р=1 кДж/(кг/К) – изобарная теплоемкость воздуха

      

 

8. Изменение энтропии воздуха, кДж

 

      

8. По результатам измерений рассчитываем величины и данные заносим в таблицу 2.2..

9. По рассчитанным величинам строим графики политропного процесса сжатия воздуха на диаграммах Р-V и T-S.

 

Таблица 2.1

 Результаты измерений и вычислений

Показатели	Порядковый номер эксперимента
	1	2	3	4	5
Нм, м
hм, м
V, м^3
M, кг
Рман, Па	0	1	2	3	4
Рабс,Па
Т, К
S, Дж/кг

 

Таблица 2.2.

Результаты расчета основных термодинамических функций

m, кг	n	y	C, кДж/(кг×К)	Q, Дж	L, Дж	Du, Дж	Dh, Дж/кг	DS, Дж/кг

 

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

ПОСТРОЕНИЕ ЦИКЛА ХОЛОДИЛЬНОЙ МАШИНЫ.

 

УКАЗАНИЯ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ.

1. К выполнению лабораторной работы допускаются лица, прошедшие инструктаж по технике безопасности.

2. При выполнении лабораторной работа необходимо помнить, что выброс холодильного агента может привести ожогу кожного покрова и поэтому нельзя нарушать герметичность лабораторной установки.

 

Цель работы: научиться строить цикл холодильной машины с переохлаждением и перегревом, цикл Карно, а также цикл реальной работающей машины.

Задачи работы:

1. Измерение рабочих параметров холодильной машины в установившемся режиме.

2. Определить характеристики холодильной машины и дать количественную и качественную характеристику полученных теоретического и экспериментального циклов.

 

Рис. 3.1 – Схема работы холодильной установки

.

 регата соединяются пайкой серебряным припоем или фосфористой бронзой.

Рис.3.2. – Термодинамическая диаграмма фреона134а

 

Последовательность проведения работы.

1. Изучить устройство и принцип работы всех элементов холодильного агрегата: компрессора, конденсатора, испарителя, регулирующего вентиля.

2.Ознакомиться с устройством термоманометров. Определить цену деления шкал, способ измерения.

3. Запустить машину и в установившемся режиме произвести замеры температур и давлений в рабочих точках установки (там где установлены термоманометры). Результаты внести таблицу 3.1.

Таблица 3.1.

Результаты измерений

Место установки термоманометра	Показания термоманометра. p ман (Па, бар)	Температура в точке по термоманометру t ^o C
До компрессора. после испарителя
После компрессора, до конденсатора
После конденсатора, до РВ
До испарителя. После РВ

Обработка результатов

 

1. По значениям табл. 3.1. определяем, что давление, которое показывают термоманометры до компрессора и после РВ равно друг другу и обозначим его p _1ман, а давление после компрессора и до РВ – так же имеет одинаковые значения, обозначим p _2ман (если получилось значений больше, то измерения произведены не верно), определим чему равно давление конденсации и кипения p _К и p _о.

 

p _к = p _2ман + p _атм; p _о = p _1ман + p _атм

 

2. Построить цикл работы холодиль­ной машины в диаграмме lg Р- i, как на рис.3.2, 3.7.

3.

lgP

i,кДж/кг

3

2

1

4

Рк

Ро

 

Рис. 3.7 – Цикл реальной холодильной машины без перегрева и переохлаждения

По диаграмме рабочего холодильного агента, определить характеристики характерных точек цикла: давление, температуры, теплосодержание фреона. Заполнить таблицу 3.2.

Таблица 3.2

Параметры характерных точек диаграммы

№ Х.т.	t,^0C	p, МПа	i, кДж/кг.	v 1, м^3/кг.
1
2
3
4

 

2. Выше приведенный  цикл не имеет перегрева паров перед компрессором и переохлаждение жидкости после конденсатора. Поэтому строим цикл работы холодиль­ной машины в диаграмме lg Р- i, как на рис.3.8. При условии, что пары фреона обычно перегреваются перед компрессором на 10-30 ^оС и соответственно переохлаждаются на туже величину, но с учетом потерь в окружающую среду 20%.

 

Температуры t_2a, t_4a определяются графически при построении диаграммы.

lgP

i,кДж/кг

3

1

4

Рк

Ро

1а

2

3а

4а

 

Рис. 3.8 – Цикл холодильной машины

 

По диаграмме рабочего хладагента определить давление, температуры, теплосодержание фреона в характерных точках 1,1а, 2а, 3, 3а, 4а. Заполнить таблицу 3.3.

Таблица 3.3

Параметры характерных точек диаграммы

№ Х.т.	t,^0 C	p, МПа	i, кДж/кг.	v 1, м^3/кг.
1
1а
2
3
3а
4а

 

4. Теперь построим  цикл Карно в диаграмме lg Р- i, как на рис.3.9 в интервале тех же температур, при которых  работала холодиль­ная машины.

5.

Рк

Ро

lgP

i,кДж/кг

3

2

1

4

 

Рис. 3.9 – Цикл Карно в интервале температур реальной холодильной машины

По диаграмме рабочего холодильного агента, определить характеристики точек цикла Карно: давление, температуры, теплосодержание фреона. Заполнить таблицу 3.4.

Таблица 3.4

Параметры характерных точек диаграммы

№ Х.т.	t,^0C	p, МПа	i, кДж/кг.	v 1, м^3/кг.
1
2
3
4

 

 

С помощью полученных данных рассчитываем для каждого цикла основные рабочие параметры холодильной машины, результаты заносим в таблицу 3.5.:

удельную холодопроизводительность, кДк/кг; 

Для цикла Карно и цикла без перегрева q ₀ = i ₁ - i ₄             (3.4)

 Для цикла с перегревом q ₀ = i _1а - i _4а                                               (3.4а)

удельную работу, затраченную в компрессоре, кДж/кг;

                           l = i ₂ - i ₁                                                                    (3.5)

l = i ₂ - i _1а                                                                    (3.5а)

холодильный коэффициент теоретического цикла подсчитать для всех циклов

                              ε = q ₀ / l.                                        (3.6)

объем, описанный поршнями компрессора, м³/с

                                     (3.7)

где n =2850 мин^-1 - частота вращения вала компрессора.

d _ц – диаметр цилиндра компрессора, м;

S – ход поршня, м.

Z – число цилиндров, шт;

объемный коэффициент подачи l, учитывающий потери холодильной мощности в компрессоре

                                                      (3.8)

где λ_с - объемный коэффициент, обусловленный наличием мертвого пространства. Объемный коэффициент зависит от раз­мера мертвого пространства и отношения давления нагнетания и всасывания и показателя политропы обратного расши­рения m. Для аммиачных компрессоров обычно m = 0,95 ÷ 1,1, а для фреоновых m = 0,9 ÷ 1,05. Определяется λ_с по формуле:

     λ_с =                                       (3.9)

где с = 0,05÷0,07 - относительное мёртвое пространство;

 

λ_др – коэффициенты дросселирования, определяется по формуле:

                                                        (3.10)

где p _вс = p ₀ – Δ p ₀ – давление всасывания.

Δ p ₀ = (0,01÷0,05) – гидравлическое сопротивление во всасывающим клапане;

λ _w – коэффициент подогрева, определяется по формуле:    

                          (3.11)

λ_пл – коэффициент плотности, зависит от степени сжатия π = , т.е. коэффициента подачи и определяется по графику (рис.3.10)

Рис.3.10 – График для определения коэффициента плотности l пл = f (p)

удельная объемная холодопроизводителъность, при перегреве паров перед компрессором и без него, кДж/м³

 

q_v = q ₀ / v ₁,                                          (3.12)

где v ₁ – удельный объем паров фреона перед компрессором (табл. 3.2 и 3.2а), м³/кг.

 

действительная объемная производительность компрессора V _д, м³/с, определяется по формуле:

V _д = λ · V_h;                                           (3.13)

 

холодопроизводительность компрессора, кВт

Q_o = q_v · V _д.                                         (3.14)

  

 

Таблица 3.5

Рабочие характеристики холодильной машины

№		Показатели хол.машины с перегревом паров перед компрессором и с переохлаждением жидкости	Показатели хол.машины без перегрева паров перед компрессором и переохлаждения жидкости                               (1.6)	Показатели хол.машины при работе в цикле Карно
1.	Холодильный агент
2.	Температура кипения То
3.	Температура конденсации Тк
4.	Давление конденсации рк
5.	Давление кипения ро
6.	Действительная объемная производительность компрессора V д
7.	Теоретический холодильный коэффициент e
8.	Коэффициент подачи p
9.	Объемный коэффициент l
10.	Холодопроизводительность установки Qo

 

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4