Расчет холодопроизводительности холодильной установки: Холодопроизводительность, расчет – Refrigeration Portal — Главная страница

РАСЧЕТ МОЩНОСТИ ЧИЛЛЕРА. КАЛЬКУЛЯТОР ХОЛОДОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ОНЛАЙН

Холодопроизводительность чиллера и любой холодильной установки охлаждения жидкости сильно зависит от температуры, до которой необходимо охлаждать жидкость. Чем выше конечная температура жидкости, тем выше холодопроизводительность. Это связано с тем, что хладагент способен отобрать больше тепла у жидкости, при более высокой температуре кипения.

Для расчета необходимой мощности чиллера Вы можете воспользоваться нашим онлайн калькулятором расчета требуемой мощности охлаждения чиллера. 

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ!

Рекомендуемое значение разности температур на чиллере составляет 3-5 °С. При необходимости большей разницы используют промежуточную емкости или теплообменник.

Справочные данные по теплофизическим свойства жидкостей.

Удельная теплоемкость и плотность жидкостей.

Удельной теплоемкостью вещества называется отношение количества тепла, сообщенного единице массы этого вещества в каком-либо процессе, к соответствующему изменению его температуры.

Удельная теплоемкость веществ зависит от их химического состава, термодинамического состояния и способа сообщения им тепла. В Международной системе единиц эта величина измеряется в Дж/(кг·К).

Жидкость (%, объемная доля)	Теплоемкость, кДж/(кг*К)	Плотность, кг/м3	Температура
Вода	4,19	1000	при t=20°С
20% раствор этиленгликоля	3,87	1036	при t=0°С
34% раствор этиленгликоля	3,56	1063	при t=0°С
40% раствор этиленгликоля	3,43	1070	при t=0°С
45% раствор этиленгликоля	3,34	1074	при t=-10°С
52% раствор этиленгликоля	3,19	1092	при t=0°С
25% раствор пропиленгликоля	3,95	1030	при t=0°С
38% раствор пропиленгликоля	3,72	1045	при t=0°С

Этиленгликоль C₂H₄(ОН)₂ — совершенно прозрачная жидкость. Бесцветное вязкое вещество, лишено запаха. Токсичен. Респираторное отравление сопровождается сладковатым привкусом. Используется там, где его утечка не будет опасной для людей, животных и продовольственных товаров. Он значительно дешевле пропиленгликоля и потери на трение намного ниже при низких температурах, чем у пропиленгликоля. Раствор этиленгликоля нашел применение в тепловых насосах, отопительных контурах. Так же он используется в кондиционировании воздуха, и в холодильных установках. 

Пропиленгликоль С₃Н₆ (ОH)₂ — бесцветная вязкая жидкость со слабым характерным запахом, сладковатым вкусом, обладающая гигроскопическими свойствами. Нетоксичен, поэтому находит также применение в пищевой промышленности (в качестве пищевых добавок).

Пропилен гликоль и этилен гликоль имеют молекулярный размер меньший, чем у чистой воды. Это свойство может привести к образованию утечек в уплотнениях и требует более внимательного подхода к выбору насоса. Стандартные насосы рассчитаны на воду и на содержание гликоля 20-30%. В случае необходимости использования гликолей более высокой концентрации необходимо использовать специальные гликолевые насосы. 

Таблица удельной теплоемкости жидкостей

В таблице ниже представлены значения удельной теплоемкости C_p распространенных жидкостей при температуре 10…25°С и нормальном атмосферном давлении.

Таблица удельной теплоемкости жидкостей

Жидкости	Cp, Дж/(кг·К)
Азотная кислота (100%-ная) NH3	1720
Вода H2O	4182
Вода морская	3936
Вода тяжелая D2O	4208
Водка (40% об.)	3965
Водный раствор хлорида натрия (25%-ный)	3300
Глицерин C3H5(OH)3	2430
Кефир	3770
Масло АМГ-10	1840
Масло ВМ-4	1480
Масло касторовое	2219
Масло кукурузное	1733
Масло МС-20	2030
Масло подсолнечное рафинированное	1775
Масло трансформаторное	1680
Масло хлопковое рафинированное	1737
Молоко сгущенное с сахаром	3936
Молоко цельное	3906
Пиво	3940
Сливки (35% жирности)	3517
Сок виноградный	2800…3690
Спирт метиловый (метанол) CH3OH	2470
Спирт этиловый (этанол) C2H5OH	2470
Сыворотка молочная	4082
Толуол C7H8	1130
Топливо дизельное (солярка)	2010
Эфир этиловый C4H10O	2340

Теплофизические характеристики чистых сахарных растворов

Таблица теплофизических свойств чистых сахарных растворов (концентрация сахара от 20 до 60%) в зависимости от температуры (интервал температуры от 50 до 80ºС).

Представлены следующие теплофизические свойства сахарного раствора:

• теплопроводность;
• удельная (массовая) теплоемкость;
• кинематическая вязкость;
• Число Прандтля.

 

Расчет чиллера и его подбор. Здесь вы найдете решение этого вопроса

Подробности

   Как правильно сделать расчет чиллера, на что в первую очередь надо полагаться чтобы, среди множества предложений, произвести качественный подбор чиллера?

   На этой странице мы дадим несколько рекомендаций, прислушавшись к которым вы приблизитесь к тому, чтобы сделать правильный выбор чиллера.

Расчет холодопроизводительности чиллера. Расчет мощности чиллера — его мощности охлаждения.

   В первую очередь по формуле расчет холодопроизводительности чиллера, в которой участвует объем охлаждаемой жидкости; изменение температуры жидкости, которое надо обеспечить охладителем; теплоемкость жидкости; ну и конечно время за которое этот объем жидкости надо охладить — определяется мощность охлаждения:

Формула охлаждения, т.е. формула вычисления необходимой холодопроизводительности:

Q = G*(Т1- Т2)*C_рж*pж / 3600

Q – холодопроизводительность, кВт/час

G — объёмный расход охлаждаемой жидкости, м³/час

Т2 — конечная температура охлаждаемой жидкости, ^оС

Т1 — начальная температура охлаждаемой жидкости, ^оС

C_рж -удельная теплоёмкость охлаждаемой жидкости, ^кДж/_{(кг* ^оС)}

pж — плотность охлаждаемой жидкости,  кг/м³

* Для воды C_рж*pж = 4,2

По данной формуле определяется необходимая мощность охлаждения и она является основной при выборе чиллера.

• Формулы пересчета размерностей чтобы рассчитать
  холодопроизводительность водоохладителя:

1 кВт = 860 кКал/час

1 кКал/час = 4,19 кДж

1 кВт = 3,4121 кБТУ/час

Подбор чиллера

   Для того, чтобы произвести подбор чиллера — очень важно выполнить правильное составление технического задания на расчет чиллера, в котором участвуют не только параметры самого водоохладителя, но и данные о его размещении и условии его совместной работы с потребителем. На основании выполненных вычислений можно — выбрать чиллер.

Не нужно забывать про то, в каком регионе Вы находитесь. Например, расчет для города Москва будет отличаться от расчета для города Мурманск так как максимальные температуры двух данных городов отличается.

   По таблицам параметров водоохлаждающих машин делаем первый выбор чиллера и знакомимся с его характеристиками. Далее, имея на руках основные характеристики выбранной машины, такие как: — холодопроизводительность чиллера, потребляемая им электрическая мощность, есть ли в его составе гидромодуль и его — подача и напор жидкости, объём проходящего через охладитель воздуха (который нагревается) в куб.метрах в секунду — Вы сможете проверить возможность установки охладителя воды на выделенной площадке. После того, как предполагаемый охладитель воды удовлетворит требованиям технического задания и вероятнее всего сможет работать на подготовленной для него площадке рекомендуем обратиться к специалистам, которые проверят Ваш выбор.

Выбор чиллера — особенности, которые надо предусмотреть при подборе чиллера.

   Основные требования к месту будущей установки охладителя воды и схемы его работы с потребителем:

• Если запланированное место в помещении, то — возможно ли в нем обеспечить большой обмен воздуха, возможно ли в это помещение внести охладитель воды, возможно ли в нем будет его обслуживать ?
• Если будущее размещение охладителя воды на улице — будет ли необходимость его работы в зимний период, возможно ли использование незамерзающих жидкостей, возможно ли обеспечить защиту охладителя воды от внешних воздействий (анти-вандальная, от листьев и веток деревьев, и т.д.) ?
• Если температура жидкости, до которой её надо охлаждать ниже +6 ^оС или она выше + 15 ^оС — чаще всего такой диапазон температур не входит в таблицы быстрого выбора. В этом случае рекомендуем обратиться к нашим специалистам.
• Следует определиться с расходом охлаждаемой воды и необходимым давлением, которое должен обеспечить гидромодуль охладителя воды — необходимое значение может отличаться от параметра выбранной машины.
• Если температуру жидкости необходимо понизить более чем на 5 градусов, то схема прямого охлаждения жидкости водоохладителем не применяется и необходим расчет и комплектация дополнительным оборудованием.
• Если охладитель будет использоваться круглосуточно и круглогодично, а конечная температура жидкости достаточно высока — на сколько целесообразно будет применение установки с фрикулингом?
• В случае применения незамерзающих жидкостей высоких концентраций требуется дополнительный расчет производительности испарителя водоохладителя.

Программа подбора чиллера

   К сведению: программа подбора чиллера даёт только приближённое понимание о необходимой модели охладителя и соответствия его техническому заданию. Далее необходима проверка расчетов специалистом. При этом Вы можете ориентироваться на полученную в результате расчетов стоимость +/- 30% (в случаях с низкотемпературными моделями охладителей жидкости — указанная цифра ещё больше). Оптимальная модель и стоимость будут определены только после проверки расчетов и сопоставления характеристик разных моделей и производителей нашим специалистом.

Подбор чиллера ОнЛайн

   Вы можете сделать обратившись к нашему онлайн консультанту, который быстро и технически обоснованно даст ответ на Ваш вопрос. Также консультант может выполнить исходя из кратко написанных параметров технического задания расчет чиллера онлайн и дать приблизительно подходящую по параметрам модель.

   Расчеты, произведённые не специалистом часто приводят к тому, что выбранный водоохладитель не соответствует в полной мере ожидаемым результатам.

   Компания Питер Холод специализируется на комплексных решениях по обеспечению промышленных предприятий оборудованием, которое полностью удовлетворяет требования технического задания на поставку системы водоохлаждения. Мы производим сбор информации для наполнения технического задания, расчет холодопроизводительности чиллера, определение оптимально подходящего охладителя воды, проверку с выдачей рекомендаций по его установке на выделенной площадке, расчет и комплектацию всех дополнительных элементов для работы машины в системе с потребителем (расчет бака аккумулятора, гидромодуля, дополнительных, при необходимости теплообменников, трубопроводов и запирающей и регулирующей арматуры).

   Накопив многолетний опыт расчетов и последующих внедрений систем охлаждения воды на различные предприятия мы обладаем знаниями, по решению любых стандартных и далеко не стандартных задач связанных с многочисленными особенностями установки на предприятие охладителей жидкости, объединения их с технологическими линиями, настройке специфических параметров работы оборудования.

   Самым оптимальный и точный расчет мощности чиллера и соответственно определение модели водоохладителя можно сделать очень быстро, позвонив или послав заявку инженеру нашей компании. 

Дополнительные формулы для расчета чиллера и определения схемы его подключения к потребителю холодной воды (расчет мощности чиллера) 

• Формула расчёта температуры, при смешении 2-х жидкостей (формула смешения жидкостей):

Т_смеш = (М1*С1*Т1+М2*С2*Т2) / (С1*M1+С2*М2)

Т_смеш – температура смешанной жидкости, ^оС

М1 – масса 1-ой жидкости, кг

C1 — удельная теплоёмкость 1-ой жидкости, кДж/(кг* ^оС)

Т1 — температура 1-ой жидкости, ^оС

М2 – масса 2-ой жидкости, кг

C2 — удельная теплоёмкость 2-ой жидкости, кДж/(кг* ^оС)

Т2 — температура 2-ой жидкости, ^оС

Данная формула используется, если применяется аккумулирующая емкость в системе охлаждения, нагрузка непостоянна по времени и температуре (чаще всего при расчете необходимой мощности охлаждения автоклав и реакторов)

Мощность охлаждения чиллера.

Москва ….. Воронеж ….. Белгород ….. Нижневартовск ….. Новороссийск ….. Екатеринбург ….. в Ростове-на-Дону ….. Смоленск ….. Киров ….. Ханты-Мансийск ….. Ростов-на-Дону ….. Пенза ….. Владимир ….. Астрахань ….. Брянск ….. Казань ….. Самара ….. Набережные Челны ….. Рязань ….. Нижний Тагил ….. Краснодар ….. Тольятти ….. Чебоксары ….. Волжский ….. Нижегородская область ….. Нижний Новгород ….. Ростов на Дону ….. Саратов ….. Сургут ….. Краснодарский край ….. в Ростове на Дону ….. Оренбург ….. Калуга ….. Ульяновск ….. Томск ….. Волгоград ….. Тверь ….. Марий Эл ….. Тюмень ….. Омск ….. Уфа ….. Сочи ….. Ярославль ….. Орел ….. Новгородская область …..

Быстрый подбор холодильной установки Ариада по объёму холодильной камеры и температурному режиму.

Важнейшими параметрами, от которых зависит мощность выбираемого холодильного агрегата являются следующие:

• объём холодильной камеры
• температурный режим камеры
• температура окружающей среды
• толщина стенок камеры
• скорость обновления товара в камере

В первую очередь мощность агрегата зависит от объема холодильной камеры – чем больше объём, тем больше мощность.  
Модельный ряд холодильных агрегатов Ариада для охлаждения камер представлен как моноблоками, так и сплит-системами, которые работают в двух температурных режимах:

• Среднетемпературные моноблоки — AMS и сплит-системы — KMS, поддерживают температуру внутри камеры  +5…-5 °С.
• Низкотемпературные моноблоки – ALS и сплит-системы – KLS с рабочей температурой -18 °С.

При среднетемпературном режиме работы (+5…-5 °С)  хранится большинство пищевых продуктов как овощи, фрукты, колбасы сыры, напитки, молоко. При низкотемпературном режиме (-15…-20 °С)  хранятся замороженное мясо, рыба , мороженое.
Температура  окружающей среды очень существенно влияет на выбор холодильного агрегата.  В большинстве случаев она колеблется в диапазоне от +20 до +40 °С. Неправильное определение внешней температуры, может привести к выбору маломощного агрегата, что впоследствии, может вылиться в снижение срока хранения продуктов или даже их порчу.
Конечно стенки толщиной 100 мм актуальны для низкотемпературных камер или для камер с большим объемом 50-80 м3, но на практике большинство камер имеет толщину стенок 80 мм.
Скорость обновления товара в камере особенно важна для низкотемпературных режимов, так как, в момент помещения в камеру товаров происходит увеличение температуры окружающей среды в камере, вызванное более высокой температурой помещаемых в нее товаров и потери холода при открывании двери. Все это может влиять на выбор холодильного агрегата. Стандартный расчет  холодильного агрегата основан на величине 10% обновления объема камеры в течение 1 суток.

Достаточно точно подобрать необходимый холодильный агрегат можно с помощью таблиц, предоставляемых производителем холодильных агрегатов. Например, ниже приведены таблицы  подбора холодильных агрегатов Ариада для холодильных камер с толщиной стенок 80 мм.

Таблица «Подбор среднетемпературных агрегатов Ариада для холодильных камер разного объёма»

Таблица «Подбор низкотемпературных холодильных агрегатов Ариада для камер разного объёма»

В них в вертикальных блоках указаны температурные режимы хранения продуктов, а в горизонтальных блоках марка холодильного агрегата и температура окружающей среды. На пересечении выбранных условий указан максимально допустимый объем холодильной камеры с толщиной стенок 80 мм.
Например, мы имеет  холодильную камеру Ariada КХН-14,9 и объемом 14,9 м3.
Нам требуется хранить продукты при температуре -18 °С.
Температура окружающей среды + 30 °С.
Исходя из второй таблицы, нам требуется либо моноблок ALS 220, либо сплит-система KLS 220 с максимально допустимым, при заданных условиях, объёмом камеры 18 м3.

Онлайн-консультация

Ответ:

 Для начала проверьте настройки ТРВ. Перегрев всас. паров должен быть не ниже 7К. Остальное см. в справочной литературе.

 

Скачайте с сайта http://lord-n.narod.ru/klimat.html и внимательно прочтите учебник  Патрика Котзаогланиана.
ПОСОБИЕ ДЛЯ РЕМОНТНИКА.
Практическое руководство по ремонту холодильных установок с конденсаторами воздушного охлаждения.
Перевод с французского В.Б.Сапожникова Техническая редакция В.И.Велюханова
Издательство Московского университета

ЗАО «ОСТРОВ» 1999

 

На стр. http://www.danfoss.com/Russia/BusinessAreas/Refrigeration+and+Air+Conditioning/Refrigeration+University/FittersNotes.htm выложено

руководство для монтажников Данфосс, где в главе 9 «Практические советы» много полезной инфы.

 

Кроме того, в инете в свободном доступе есть вот такая информация:

 

В установках с одним компрессором при правильно подобранных трубопроводах возврат выбрасываемого компрессором масла не составляет проблем, так как скорость пара на отдельных участках трубопровода практически не изменяется. Задача решается укладкой трубопроводов с уклоном в сторону движения хладагента, пространственным расположением аппаратов (испаритель – выше компрессора), либо установкой масляных петель на вертикальных участках трубопровода (рис.1.), либо высокой скоростью движения парообразного хладагента.

Для того чтобы обеспечить циркуляцию масла, вертикальные трубопроводы должны быть меньших диаметров, чем подходящий общий трубопровод. Потерями давления в этой части трубопровода можно пренебречь, т.к. они малы.

Диаметр трубопровода линии всасывания должен быть рассчитан на минимально возможный расход хладагента (при минимальной температуре кипения и максимальной конденсации). Необходимо стремиться к увеличению скорости возвращаемого газа, чтобы гарантировать возврат масла в компрессор. В линии всасывания она должна составлять минимум 4 м/c для горизонтальных и 8-12 м/с для вертикальных участков. Увеличение скорости газа свыше 12 м/c приводит к высокому уровню шума и возникновению больших перепадов давления, которые уменьшают производительность установки.

Горизонтальный участок трубопровода линии всасывания должен иметь уклон в сторону всасывающего коллектора (~0,5% или 5 мм на метр длины). Если длина вертикального трубопровода превышает 6 м, он должен быть разбит на участки длиной 4 м каждый с U-образными ловушками для масла.

Чтобы в системе не скапливалось масло, делают максимально короткие ловушки, т.к. масло при подключении компрессора постепенно вытекает в направлении компрессора. В компрессор может попасть много масла, что при определенных условиях приведет к возникновению неисправностей.

 

 

2.2. Расчет потребной холодопроизводительности холодильной машины

С учетом коэффициента β=1,05÷1,15 вычисляют

, Вт (10)

В зависимости от структуры РПС, количества холодильных машин (ХМ), приходящихся на все грузовые вагоны, определяют потребную холодопроизводительность:

для 12-ти вагонной секции , Вт, (11)

для 5-ти вагонной секции и АРВ , Вт, (12)

Значение , вычисленное по формуле (11) или (12), далее используется при определении основных параметров холодильной машины и в расчете холодильного цикла.

брутто =1,05*5904=6199,2 Вт

=1/2 *6199,2*10= 30996 Вт

Рис.2.1. — Диаграмма «i-d» влажного воздуха

3. Расчёт и построение теоретического рабочего холодильного цикла и расчёт параметров холодильной машины.

Расчет теоретического рабочего холодильного цикла необходим для определения основных параметров холодильной машины, которая этот цикл осуществляет. Цикл строят по параметрам узловых точек с помощью диаграммы «lgP-i» для применяемого хладагента.

Вначале вычисляем значения температуры кипения хладагента t₀, температуры конденсации хладагента t_к, температуры переохлаждения хладагента t_п. Температуру всасывания паров хладагента в компрессор полагают t_вс=t₀.

Для рефрижераторных вагонов:

, (3.1)

, (3.2)

. (3.3)

С;

С;

С.

Найденные значения температур дают соответствующие точки цикла на линии насыщенного сухого пара (паросодержание х = 1,0) в диаграмме «lg P-i». Спроецировав точки температур t₀, t_к на ось ординат, находят значения давлений P₀, Р_к. Результаты определения параметров узловых точек теоретического холодильного цикла сведены в таблицу 3.1.

Таблица 3.1

Параметры холодильного агента

№ п/п	Параметр	Номер точек цикла
		1	a	2	3	3’	4	4’
1	Температура, 0С	-5	50	60	50	45	-5	-5
2	Давление, МПа	0,25	1,25	1,25	1,25	1,25	0,25	0,25
3	Энтальпия, кДж/кг	550	573	582	450	444	450	444
4	Удельный объем всасываемого пара, м3/кг	0,074	—	0,015	—	—	—	—

Энтальпийная диаграмма «P-i»для хладона-12

Далее проводим расчет параметров холодильной машины.

1. Удельная холодопроизводительность 1 кг хладагента:

; (3.4)

кДж/кг.

2. Удельная теоретическая работа сжатия 1 кг хладагента в компрессоре:

; (3.5)

кДж/кг.

3. Количество тепла отданное 1 кг хладагента в конденсаторе и наружному воздуху:

; (3.6)

кДж/кг.

4. Контроль теплового баланса холодильной машины

; (3.7)

кДж/кг.

5. Холодильный коэффициент цикла

; (3.8)

.

6. Количество хладагента циркулирующего в холодильной машине

; (3.9)

кг/час.

Расчет теоретического и действительного циклов холодильной машины

При расчете теоретического рабочего холодильного цикла исходят из условия установившегося теплового состояния машины, когда в единицу времени через каждый элемент холодильной машины (компрессор, конденсатор, регулирующий вентиль и испаритель) проходит постоянное количество хладагента.

Расчет теоретического рабочего цикла холодильной машины заключается в определении отводимого и подводимого тепла при условии постоянного давления, а также количества тепла, получаемого в результате сжатия паров в компрессоре. Как отмечено выше, на диаграмме Т – s все эти величины выражаются площадью, что при расчетах неудобно. Следовательно, для упрощения расчетов лучше пользоваться диаграммой lg р – i.

На (рис. 1) показаны теоретический и действительный циклы паровой компрессионной холодильной машины.

Заданными величинами для расчета теоретического цикла являются:

• часовая холодопроизводительность машины Q₀, Вт;
• температура кипения хладагента t₀, °С;
• температура конденсации хладагента t₀, °С;
• температура хладагента перед регулирующим вентилем t _и, °С.

По заданным температурам конденсации и кипения определяют давление конденсации р_к и давление кипения р₀. Затем по температурам и давлениям наносят цикл на тепловую диаграмму. При этом весь цикл на диаграмме можно не изображать, а отметить характерные его точки (1, 2, 3 и т. д.) и выписать необходимые параметры хладагента. Наряду с тепловыми диаграммами при расчетах холодильных машин пользуются также таблицами термодинамических свойств хладагентов.

Точку 1 на правой пограничной кривой диаграммы lg p – i, соответствующую поступлению в компрессор сухого пара (х = 1), определяют по заданной температуре кипения t₀ или давлению р₀ в испарителе. Для этой точки находят теплосодержание и удельный объем паров хладагента по соответствующим линиям.

Затем проводят адиабату (линию сжатия паров в компрессоре) до пересечения с линией постоянного давления р_к, соответствующего заданной температуре конденсации t_п, и получают точку 2.

Точке 2 на диаграмме соответствует выталкивание сжатых паров из компрессора в конденсатор. В этой точке по изотерме определяют температуру перегрева паров хладагента t_п, а по соответствующим линиям, проходящим через точку 2, – теплосодержание i и удельный объем паров.

Рис. 1 – Теоретический и действительный циклы паровой компрессионной холодильной машины

Отрезок горизонтальной линии между точками 1 – 2 (разность теплосодержания i₂ – i₁) представляет собой расход энергии в кДж/кг (ккал/кг) на сжатие в компрессоре 1 кг паров хладагента:

i = i₂ – i₁. (13)

От точки 2 до точки 3 пары охлаждаются и конденсируются при постоянном давлении. Отрезок 2 – 3, равный разности теплосодержаний i₂ – i₃, представляет собой количество тепла, которое нужно отнять в конденсаторе от каждого килограмма паров хладагента:

q_к = i₂ – i₃. (14)

Параметры жидкого хладагента, поступающего из конденсатора к регулирующему вентилю, характеризуются на диаграмме lg p – i точкой 3, которая лежит на левой пограничной кривой и определяется давлением или температурой конденсации. В регулирующем вентиле происходит дросселирование хладагента при постоянном теплосодержании, то есть i₃ = i₄. В конце дросселирования параметры парожидкостной смеси хладагента соответствуют на диаграмме точке 4.

Начало кипения хладагента в испарителе при постоянном давлении и температуре характеризуется также точкой 4. Этот процесс продолжается до тех пор, пока вся жидкость не превратится в пар (х = 1) и кончается в точке 1. При влажном процессе (х < 1) точка 1 будет находиться на прямой изотермы и изобары, но левее правой пограничной кривой. При всасывании компрессором перегретых паров точка 1ʹ будет лежать на пересечении изобары с изотермой t_в, которая соответствует температуре всасывания, но правее правой пограничной кривой. Отрезок 1 – 4, равный разности теплосодержаний i₁ – i₄, представляет собой теоретическую холодопроизводительность q₀ (кДж/кг), которая снимается с каждого килограмма хладагента:

q₀ = i₁ – i₄. (15)

Для увеличения холодопроизводительности выгодно переохлаждать жидкий хладагент ниже температуры конденсации, то есть до температуры t_и. В этом случае холодопроизводительность (кДж/кг) определяется разностью теплосодержаний

q₀ = i₁ – i_4ʹ. (16)

Количество тепла (кДж/кг), которое отнимается от 1 кг хладагента в переохладителе, определяется разностью теплосодержаний:

q_и= i₃ – i_3ʹ. (17)

Количество циркулирующего хладагента при заданной холодопроизводительности машины Q₀ (Вт) определяется (кг/ч) как

G_х = 3,6× (Q₀ / q₀). (18)

Объем циркулирующего хладагента составляет (м³/ч)

V = G_х × υ₁, (19)

где υ₁ – удельный объем засасываемого компрессором пара, м³/кг. Этот объем можно определить по диаграммам или специальным таблицам.

Между массовой и объемной холодопроизводительностью существует определенная зависимость:

q₀ = q_υ × υ₁ или q_υ = q₀ / υ₁ = (i₁ – i₄)/ υ₁, (20)

где q_υ – объемная холодопроизводительность, кДж/м³.

Нa основании этого соотношения объем (м³/ч) циркулирующего хладагента составит

V = 3,6 × (Q₀ / q₀). (21)

Из последней формулы видно, что объем циркулирующего хладагента определяется заданной и объемной холодопроизводительностью установки.

Потребная теоретическая мощность компрессора составит (кВт)

Тепловая нагрузка на конденсатор (Вт), то есть часовое количество тепла, отводимое от хладагента в конденсаторе, составляет

Тепловая нагрузка на переохладитель (Вт)

Теоретические циклы холодильных машин рассчитывают исходя из предположений, что процессы кипения и конденсации протекают при неизменных давлениях, сжатие паров хладагента в компрессоре адиабатическое и т. д. Действительный цикл паровой компрессионной холодильной машины отличается от теоретического.

Для сравнения этих двух циклов совместим диаграммы действительного и теоретического цикла, как показано на (рис. 1). Действительный цикл показан штриховыми линиями, теоретический – сплошными.

Основными отклонениями действительного цикла от теоретического являются:

• падение давления в конденсаторе и испарителе вследствие трения хладагента о стенки труб, в результате чего для процесса сжатия между точками 1ʹ и 2ʹ требуется большая затрата работы, чем в теоретическом цикле;
• переохлаждение жидкого хладагента в конденсаторе для обеспечения 100% содержания жидкости перед регулирующим вентилем;
• перегрев паров в испарителе для предотвращения уноса частиц жидкости в компрессор.

Действительный цикл отличается от теоретического еще тем, что сжатие паров хладагента в компрессоре не происходит при постоянной энтропии, имеются потери на трение и другие потери.

Холодопроизводительность 1 кг хладагента (кДж/кг) с учетом переохлаждения жидкости в конденсаторе и перегрева паров в испарителе равна разности энтальпий в точках 1ʹ и 4ʹ, то есть

qʹ₀ = i_1ʹ – i_4ʹ, (25)

а без переохлаждения

q₀ = i_1ʹ – i₄.

Таблица 1

Работа (кДж/кг), затрачиваемая в компрессоре на 1 кг хладагента, в этом случае определяется разностью энтальпий в точках 2ʹ и 1ʹ:

l = i_2ʹ – i_1ʹ. (26)

Графически на диаграмме lg р – i работе соответствует проекция адиабаты 1ʹ – 2ʹ на ось абсцисс.

Пример. Определить параметры (см. рис. 1) и произвести расчеты теоретических циклов паровых аммиачных и фреоновых холодильных машин, если дано t₀ = –15°С, t _к = 30° С, t _и = 25°С. Kроме того, вычислить теоретическую мощность, затрачиваемую компрессором, и тепловую нагрузку на конденсатор. Холодопроизводительность каждой машины Q₀ = 116300 Вт (100 000 ккал/ч).

Формулы, по которым произведен расчет, и результаты расчета приведены в табл. 1.

С помощью диаграмм lg р – i определяем давления нагнетания и всасывания, а затем энтальпии: сухого насыщенного пара, всасываемого компрессором (точка 1 на рис. 1) i_l перегретого пара в конце сжатия (точка 2) i₂ жидкости в конце конденсации (точка 3ʹ) i_3ʹ = i_4ʹ. Наряду с этим находим удельный объем всасываемого пара (точка 1) и температуру перегретого пара (точка 2). Все эти величины запишем в табл. 2.

Таблица 2

Тепловой расчет холодильной машины

При тепловом расчете холодильной машины определяют:

• объем, описываемый поршнем компрессора, м³/ч. По величине этого объема подбирают компрессор;
• тепловую нагрузку на конденсатор, Вт, по величине которой определяют его поверхность;
• эффективную мощность N_э, кВт, на валу компрессора;
• тепловую нагрузку на переохладитель или теплообменник, по величине которой определяют их поверхности.

Основанием для расчета служит заданная холодопроизводительность машины Q_{0брутто} (Вт) с указанием хладагента, температурных условий работы и намечаемых типов компрессоров и аппаратов.

С помощью диаграмм Т – s и lg p – i и таблиц насыщенных паров соответствующих хладагентов определяют параметры узловых точек цикла холодильной машины.

Пример. Произвести тепловой расчет аммиачной и фреоновых холодильных машин с вертикальными компрессорами холодопроизводительностью 100 000 Вт при условиях работы и параметрах узловых точек цикла холодильной машины, приведенных в табл. 1.

По диаграммам lgр–iнаходим энтальпии всех точек (рис. 1) для аммиака, хладона-12 и фреона-22 (табл. 1). Удельные объемы пара находим по диаграммам в точке 1ʹ. Формулы, по которым выполнен расчет, и результаты расчета указаны в табл. 2.

Таблица 1

Хладагент	Температура, оС					Давление, кН/м2 (бар)		Теплосодержание, кДж/кг (ккал/кг)			Удельный объем υ1, м3/кг
	tк	t0	tи	tв	tп	pк	p0	i1	i2	i3ʹ= i4ʹ
Аммиак	+30	-20	+25	-15	+118	1176,4(11,9)	190(1,94)	1674,8(400)	1940,6(463)	531,7(127)	0,65
Хладон-12	+30	-20	+25	-15	+50	743,6(7,58)	151(1,54)	569,4(136)	603(144)	443,8(106)	0,11
Фреон-22	+30	-20	+25	-15	+80	1203,7(12,27)	246(2,51)	624(149)	670(160)	452,2(108)	0,08

Рис. 1 – Теоретический цикл холодильной машины (частный случай к примеру)

Таблица 2

По стандартной холодопроизводительности [для аммиака Q_0с = 140000 Вт (132000 ккал/ч), для хладона-12 Q_0c = 134 500 Вт (116 000 ккал/ч) и для фреона-22 Q_0c = 105 000 Вт (91 400 ккал/ч)] и по объему, описанному поршнями (для аммиака V_h = 396 м³/ч, для хладона-12 V_h = 529,2 м³/ч и для фреона-22 V_h = 270 м³/ч), можно подобрать компрессор для каждой холодильной установки.

Зависимость холодопроизводительности компрессора и потребляемой мощности от температурного режима называют характеристикой холодильной машины. Каждой холодильной машине свойственна определенная характеристика, которая учитывает особенности конструкции, термодинамического цикла, осуществляемого в машине, и свойства рабочего вещества.