Проектування циклу холодильної машини

Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

Курсова робота

Проектування циклу холодильної машини

Завідуючий кафедри

Доктор фіз. мат. наук доц. Свістунов В.М.

Керівник

Кандидат фіз. мат. наук Кухаренко В.М

Нормо контроль

ст. викладач Оверко М. Є.

Виконавець

студент гр. ФТ-25 Надточий О.С.

Харків 2009

РЕФЕРАТ

Отчет по курсовой роботе: страниц 39, рисунков 12, таблиц 11, источников 15.

Ключевые слова: ИСПАРИТЕЛЬ, КОНДЕНСАТОР, ТЕПЛОВАЯ НАГРУЗКА, КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ.

В данной курсовой работе рассмотрено расчет холодильной машины для фреона R12 и R134a проведен расчет испарителя и конденсатора. Построен цикл для R134a и проведены расчеты в программах для эксплуатационных режимов R12 и R134a.

В следствии чего мы определили что R134a на 5%-8% уступает фреону R12. По этому он может заменить R12, так как он не очень сильно отличается по параметрам машины.

Сравнительная характеристика фреонов R12 и R134a в данной курсовой работе.

THE ABSTRACT

The report on course the robot: pages 39, drawings 12, tables 11, sources 15.

Keywords: the EVAPORATOR, the CONDENSER, THERMAL LOADING, HEAT TRANSFER FACTOR.

In the given course work it is considered calculation of a refrigerator for freon R12 and R134a evaporator and condenser calculation is carried out. The cycle for R134a is constructed and calculations in programs for operational modes R12 and R134a are carried out.

In a consequence of that we have defined that R134a on 5 %-8 % concedes to freon R12. On it can replace R12 as it not so strongly differs on car parameters.

The comparative characteristic Freon R12 and R134a in the given course work.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1 Аналитический обзор

1.1 Область применения

1.2 Поиск равноценных замен фреона R12

1.3 Эксплуатационные характеристики R134a

1.4 Достойная замена для R12

1.5 Использование R134а

1.6 Основные сведенья при замене R12 на R134a

2 Получение холодильного цикла

2.1 Постановка задачи

2.2 Построение холодильного цикла для R-134a с помощью программы и сравнение с показателями R12

3 Расчет конденсатора

3.1 Постановка задачи

3.2 Расчет оросительного конденсатора

4 Расчет испарителя

4.1 Постановка задачи

4.2 Расчет панельного испарителя

Заключение

Список источников информации

ВВЕДЕНИЕ

R134a представляет собой не разрушающий озоновый слой хладагент, предназначенный для замены R-12 в среднетемпературных агрегатах. R134a обладает нулевым потенциалом разрушения озонового слоя (ПРОС), а его потенциал глобального потепления (ПГП; ПГП углекислого газа равен 1) составляет 1300, что гораздо ниже, чем ПГП R-12, равного 8500. R-134a не воспламеняется во всем диапазоне температур эксплуатации. Однако при сжатии воздухом R-134а может образовывать горючие смеси (аналогично R-22). По этой причине хладагент нельзя смешивать с воздухом для проведения испытаний под давлением на предмет выявления утечек. В рамках программы PAFT завершено исследование токсичности R-134а.

С самого начала допустимый уровень воздействия данного продукта (допустимый уровень воздействия определяется как предельно допустимые регулярно воздействующие концентрации) составляет 1000 частей/млн., что сравнимо с TLV 1000 частей/млн., свойственное R-12. По классификации ASHRAE этот продукт относится к классу А1. R-134a - идеальный хладагент для областей применения, где особое значение придается безопасности и постоянству эксплуатационных характеристик.

АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

Области применения

Хладагент рекомендуется применять в системах кондиционирования воздуха (с центробежными и объемными компрессорами), охладителях, холодильных системах со средними температурами испарения (малые, средние, крупные системы), бытовых холодильниках, автомобильных и транспортных системах кондиционирования воздуха. [9].[10]

Достойная замена для R 12

R134a был первым не содержащим хлора хладоном, принятым на вооружение. Сегодня он широко применяется в холодильном оборудовании и в сфере кондиционирования - как в чистом виде, так и в составе смесей.

Тесты показали, что утверждения по поводу широты сферы применения фреона этого типа не вполне справедливы. Температурные уровни (выхода газа, масла, работы мотора) даже ниже, чем у R12, а значит, 134-й фреон значительно уступает R22. Тем не менее, новый хладон вполне успешно может применяться в сфере кондиционирования и среднетемпературного оборудования. Хорошие теплопередаточные способности испарителей и конденсаторов позволяют достаточно экономично использовать фреон.

Серьёзной проблемой для специалистов оказался подбор смазки для компрессора, работающего на R134a или другом озонобезопасном агенте. Дело в том, что традиционные минеральные и синтетические масла не растворяются 134-м фреоном, а значит, они будут безрезультатно гоняться по холодильному кругу. В этой ситуации процесс теплообмена может быть нарушен настолько серьёзно, что оборудование выйдет из строя.

Новые масла с необходимым для нормальной работы компрессора уровнем растворимости были созданы холодильщиками. Основные компоненты в них - полиэфирные масла. Они имеют смазочные характеристики, аналогичные тем, которыми обладают традиционные масла, но в большей или меньшей степени гигроскопичны - в зависимости от растворимости фреона. С учётом этого нюанса от производителя требуется максимальная аккуратность во избежание возникновения в компрессоре химической реакции гидролиза.

Недостаток новых масел заключается в том, что они плохие проводники электричества, и по этой причине не очень подходят для полугерметичных и герметичных компрессоров. Их место - в транспортных системах кондиционирования, работающих на открытых компрессорах. Высокая скорость циркуляции масла требует оптимальной его растворимости. В других сферах холодильного дела применяются эфирные масла.

Для использования R134a требуется подходящий тип компрессора с адаптированными под этот фреон компонентами системы. При переводе техники на новый фреон необходимо аккуратно провести дегидратацию агрегата, и только после этого переводить его на новый смазочный материал.

При переходе с 12-го фреона на озонобезопасный специалисты сталкиваются с тем, что полигликолевое масло вступает в реакцию с остатками хлора или минерального масла. Эфирные масла могут использоваться с фреонами, содержащими хлор. Они не реагируют на минеральные масла и на содержание некоторой доли хлора в системах, переведённых на R134.

Остатки влаги в компрессоре могут иметь негативные последствия для работы холодильной системы, поэтому чрезвычайно важно избавиться от остатков хлора и воды. В некоторых случаях, когда система, работавшая на 12-м фреоне, находилась в плохом состоянии, при переходе на новый так и не удавалось достичь химической стабильности. В результате разложения масла образовывался осадок, содержащий хлор. Он проникал в компрессор и детали агрегата. В подобных ситуациях специалисты полагают нерациональным перевод оборудования на новые фреоны.

По материалам исследования компании BITZER. [16]

Использование R134а

В холодильных установках, работающих при температурах кипения ниже -15 ^оС, энергетические показатели R134a хуже, чем у R12 (на 6% меньше удельная объемная холодопроизводительность при -18 ^оС и холодильный коэффициент). В таких установках целесообразно применять хладагенты с более низкой нормальной температурой кипения либо компрессор с большей холодопроизводительностью. В среднетемпературных холодильных установках и системах кондиционирования воздуха холодильный коэффициент R134a равен коэффициенту для R12 или выше его. В высокотемпературных холодильных установках удельная объемная холодопроизводительность при работе на R134a также несколько выше (на 6% при t0 = 10 ^оС), чем у R12.

Из-за значительного потенциала глобального потепления GWP рекомендуется применять R134a в герметичных холодильных системах.

R134a широко используют во всем мире в качестве основной замены R12 для холодильного оборудования, работающего в среднетемпературном диапазоне. Его применяют в автомобильных кондиционерах, бытовых холодильниках, торговом холодильном среднетемпературном оборудовании, промышленных установках, системах кондиционирования воздуха в зданиях и промышленных помещениях, а также на холодильном транспорте. Хладагент можно использовать и для ретрофита оборудования, работающего при более низких температурах. Однако в этом случае, если не заменить компрессор, то холодильная система будет иметь пониженную холодопроизводительность.

Вместе с тем в водоохладительных установках с винтовыми и центробежными компрессорами применение R134a имеет определенные перспективы. [12] [13]

Постановка задачи

Расчет холодильного цикла одноступенчатой холодильной машины. Используется фреон R134а, и рассматривая для сравнения R12. Исходные данные приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 Начальные данные для проведения расчета.

Параметры	Обозначение	Значение
Температура в испарителе	Ти1	258 К
Температура в конденсаторе	Тк	297 К
Холодопроизводительность	Qo	100 кВт

Постановка задачи

Расчет фреонного оросительного конденсатора схематичный рисунок представлен ниже (рисунок 3.1). Исходные данные для расчета приведены в таблице 3.1:

Таблица 3.1 Исходные данные для расчета конденсатора.

Параметры	Обозначение	Величина
Тепловая нагрузка	Q, кВт	120
Температура охлажденной воды	Тсв, К	295
Температура наружного воздуха	Тв1, К	298
Относительная влажность воздуха	Ψ1, %	45
Размер труб	d, мм	57*3,5

Gw – Количество воды

Gсв - Количество свежей воды

Gсб - Количество сбросной воды

- Количество испарившейся влаги

Рисунок 3.1: ,

3.2 Расчет оросительного конденсатора:

3.2.1 Принятая степень нагрева воды на поверхности аппарата:

[3.1]

3.2.2 Температура воды в начале и конце процесса отвода теплоты в конденсаторе:

[3.2]

[3.3]

[3.4]

Где отношение количества свежей воды , подаваемой на конденсатор, к общему количеству воды, орошаемой его поверхность, определяется соотношением

[3.5]

В данном случае [3.6]

3.2.3 Предел охлаждения воздуха. По d- i диаграмме предел охлаждения влажного воздуха состояния 1 (рисунок 3.2) .

3.2.4 Температура конденсации

[3.7]

3.2.5 Средняя логарифмическая разность температур в аппарате

[3.8]

3.2.6 Коэффициент теплопередачи со стороны рабочего тела.Взята стандартная формула

[3.9]

Где С = 0,72 - коэффициент для горизонтальных труб; r = 215400 Дж/кг – теплота парообразования; ρ = 1207 кг/м³ плотность жидкости; λ = 0,08 Вт/(м∙К) теплопроводность;g = 9.8 м/с² ускорение свободного падения; μ=0,202∙10^-3 Па∙с динамическая вязкость; θ_а – разность температур конденсации и стенки.

при м

, ………………………… 0.5 1.0 1.5 2.0

, …………………………2900 2500 2200 2100

3.2.7 Коэффициент теплоотдачи со стороны воды. При отношении шага труб к диаметру s/d=1.7 : 2.0 ;

[3.10]

[3.11]

где – расход воды на 1м длинны одной прямой трубы, ; l – длина прямого участка трубы конденсатора, м; – число параллельных секций в аппарате; G – расход воды, кг/с.

Величина

В нашем случае принимаем:

3.2.8 Тепловой поток в аппарате, отнесенный к внутренней поверхности: со стороны рабочего тела

[3.12]

, ………………………… 0.5 1.0 1.5 2.0

, …………………………1500 2500 3330 4140

со стороны воды

[3.13]

где - сумма термических сопротивлений слоя масла, краски и водяного камня;

При ,

По графику (рисунок 3.3)

Рисунок 3.2 График переохлаждения воздуха

Рисунок 3.3 График пересечения теплового потока в аппарате и теплового потока со стороны воды.

3.2.9 Поверхность теплообмена

[3.14]

[3.15]

3.2.10 Количество теплоты, передаваемое окружающей среде,

[3.16]

Где – коэффициент испарения; – принятый коэффициент теплоотдачи со стороны воздуха; – средняя теплоемкость воздуха; – коэффициент, учитывающий увеличение поверхности испарения в результате образования струй между трубами; – энтальпия воздуха у поверхности испарения при полном насыщении, при ; – энтальпия воздуха окружающей среды при и

3.2.11 Количество испарившейся влаги

[3.17]

где dср=0,01785 кг/кг – влагосодержание воздуха у поверхности испарения при полном насыщении при .

3.2.12 Количество воды, подаваемой на орошение поверхности

конденсатора,

[3.18]

3.2.13 Количество свежей воды

[3.19]

3.2.14 Количество сбросной воды

[3.20]

3.2.15 Основные размеры конденсатора

[3.21]

При числе параллельных секций длина прямого участка трубы конденсатора

[3.22]

поверхность одной секции

[3.23]

длина труб в одной секции

[3.24]

число труб в одной секции

[3.25]

шаг труб по высоте аппарата

[3.26]

высота секции

[3.27]

Таблица 3.2 Параметры конденсатора

Параметры	Обозначение	Величина R12	Величина R134a
Длина прямого участка трубы	l, м	5.017	4,326
Число параллельных секций	nc	3	3
Длина труб в одной секции	L1, м	79.917	82,937
Высота секции	Н, м	17.623	17,517
Шаг труб по высоте аппарата	S, м	0.097	0,097
Число труб в одной секции	n	18	19

Представлена схема оросительного конденсатора на рисунке 3.4

Рисунок 3.4 Схема оросительного конденсатора с его размерами

РАСЧЕТ ИСПАРИТЕЛЯ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной курсовой работе было проведено проектирование одноступенчатой холодильной машины без переохлаждения на линии всасывании для фреона R134a. Данный расчет проводился для сравнения параметров машины и определению можно ли заменить в холодильной машине работающей на R12 фреон на R134a. И что для этого необходимо.

После получения результатов расчета анализ показал, что эти две холодильные машины. Сравнение характеристик R134a с R12, для определения его эффективности при замене R12 на R134a. Значение расчетов показали, что габариты двух холодильных машин отличаются всего лишь на 5%.Что в свою очередь не повлияет на работу машины, ведь разница не велика.

В ходе данной курсовой работы били рассмотрены самые распространенные виды теплообменных аппаратов используемых в современных холодильных установках.

Выполнен расчет холодильной машины с заданной холодопроизводительностью. Были получены основные характеристики, спроектированного теплообменного аппарата.

Проведен анализ полученных зависимостей и определены различия значений холодильной машины.