- •1. Введение
- •2. Термодинамические основы получения холода
- •2.1 Обратный цикл Карно
- •3. Классификация трансформаторов тепла
- •4.1 Идеальная установка
- •4.2 Реальная установка
- •4.2.1 Холодильные агенты
- •4.2.2 Хладоносители
- •4.2.3 Диаграммы состояния
- •4.2.4 Детандер и дроссельный вентиль
- •4.2.5 Охлаждение жидкого хладагента перед дроссельным вентилем
- •4.2.6 Сжатие влажного и сухого пара в компрессоре
- •5. Аппараты парожидкостных холодильных машин
- •5.1 Типы и конструкции конденсаторов. Назначение и классификация
- •5.1.1 Горизонтальные кожухотрубные конденсаторы
- •5.1.2 Вертикальные кожухотрубные конденсаторы
- •5.1.3 Пакетно-панельные конденсаторы
- •5.1.4 Элементные конденсаторы
- •5.1.5 Оросительные конденсаторы
- •5.1.6 Испарительные конденсаторы
- •5.1.7 Воздушные конденсаторы с принудительным движением воздуха
- •5.1.7 Воздушные конденсаторы со свободным движением воздуха
- •5.2.1 Конденсация на пучках гладких горизонтальных труб
- •5.2.3 Конденсация на вертикальной стенке и трубе
- •5.2.4 Конденсация внутри вертикальных труб и каналов
- •5.2.5 Конденсация внутри горизонтальных труб
- •5.2.6 Влияние неконденсирующихся газов
- •5.3.1 Теплоотдача при вынужденном движении среды в прямых трубах и каналах
- •5.3.2 Теплоотдача в изогнутых трубах
- •5.3.3 Поперечное обтекание гладких труб
- •6.1 Выбор хладагента
- •6.2.1 С охладителем
- •6.2.2 С регенерацией
- •7. Исходные данные
- •8. Список рекомендуемой литературы
- •9. Приложения
- •9.1 Диаграмма и таблицы состояния хладона R152
- •9.2 Диаграмма и таблицы состояния хладона R134a
- •9.3 Диаграмма и таблицы состояния хладона R401а
- •9.4 Диаграмма и таблицы состояния хладона R12
- •9.5 Диаграмма и таблицы состояния хладона R717
- •9.6 Диаграмма и таблицы состояния хладона R22
- •9.7 Диаграмма и таблицы состояния хладона R1270
- •9.8 Диаграмма и таблицы состояния хладона R13
- •9.9 Диаграмма и таблицы состояния хладона R23
- •9.10 Теплофизические свойства забортной воды
- •9.11 Теплофизические свойства хладагентов
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РФ
Филиал «Санкт-Петербургского государственного морского
технического университета»
СЕВМАШВТУЗ
Кафедра №7 «Океанотехника и энергетические установки»
СЕВМАШВТУЗСамохин В.С.
ХОЛОДИЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ РАСЧЁТ ХОЛОДИЛЬНОГО ЦИКЛА
Северодвинск
2010
Самохин В.С. Холодильные установки. Расчѐт холодильного цикла. Северодвинск: Севмашвтуз, 2010. – 121 с.
Ответственный редактор: профессор Лычаков А.И., заведующий кафедрой |
||
―Океанотехника и энергетические установки‖. |
||
СЕВМАШВТУЗ |
||
Рецензенты: |
к.т.н., профессор Мюллер О.Д; |
|
|
начальник бюро НТУ ОАО «ПО «СЕВМАШ» Дрондель В.Г. |
|
Данное пособие содержит краткие теоретические положения и |
||
методические |
указания |
для выполнения курсовой работы по дисциплине |
«Холодильные установки». |
||
Пособие соответствует дисциплине ДС.03 «Холодильные установки», |
||
направлению |
659900 |
«Кораблестроение и океанотехника» высшего |
профессионального образования, для подготовки инженеров.
Предназначено для студентов, обучающихся по специальности 180103 – судовые энергетические установки.
Печатается по решению редакционно-издательского Совета Севмашвтуза.
ISBN Севмашвтуз, 2010 г.
2
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
1. Введение............................................................................................................... |
5 |
2. Термодинамические основы получения холода ............................................... |
6 |
2.1 Обратный цикл Карно................................................................................... |
8 |
3. Классификация трансформаторов тепла ......................................................... |
13 |
4. Парожидкостная компрессионная холодильная установка ........................... |
20 |
4.1 Идеальная установка ................................................................................... |
21 |
4.2 Реальная установка...................................................................................... |
22 |
СЕВМАШВТУЗ |
|
4.2.1 Холодильные агенты............................................................................ |
25 |
4.2.2 Хладоносители...................................................................................... |
33 |
4.2.3 Диаграммы состояния .......................................................................... |
35 |
4.2.4 Детандер и дроссельный вентиль ....................................................... |
37 |
4.2.5 Охлаждение жидкого хладагента перед дроссельным вентилем ..... |
39 |
4.2.6 Сжатие влажного и сухого пара в компрессоре ................................ |
40 |
5. Аппараты парожидкостных холодильных машин.......................................... |
44 |
5.1 Типы и конструкции конденсаторов. Назначение и классификация ...... |
45 |
5.1.1 Горизонтальные кожухотрубные конденсаторы ............................... |
46 |
5.1.2 Вертикальные кожухотрубные конденсаторы ................................... |
49 |
5.1.3 Пакетно-панельные конденсаторы ..................................................... |
50 |
5.1.4 Элементные конденсаторы .................................................................. |
52 |
5.1.5 Оросительные конденсаторы .............................................................. |
52 |
5.1.6 Испарительные конденсаторы ............................................................ |
53 |
5.1.7 Воздушные конденсаторы с принудительным движением воздуха 55 |
|
5.1.7 Воздушные конденсаторы со свободным движением воздуха ........ |
56 |
5.2 Расчѐт теплоотдачи при конденсации ....................................................... |
57 |
5.2.1 Конденсация на пучках гладких горизонтальных труб .................... |
57 |
5.2.2 Конденсация на пучках оребрѐнных горизонтальных труб ............. |
58 |
5.2.3 Конденсация на вертикальной стенке и трубе ................................... |
59 |
5.2.4 Конденсация внутри вертикальных труб и каналов.......................... |
61 |
5.2.5 Конденсация внутри горизонтальных труб ....................................... |
61 |
5.2.6 Влияние неконденсирующихся газов ................................................. |
62 |
5.3 Расчѐт теплоотдачи со стороны охлаждающей среды ............................. |
63 |
5.3.1 Теплоотдача при вынужденном движении среды в прямых трубах и |
|
каналах ........................................................................................................... |
63 |
5.3.2 Теплоотдача в изогнутых трубах ........................................................ |
65 |
5.3.3 Поперечное обтекание гладких труб .................................................. |
66 |
5.3.4 Поперечное обтекание оребрѐнных труб ........................................... |
67 |
5.3.5 Теплоотдача стекающей плѐнки жидкости ........................................ |
68 |
6. Расчѐт цикла парожидкостной компрессионной холодильной машины...... |
69 |
6.1 Выбор хладагента ........................................................................................ |
71 |
6.2 Построение холодильного цикла и расчѐт холодильной установки....... |
73 |
6.2.1 С охладителем ...................................................................................... |
73 |
3
6.2.2 С регенерацией ..................................................................................... |
75 |
|
6.3 Расчѐт кожухотрубного конденсатора холодильной установки ............. |
76 |
|
7. Исходные данные .............................................................................................. |
86 |
|
8. Список рекомендуемой литературы ................................................................ |
88 |
|
9. Приложения ....................................................................................................... |
89 |
|
9.1 |
Диаграмма и таблицы состояния хладона R152 ....................................... |
89 |
9.2 |
Диаграмма и таблицы состояния хладона R134a ..................................... |
93 |
9.3 |
Диаграмма и таблицы состояния хладона R401а ..................................... |
96 |
9.4 |
Диаграмма и таблицы состояния хладона R12 ....................................... |
100 |
СЕВМАШВТУЗ |
|
|
9.5 |
Диаграмма и таблицы состояния хладона R717 ..................................... |
104 |
9.6 |
Диаграмма и таблицы состояния хладона R22 ....................................... |
108 |
9.7 |
Диаграмма и таблицы состояния хладона R1270 ................................... |
112 |
9.8 |
Диаграмма и таблицы состояния хладона R13 ....................................... |
115 |
9.9 |
Диаграмма и таблицы состояния хладона R23 ....................................... |
118 |
9.10 Теплофизические свойства забортной воды ......................................... |
121 |
|
9.11 Теплофизические свойства хладагентов ............................................... |
121 |
|
4
1. Введение
Физическая природа тепла и холода одинакова. Тепло является одной из форм энергии, проявляющейся в движении молекул вещества того или иного агрегатного состояния. Тепло – это внутренняя энергия тела, заключающаяся в хаотическом движении его частиц, а различие между тѐплыми и холодными телами лишь в скорости движения молекул, составляющих эти тела. При отводе от тела тепла движение молекул замедляется и оно охлаждается. Следовательно, получение холода сводится к уменьшению содержания тепла
Искусственное охлаждение специальная область техники, в значительной степени базирующаяся на основах термодинамики.
в твѐрдом, жидком или газообразном теле. Охлаждение тела – это отвод от негоСЕВМАШВТУЗтепла, обычно оно сопровождается понижением температуры.
Холодильная машина понижает температуру ограниченной среды или тела относительно температуры окружающей среды и поддерживает эту пониженную температуру неопределѐнно долгое время.
В естественно протекающих процессах теплопередачи между телами тепло переходит от более нагретого к менее нагретому, от тѐплого к холодному телу. Поэтому можно понизить температуру заданного тела, если имеется какое-либо естественное охлаждающее средство, т.е. другое тело с температурой ниже заданной (например, для того чтобы охладить горячий чай, вы добавляете в него холодную воду и т.п.). В этом случае достаточно установить контакт между этими телами. Однако естественные охлаждающие средства в большинстве случаев не могут понизить температуру тела до требуемых пределов, и температура их не является стабильной. Следовательно, необходимо прибегнуть к искусственному охлаждению, при котором можно отнять тепло от тел, имеющих температуру ТН, которая ниже температуры окружающей среды ТОС.
Таким образом, холодильными установками называются технические системы, в которых осуществляется отвод тепла от объектов с относительно низкой температурой к приѐмникам тепла с более высокой температурой.
Принципиальная схема искусственного охлаждения показана на рис.1. Охлаждение осуществляется при помощи рабочего вещества или холодильного агента (хладагента), воспринимающего тепло Q0 от охлаждаемой среды (теплоотдатчика) А при низкой температуре ТН. Количества тепла Q0 определяется теплопритоками из окружающей среды Б, температура которой выше температуры охлаждаемой среды ТОС > ТН.
В искусственном охлаждении принимает участие хладагент с более низкой температурой Т0, чем температура до которой охлаждается среда ТН >Т0. Получение холодильного агента с необходимой низкой температурой является особой задачей, которая не может быть решена посредством теплопередачи, предопределяющей наличие естественного охлаждающего средства с ещѐ более низкой температурой.
5